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2库仑定律[学习目标] 1.了解库仑定律探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。
2.知道点电荷的概念，明确带电体可以看作点电荷的条件(重点)。
3.理解库仑定律的内容、公式及适用条件(重点)。
4.理解静电力的概念，会用库仑定律进行有关计算(难点)。
一、库仑的实验1．如图，带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。
(1)改变悬点位置，即改变带电体C与带电小球之间的距离，作用力会如何改变？(2)在同一位置增大小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？(3)电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．如图所示的实验装置为库仑扭秤。
细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A。
另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力相等，使绝缘棒平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电荷量q的关系。
这一实验中用到了下列哪些方法？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．库仑扭秤实验是通过悬丝______________比较静电力F大小的。
2.库仑定律一电荷之间的作用力1．点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小01大得多，以致带电体的02形状、03大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作04带电的点，叫作点电荷。
2．库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成05正比，与它们的距离的二次方成06反比，作用力的方向在它们的连线上。
3．静电力：静止电荷之间的相互作用力。
也叫作07库仑力。
二库仑的实验1．库仑做实验用的装置叫作01库仑扭秤。
2．实验原理及过程(1)库仑扭秤实验是通过悬丝02扭转的角度比较静电力F大小的。
实验结果发现静电力F与距离r的03二次方成反比，即F∝041 r2。
(2)库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个05完全相同的金属小球06互相接触后，电荷量07相等的方法，发现F与q1和q2的08乘积成正比，即F∝q1q2。
3．实验结论：静电力F＝09k q1q2r2，式中的k叫作静电力常量。
4．当两个点电荷所带电荷量为同种时，它们之间的作用力为10斥力；反之，为异种时，它们之间的作用力为11引力。
5．在国际单位制中，静电力常量k＝129.0×109 N·m2/C2。
三静电力计算1．微观粒子间的万有引力01远小于库仑力。
在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。
2．两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的02矢量和。
课堂任务库仑定律库仑的实验例1 如图所示，两个质量均为m 的完全相同的金属球壳a 与b ，壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l ，为球半径的3倍。
若使它们带上等量异种电荷，两球电荷量的绝对值均为Q ，那么，a 、b 两球之间的万有引力F 引、库仑力F 库分别为( )A ．F 引＝G m 2l 2，F 库＝k Q 2l 2 B ．F 引≠G m 2l 2，F 库≠k Q 2l 2C ．F 引≠G m 2l 2，F 库＝k Q 2l 2D ．F 引＝G m 2l 2，F 库≠k Q 2l2[变式训练1] (多选)两个半径相同的金属小球(视为点电荷)，电荷量之比为1∶7，相距为r ，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的( )A.47 B ．37C ．97D ．167课堂任务静电力的叠加例2 如图所示，电荷量分别为＋q 和＋4q 的两点电荷A 、B 相距L ，问：(1)若A 、B 固定，在何处放置点电荷C ，才能使C 处于平衡状态？ (2)在(1)中的情形下，C 的电荷量和电性对C 的平衡有影响吗？(3)若A 、B 不固定，在何处放一个什么性质的点电荷，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？[变式训练2] (2020·四川省南充高级中学高二月考)中子内有一个电荷量为＋23e 的上夸克和两个电荷量为－13e的下夸克，假设三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图所示，则下列四幅图中能正确表示出各夸克所受静电作用力的是( )1．(对点电荷的理解)(多选)下列说法中正确的是( )A．点电荷是一种理想化模型，真正的点电荷是不存在的B．点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体C．根据F＝k Q1Q2r2可知，当r→0时，F→∞D．一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计2．(库仑扭秤实验)关于物理学研究思想和方法，下列叙述中不正确的是( )A．库仑扭秤的实验中运用了控制变量的思想方法B．悬挂法确定物体重心运用了等效替代的方法C．伽利略在做斜面实验的过程中采用了微量放大的方法D．用点电荷来代替实际带电体采用了理想模型的方法3.(库仑定律的适用条件)如图所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量为Q，两球之间的静电力( )A ．等于kQ 29r 2B ．大于k Q 29r 2C ．小于k Q 29r 2D ．等于kQ 2r 24．(库仑定律的理解)将两个分别带有电荷量－2Q 和＋5Q 的相同金属小球A 、B 分别固定在相距为r 的两处(均可视为点电荷)，它们间库仑力的大小为F 。
2 库仑定律课堂优化1. 库仑定律：在真空中的两个点电荷的相互作用力跟它们电量的乘积成 比，跟它们距离的二次方成 比，作用力的方向在 上 。
数学表达式为F=式中k = ，叫静电力常量。
两个电量都是1C 的点电荷， 相距1m 时相互作用力的大小等于 N 。
2. 点电荷是一种理想化的物理模型，在实际中一般只要满足便可看作点电荷 。
研究方法本节研究的方法较多，主要有：1. 建立模型法：带电体上电荷的分布不清楚，难以确定相互作用的电荷之间的距离。
库仑建立了点电荷模型解决了这个问题。
2. 对称方法：在库仑建立库仑定律之前，连电量的单位都没有，当然就无法比较电荷的多少了。
库仑根据对称性原理，用两个相同的金属球，让一个带上电荷q ，另一个不带电，把它们接触后分开。
由于“对称”关系，这两个金属球的电量均应为q /2。
若再用第三个相同的金属球与带电量为q / 2的金属球接触，然后分开，这两个金属球的电荷均应为q / 4，依次类推。
就可以保证实验中金属球的电荷量成倍变化。
3. 放大的思想方法：库仑力比较小，没有足够精密的测量器具来测量力的大小。
库仑用扭秤实验将静电力“放大”到可以精确测量。
4.控制变量法：为了能得到库仑力的定量关系，采用了控制变量的方法，即先保持两个点电荷之间的距离不变，研究库仑力与电量的关系；然后保持两个金属球的电量不变，研究库仑力与距离的关系。
5.类比法：库仑研究静电力时是把它跟万有引力类比，事先建立了平方反比的概念，他在类比推理思想的支配下，并结合实验误差分析，库仑推断应服从平方反比关系，从而建立了库仑定律。
我们从库仑定律发现的经过可以看到，类比推理在科学研究中的作用是多么巨大，如果不是先有万有引力定律的发现，单靠实验数据的积累，不知何年才能得到严格的库仑定律的表达式。
典型例题【例1】有两个半径为r 的金属球如图1—2—1放置，两球表面间的最近距离为r 。
今使两球带上等量的异种电荷q ，两球间的库仑力大小为F ，那么 （ ） A.F = k 22)3(r q B. F > k 22)3(r q C.F < k 22r q D.无法判断 解析：由于两电荷之间的距离（3r ），没有远远大于带电体的大小（r ），故两个金属球不能当作电荷集中在球心的点电荷，不能用库仑定律定量计算静电力的大小。
