第九章静电场及其应用
第2节库仑定律
【素养目标】
1、通过演示实验，定性了解电荷之间的作压力大小与电荷量的多少以及电荷之间距离大小的关系
2、明确点电荷是个理想模型。知道带电体简化为点电荷的条件，
3、理解库仑定律的含义及其表达式、适用条件，知道静电力常量
4、了解库仑扭秤实验。
【必备知识】
知识点一、电荷之间的作用力
(1)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正比，与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:
221rQQkF
在国际单位制中,k=9.0x109 N·m/𝐶2，k是一个常量——静电力常量，库仑力是"性质力”，不是“效果力”。
(3)适用条件
①真空中(空气中也近似成立)。
②静止点电荷
点电荷是一种理想化模型，类似于力学中的质点模型。
当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可忽略时,这样的带电体可看成带电的点，即点电荷。
(4) 对库仑定律的理解
①两个带电体间的库仑力是一对作用力和反作用力。
不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷的作用力大。
②代入公式计算时，一般将电荷量的绝对值代入，然后根据“同种电荷相斥、异种电荷相吸”来判断力的方向。
③两个均匀带电绝缘球体，可视为电荷集中在球心的点电荷，为两球心间距离。
对于两个带电金属球，要考虑静电力会使金属球表面的电荷重新分布。
知识点二、静电力计算
(1) 库仑定律与万有引力的对比
(2)静电力的叠加
①两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矢量和。
两个点电荷间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。
静电力的叠加遵循平行四边形原则。
②三个自由点电荷的平衡问题
对其中一个电荷受力分析可知，若不共线，则无法保持平衡。
三个带电体在一条直线上，都在静电力作用下处于平衡状态，它们遵循的规律是：中间的电荷与两边的电荷电性相反，两边电荷电性相同，中间电荷量最小，即“两同夹一异，两大夹一小。”
第九章 静电场及其应用
课时 9.2 库仑定律
1. 知道点电荷模型，知道两个点电荷间相互作用的规律。
2. 理解库仑定律的含义。
3. 能应用库仑定律的公式进行有关的计算。
4. 体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法；
一、电荷之间的作用力
1．实验探究
(1)带电小球由于受到带电体对其的作用力而使丝线偏离竖直方向θ角。
(2)在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ越大，离带电体越远，角度θ越小。 (3)在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ越大，电荷量越小，角度θ越小。
(4)结论：影响两电荷之间相互作用力的因素：距离、电荷量。电荷间的相互作用力随带电体间距离的减小而增大，随带电体所带电荷量的增加而增大。
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正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
3．静电力：电荷之间的相互作用力，也叫库仑力。
4．点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状、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带电的点。点电荷是一种理想化模型。
二、库仑的实验
1．实验装置
2．实验步骤
(1)改变A和C之间的距离，记录每次扭丝扭转的角度，便可找出力F与距离r的关系。 (2)改变A和C的带电荷量，记录每次扭丝扭转的角度，便可找出力F与带电荷量q之间的关系。
3．实验结论
(1)力F与距离r的二次方成反比，F∝1r2。
(2)力F与电荷量q1和q2的乘积成正比，F∝q1q2。
4．库仑定律表达式：F＝kq1q2r2，其中静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2。
三、静电力计算
1．两个点电荷间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。
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矢量和。
基础过关练
题组一 对点电荷的理解
第2节 库仑定律
学习目标
核心素养形成脉络
1.了解点电荷、静电力的概念．
2．掌握库仑定律的内容和条件，并会简单计算．
3．掌握库仑力叠加原理，会计算静电力作用下的平衡问题.
一、电荷之间的作用力
1．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正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．
2．适用条件：①在真空中；②静止点电荷．
3．点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、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，这样的带电体就可以看作带电的点，叫作点电荷．
二、库仑的实验
1．库仑扭秤实验是通过悬丝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的二次方成反比．
2．库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是两个完全相同的金属小球接触，电荷量平分的方法，发现F与q1和q2的乘积成正比．
3．公式：F＝kq1q2r2，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量．
三、静电力计算
1．两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变．
2．两个或者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矢量和．
思维辨析
(1)探究电荷间的作用力与某一因素的关系时，必须采用控制变量法．( )
(2)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷．( )
(3)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷．( )
(4)若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力．( )
提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)×
深度思考 如图，A是一带正电的物体，把系在丝线上的带正电的小球B先后挂在P1、P2、P3等位置．利用此装置探究影响电荷间相互作用力的因素．
(1)在本实验中，电荷间相互作用力的大小与悬线偏离竖直方向的夹角大小有什么关系？
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第九章 静电场及其应用
第二节 库仑定律
一、电荷之间的作用力
1．实验探究
(1)带电小球由于受到带电体对其的作用力而使丝线偏离竖直方向θ角。
(2)在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ越大，离带电体越远，角度θ越小。
(3)在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ越大，电荷量越小，角度θ越小。
(4)结论：影响两电荷之间相互作用力的因素：距离、电荷量。电荷间的相互作用力随带电体间距离的减小而增大，随带电体所带电荷量的增加而增大。
二、库仑定律
(1)内容：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们的电量q1、q2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
(2)公式：F＝kq1q2r2，其中k叫静电力常量，数值k＝9.0×109 N·m2/C2。r指的是两个点电荷之间的距离。
（3）适用条件：①真空中；①点电荷；
三、点电荷
1．定义：物理上把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体称为点电荷．
2．点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实际不存在.
3．理想化模型：当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住主要因素，忽略次要因素，将研究对象抽象为理想模型，从而使问题的处理大为简化．
四、静电力计算
1．两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变。
2．两个或者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矢量和。 第 2 页 共 6 页
【学考演练】
1．正误判断
(1)体积很小的带电体都能看做点电荷． (×)
(2)库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体． (×)
(3)相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等． (√)
(4)库仑定律是库仑在前人工作的基础上通过实验总结出来的规律． (√)
