1.2探究静电力导学案

第二节探究静电力
一、学习目标：
1、理解点电荷的概念。

2、通过对演示实验的观察和思考，概括出两个点电荷之间的相互作用规律，掌握库仑定律。

二、课前预习：
1、点电荷的概念：。

2、库仑定律：。

三、自主学习过程：
1、引入：我们知道同种电荷相互，异种电荷相互。

电荷间存在着相互作用力，那么，电荷之间的相互作用力与哪些因素有关呢？
你的猜想：
2、演示实验：两个带同种电荷的带电体间的相互作用力的大小与方向。

本实验采用方法进行研究。

观察现象：
①保证不变，减少，观察摆线偏角，说明两带电体间的相互作用力。

②保证不变，增大，观察摆线偏角，说明两带电体间的相互作用力。

结论：。

3、在发现电现象后的2000多年后，人们对电的认识一直处于定性的水平，因为研究带电体间的“电力”遇到了三大困难：一是这种“电力”非常小，没有测量这样小的力的工具；二是当时还没有量度电荷量的单位；三是任意带电体上的电荷的分布难以确定，因而无法确定相互作用的电荷间的距离。

思考1：你有什么好方法来解决这些困难？
4、库仑的探究：
库仑扭秤实验技巧：
①
②
③
库仑根据得到的数据，经过定量计算总结出一个定量计算的公式。

5、库仑定律
①内容：。

②计算静电力（或库仑力）的表达式：
③其中k是，请推导出它的单位：
④静电力（或库仑力）的方向：
⑤适用范围：（在近似适用）
6、点电荷（类比于力学中的理想模型---- ）
①当带电体本身的大小和它们之间的距离相比，带电体就可以看成点电荷。

②点电荷是一个，实际是（存在，不存在）。

③当一个点电荷受到多个点电荷的作用时，任何两点电荷间的相互作用力都遵守，再用求出合力。

四、巩固练习：
1、关于点电荷的说法，正确的是（）
A、只有体积很小的带电体，才能看作点电荷
B、体积很大的带电体一定不能看作点电荷
C、点电荷一定是电量很小的电荷
D、一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸的绝对值，而是看它的形状和大小对相互作用力的影响是否能忽略不计
2、关于库仑定律，下列说法正确的是（）
A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体
B ．根据221r
Q Q k F ，当两点电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大 C ．若点电荷Q 1的电荷量大于Q 2的电荷量，则Q 1对Q 2的电场力大于Q 2对Q 1的电场力
D ．库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律
3、两个点电荷q 1=1C 、q 2=1C 相距r=1m ，且静止于真空中，求它们间的相互作用力。

这时F 在数值上与k 相等，这就是k 的物理意义： 。

4、真空中有A 、B 两个点电荷，相距10cm ，B 的带电量是A 的5倍。

如果A 电荷受到的静电力是10－4N ，那么B 电荷受到的静电力应是下列答案中的哪一个？
A ．5×10－4N
B ．0.2×10－4N
C ．10－4N
D ．0.1×10－4N
5、两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q 1=2C 正电荷，q 2=4C 负电荷，在真空中相距为r 且静止，相互作用的静电力为F 。

（1）今将q 1、q 2、r 都加倍，相互作用力如何变？
（2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？
（3）只将r 增大4倍，相互作用力如何变？
（4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？
（5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？
6、两个正电荷q 1与q 2电量都是3C ，静止于真空中，相距r=2m 。

（1）在它们的连线AB 的中点O 放入正电荷Q ，求Q 受的静电力。

（2）在O 点放入负电荷 Q ，求Q 受的静电力。

（3）在连线上A 点的左侧 C 点放上负点电荷q 3，q 3=1C 且AC=1m ，求q 3所受静电力。

五、能力提高：
1、有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带电荷量+7Q，B带电荷量－Q，C不带电，将A、B固定起来，然后让C球反复与A、B两球接触，最后移去C球，试问A、B两球间的库仑力变为原来的多少倍？
小结：完全相同的带电小球相接触，电荷量的分配规律为：。

2、有两个带电小球，电荷量分别为+Q和+9Q。

在真空中相距0.4m。

如果引入第三个带电小球，正好使三个小球都处于平衡状态。

求第三个小球带的是哪种电荷？应放在什么地方？电荷量是Q的多少倍？
变式：如果将＋Q改为－Q，或者将+9Q改为－9Q，结果又怎样呢？
小结：三个自由电荷的平衡问题，概括为口诀：。

3、在一个点电荷+Q产生的电场中，一群负离子恰好以点电荷为圆心沿圆弧
从a点运动到b点，如图所示，则这些负离子具有相同的（）
A. 动能和电荷量之比
B. 质量和电荷量之比
C. 速度和电荷量之比
D. 无法确定
4、半径为R的两个较大的金属球放在绝缘桌面上，两球间的距离为R，
若两球都带等量的同种电荷Q时相互之间的库仑力为F，两球带等量异
种电荷Q和-Q时库仑力为F’，则（）
A．F=kQ2/R2B．F’=kQ2/R2
C．F>F’D．F<F’
六、学后小结：
三、自主学习过程：
4、库仑扭秤实验技巧：
①小量放大
②电量的确定
③根据电荷在金属球表面上均匀分布的特点，把金属球上的电荷看成集中在球心的“点电荷”这样就好确定它们的距离。

四、巩固练习：
1、D
2、D
3、
这时F在数值上与k相等，这就是k的物理意义：k在数值上等于两个1C的点电荷在真空中相距1m
时的相互作用力。

4、C
5、（1）作用力不变。

（2）作用力不变。

（3）作用力变为 F／25，方向不变。

（4）作用力大小变为 F／8，方向由原来的吸引变为推斥（接触后电量先中和，后多余电量等分）。

6、解当一个点电荷受到几个点电荷的静电力作用时，可用力的独立性原理求解，即用库仑定律计算
每一个电荷的作用力，就像其他电荷不存在一样，再求各力的矢量和。

（1）（2）题电荷Q受力为零。

（3）q3受引力F31与引力F32，方向均向右，合力为：
五、能力提高：
1、解析：题中所说的C与A、B反复接触之意，隐含了一个条件：A、B原先所带电荷量的总和，最后在
三个相同的小球上均分，所以A、B两球最后的电荷量均为7
3
2
Q Q
Q
+-
=
()
，A、B两球原先有引力
F
kQ
r =7
2
2
A 、
B 两球最后有斥力F k Q Q r kQ r
'=⋅=22422
2 以上两式相除可得F F '=47
即A 、B 间的库仑力变为原来的47倍。

小结：在求解这类问题时，可以利用下面的结论：完全相同的带电小球相接触，电荷量的分配规律为：同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和、后平均分配。

2、解析：根据上述规律可知，引入的第三个小球必须带负电，放
在前两个小球的连线上且离+Q 较近。

设第三个小球带电量为q ，
放在距离+Q 为x 处（如图所示），由平衡条件和库仑定律有：
kQ q x k Q q x ⋅=⋅-22
904(.) 解得x m =01.
以+Q 为研究对象，由平衡条件得： kQ q k Q Q ⋅=⋅⋅(.)(.)0190422
得q Q =916
即第三个小球带负电，电荷量为Q 的
916倍 小结：三个自由电荷的平衡问题，是静电场中的典型问题。

为了使电荷系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等、方向相反。

根据库仑定律和力的平衡条件，可以概括成易记的口诀为：“三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大。

”
3、A 解析：负离子q 做匀速圆周运动的向心力由+Q 对它的库仑力提供，有kQq r
mv r 22
=，可以得出A 是正确的。

4、D。