第二节 探究静电力
高中物理 1.2探究静电力课件 粤教版选修3-1
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解析：本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带 电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的 体积大小和形状．能否把一个带电体看做点电荷，不 能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若 它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电 荷． 答案：C
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变式 训练
1．关于点电荷、元电荷，下列说法正确的是(A) A．点电荷是一种理想化的物理模型 B．点电荷所带电荷量不一定是元电荷电荷量的整 数倍 C．点电荷所带电荷量一定很小 D．点电荷、元电荷是同一种物理模型
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解析：A.点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，点是没有大小的， 而实际物体总有大小，故点电荷是理想模型，故A正确； B．元电荷是电量的最小值，是一个电量的单位，不管物体的大小能 不能忽略，物体的带电量一定是元电荷的整数倍，故B错误； C．点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，物体能不能简化为点， 不是看物体的绝对大小，而是看物体的大小对于两个电荷的间距能不 能忽略不计，故C错误； D．点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，元电荷是电量的最小 值，故点电荷、元电荷、不是同一种物理模型，故D错误．
第一章 电场
第二节 探究静电力
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知识解惑
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知识点一 对点电荷的理解
1．点电荷是理想化的物理模型． 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型， 类似于力学中的质点，实际中并不存在． 2．带电体看成点电荷的条件． (1)一个带电体能否被看成点电荷，要看它本身的线度 是否比它们之间的距离小得多．即使是比较大的带电 体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电 荷．
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知识点二 库仑定律
2022-2021学年粤教版选修3-1 1.2 探究静电力 课件（22张）
计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。
方向：
在两点电荷的连线上， 同种电荷相斥，异种电荷相吸。
三、库仑扭秤实验：
1、装置： 库仑扭秤 2、原理： （1） mA mB 横梁平衡
（2）使A带正电，之后取一与A、B完全相同的
C +
带正电的球C，当C靠近A时，静电力使银丝有一 A +
知识链接
带电体能否看做点电荷，和 带电体的体积无关，主要看 带电体的体积对所研究的问 题是否可以忽略
例2 、如下图所示，两个质量均为m的完全
相同的金属球壳a与b，其壳层的厚度和质量
分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，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，使其电荷量的绝对值均为
Q，那么关于a、b两球之间的万有引力F引和 库仑力F库的表达式正确的是( )
A．l＋25kk0ql22 C．l－45kk0ql22
B．l－kk0ql22 D．l－25kk0ql22
解析： 对最右边的小球受力分析可
知，小球受到另外两个带电小球对它向右的 库仑力，大小分别为 F1＝k2ql22和 F2＝klq22， 由力的平衡可知弹簧弹力的大小 F＝F1＋ F2＝54klq22；故弹簧的伸长量为 Δl＝kF0＝45kk0ql22， 所以选 C.
mg
例4 光滑绝缘的水平地面上有相 距为L的点电荷A、B，带电量分 别为－4Q和+Q，今引入第三个 点电荷C，使三个点电荷都处于 平衡状态，则C的电量和放置的 位置是（ ）
A －Q，在A左侧距A为L处
B －2Q，在A左侧距A为L/2处
C －4Q，在B右侧距B为L处
D + 2Q，在A右侧距A为3L/2处
第2节静电力库仑定律
第2节静电力库仑定律（对应人教A的1.2）同学们已经知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，但两电荷间作用力的大小与哪些因素有关？同学们可以提出自己的总总猜想，比如：与两球的带电量的多少、两球之间的距离……，本节就来探讨影响静电力大小的因素，给出计算静电力大小的公式．情景导入知识互动：知识点一、点电荷1、点电荷：点电荷是只有电荷量，而没有大小、形状的理想化模型，与力学中学过的“质点”的概念类似，实际中并不存在．疑难解析：什么样的带电体可以看做点电荷呢？并不是带电体的体积足够小，就可以看成点电荷．一个带电体能否看成点电荷决定于自身的大小、形状与所研究问题之间的关系，如果带电体的形状与大小对研究的问题没有影响或影响小到可以忽略不计，那就可以看做是点电荷。
这是一种抓主要因素忽略次要因素的研究方法。
知识点二、库仑定律：1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小，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，这一规律称为库仑定律．2、表达式：，其中k是静电力常量，，其意义为：两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力为9.0×109N．3、库仑定律的适用条件：①真空中（空气中也近似成立）．②点电荷：即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计．【疑难点拨】①库仑力是一种“性质力”：库仑力也叫静电力，它是电荷之间的一种相互作用力，是一种“性质力”，与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性．电荷间相互作用的库仑力也同样遵循牛顿第三定律．在实际应用时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉．②当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷所受的库仑力可利用矢量合成的平行四边形定则求出合力．③在应用库仑定律时，q1、q2可只代入绝对值算出库仑力的大小，再由同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断方向．知识点三、引力常量的测量1、测量引力常量的困难：①这种作用力非常小，没有足够精密的测量器具；②那时连电量的单位都没有，当然就无法比较电荷的多少了；③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．2、库伦的解决方法：(1)用扭称装置显示微小的力：如图1.2-1所示，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与A所受的重力平衡．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．（2）用接触带电调整电荷多少；用两个相同的金属球，让其中一个带上电荷q，另一个不带电，让它们接触后分开，用这种方法可把小球的带电量分为：、、……(3)库仑根据多次实验得出：力F与距离r的二次方成反比，即；力F与q1、q2的乘积成正比，即．上述两个式子用公式表示即是．归类探究类型一、库仑定律及其适用范围例1、有两个半径为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带电量均为Q，则两球之间的静电力大小为( )A、B、C、D、无法确定解析：因为两球心距离不比球的半径大很多，所以不能看成点电荷，必须考虑电荷在球上的实际分布．当q1、q2是同种电荷时，相互排斥，分布于最远的两侧(如图1.2-2甲)，距离大于3r；当q1、q2是异种电荷时，相互吸引，分布于最近的一侧(如图1.2-2乙所示)，距离小于3r，所以静电力可能小于，也可能大于，所以D正确．答案：D点评：①注意万有引力定律和库仑定律虽然形式相似，适用条件也相似，但万有引力定律对两个相距较近质量均匀的球体仍然适用，因为两球的质量可以分别等效为集中在球心，r指两球心间的距离；而库仑定律对两个相距较近的带电球体并不适用，因为两球相距较近时，电荷会重新分布，不能认为等效为球心．②库仑定律只适用于点电荷．当r0时，两个带电体已不能看成点电荷，故库仑定律不再适用．不能用来进行计算。
库仑定律
q1q2 2、表达式： F k 2 r
其中：k叫静电力常量，k=9.0×10 N·m /C
9 2 2
注意： （1）在计算时q1、q2只要代入大小，“+”、“-”号 不要代入 （2）库仑定律只能计算力的大小 ，方向在连线上， 还需进一步通过同种电荷排斥，异种电荷吸引来确定
二、点电荷 1.定义：没有大小和形状的几何点，电荷全部集 中在这集合点上。
2）电子受到质子的万有引力.
Fg G
me m p r
2 47
6.7 10
11
9.110 1.7 10 (5.3 10 11 ) 2
31
27
3.7 10
(N )
8
3）电子受到质子的静电力是万有引力的多少倍
Fe 8.2 10 39 2.2 10 47 Fg 3.7 10
1 F F 12
跟踪训练： 氢原子由一个质子和一个电子组成,根据经典模型, 电子绕核做圆周运动,轨道半径r是5.31011.m 已知 质子的质量mp为1.7X10-27Kg ,电子质量me为 9.1X10-31Kg ,万有引力常量G为 6.7 1011 N m 2 / kg 2
求（1）电子受到质子的静电力.
2.条件:带电体的大小和形状对所研究的问题没 有影响或者很小时。
研究带电体间相互作用时可看做点电荷的条件 是带电体本身的线度远小于它们之间的距离． 3.点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象,是 为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化 的模型。
跟踪训练： 1、关于点电荷的下列说法中正确的是： A .真正的点电荷是不存在的． B .点电荷是一种理想模型． C .足够小的电荷就是点电荷． 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
2020秋高二物理粤教版3-1达标检测：第一章 第二节 探究静电力含解析
2020秋高二物理粤教版选修3-1达标检测：第一章第二节探究静电力含解析A级抓基础1．关于点电荷，下列说法正确的是（）A．当带电体间的距离远大于带电体尺寸时可以看成点电荷B．一切带电体都可以看成点电荷C．只有带电体的体积很小时才能看成点电荷D．只有放入真空中的带电体才能看成点电荷解析：当带电体间的距离远大于带电体尺寸时，即它们间相互作用力的影响可忽略时，可以看成点电荷,故A正确;带电体看作点电荷的条件:当一个带电体的形状及大小对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷．点电荷是由研究问题的性质决定,与带电体自身大小形状无具体关系，故B、C、D 错误．答案：A2．（多选）对于库仑定律，下列说法正确的是（)A．凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力,都可以使用公式F＝k错误!B．两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电作用力大小,只取决于它们各自所带的电荷量解析：由库仑定律的适用条件可知，A选项正确;两带电小球距离非常近时,带电小球不能视为点电荷,库仑定律不再适用，故B 选项错误；由牛顿第三定律可知，相互作用的两个点电荷之间的作用力总是大小相等的，故C选项正确;当带电小球之间的距离较近时,带电小球之间的作用力不仅跟距离有关，跟带电体所带电性及电量都有关系，不能视为点电荷，故D选项错误．答案：AC3．如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离l为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为Q,那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F的表达式正确的是(）库A．F＝G错误!,F库＝k错误!B．F引≠G错误!，F库≠k错误!引C．F≠G错误!，F库＝k错误! D．F引＝G错误!，F库≠k错误!引答案:D4．如图所示，在绝缘光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球．同时从静止释放，则两个小球的加速度大小和速度大小随时间变化的情况是()A．速度变大,加速度变大B．速度变小,加速度变小C．速度变大，加速度变小D．速度变小,加速度变大解析:由于同种电荷间存在相互作用的排斥力，两球将相互加速远离，又由于两电荷间距离增大，它们之间的静电力越来越小,故加速度越来越小．答案：C5。
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：①②③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221rQ 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。
第2节静电力库仑定律演示教学
3.两个相同的可视为点电荷的金属小球，带电量之 比为1∶7，相距为r,两者相互接触后在放回原来 的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的(CD)
A. 4/7 B. 3/7 C. 9/7 D. 16/7
三、静电力与万有引力的比较
四、静电力叠加原理（多个点电荷的问题）
Q1 Q3
此电荷所受的库 仑力怎么求？
Q2
实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第 三个点电荷的存在而有所改变。因此两个或两个以 上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷
单独对这个电荷的作用力的矢量和。
例5：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50
cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是
3、适用范围： ⑴真空中
⑵点电荷
4、说明：
⑴由于空气对静电力的影响很小，库仑定律也适用于空气中的点电荷。
⑵电荷之间的相互作用力遵从牛顿第三定律，则无论两电荷的电荷量大小 关系如何，两个电荷受到的库仑力总是大小相等。
⑶计算时电量代绝对值求F大小，再根据“同种电荷排斥，异种电荷吸引” 判断F方向。
⑷静电力叠加原理：对于两个以上的点电荷，每一个点电荷所受的总的静电 力等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和。（采用力 的合成求合力）
+2×10-6 c,求：Q3所受的库仑力。
解：Q3共受F1和F2两个力的作用，Q1=Q2=Q3=Q，相互间的距离
r 都相同，所以
Q1
Q 2 9.01092106 2
r F1=F2=K 2 =
N
0.52
F2 Q3 30°
=0.144 N
第2节静电力库仑定律(上课用)讲解学习
x
F13正交分解x: F 13cos3703.45 10 9N
y: F 13sin3702.60109N
F 2 3 k q r 2 2 q 2 3 3 9 .0 1 0 9 5 .0 0 1 0 4 9 .0 0 2 2 .0 0 1 0 9N 5 .6 3 1 0 9 N
F x 3 . 4 5 1 0 9 N 5 . 6 3 1 0 9 N 2 . 1 8 1 0 9 N 方向为x轴负方向
• 异种电荷相互吸引，正负电荷积聚在两个带 电金属球的内侧，因此实际上它们的电荷中 心相距<I
• 同种电荷相互排斥，正负电荷积聚在两个带 电金属球的外侧，因此实际上它们的电荷中 心相距>I
• 追问：
– 相距这么短，为什么可以用库仑定律呢
• 回答：
– 可以，平时的库仑定律只是简化版的，在距离很 近时仍然有类似库仑定律的性质，只是这时的库 仑定律描述比较复杂，所以一般不作讨论
提高：接触很多很多次后呢？ 三球平分
课堂练习
1.两个点电荷甲和乙同处于真空中, 甲的电量是 乙的4倍，则甲对乙的作用力是乙对甲的作用力 的 1 倍．
2.两个相同的可视为点电荷的金属小球，带电量 之比为1∶7，相距为r,两者相互接触后在放回 原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来 的（ CD ）
A. 4/7 B. 3/7
C、F
k
Q2 (3r ) 2
D、不能确定
等效点电荷的距离增大
思考：若两球带异种电荷，应选哪项？
例题2：如右图，求+q受到的静电力？
解析：由于带电体不能视为点电荷，所以不
能根据库仑定律计算它们受到的静电力。
θm
则：F
k
Qq r2