第二节 探究静电力
[学科素养与目标要求]
物理观念：1.知道点电荷的概念.2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件．
科学探究：1.经历探究实验过程，得出电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的定性关系.2.了解库仑扭秤实验，体会实验的巧妙之处．
科学思维：1.通过抽象概括建立点电荷这种理想化模型.2.进一步了解控制变量法在实验中的作用.3.会用库仑定律进行有关的计算．
一、点电荷
1．定义：可以抽象成一个几何点的带电体．
2．特点
(1)本身的大小比它到其他带电体的距离小得多．
(2)研究它与其他带电体的相互作用时，可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况．
(3)点电荷是一种理想化的物理模型，和力学中的质点模型一样，是一种科学的抽象．
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．
二、库仑定律
1．探究影响静电力大小的因素：
(1)图1中，A为一固定的导体小球，B、C为相同的轻质导体小球．
图1
(2)实验原理：
①轻质小球的偏角大小反映静电力的大小．
②研究静电力与距离和电荷量的关系，要采用控制变量法．
(3)实验探究：
①使小球A、B、C带同种电荷且qB＝qC，使rAC>rAB，观察到小球B的偏角大于(选填“大于”“小于”或“等于”)小球C的偏角．
结论：q一定时，r越大，F越小；r越小，F越大．
②使A、B球带同种电荷，C球不带电，且保持rAB一定，让C球与B球接触后再移走C球，观察到B的偏角变小．
结论：r一定时，q越小，F越小．
③总结：静电力F的大小与带电体的电荷量q及带电体间的距离r都有关．q越大，r越小，则F越大；反之则F越小．
2．库仑定律：
(1)内容：在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的二次方成反比．作用力的方向在它们的连线上．
(2)公式：F＝
其中k＝9.0×109N·m2/C2，叫静电力常量．
(3)适用条件：①真空中；②点电荷．
1．判断下列说法的正误．
(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．(×)
2．真空中两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果将两个点电荷的距离增大为原来的4倍，电荷量都增大为原来的2倍．它们之间静电力的大小变为原来的________倍．
答案
一、库仑定律的理解与应用
1．点电荷
(1)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)带电体能否看成点电荷视具体问题而定，不能单凭它的大小和形状下结论．如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略，此时带电体就可以看成点电荷．
