第二节 探究静电力
[学习目标] 1.了解点电荷,知道实际带电体简化为点电荷的条件.(重点) 2.了解探究电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的关系的实验过程. 3.理解库仑定律的内容、公式及适用条件.(重点) 4.会用库仑定律进行有关的计算.(难点) 5.了解库仑扭秤实验.
一、点电荷
1.点电荷: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(选填“存在”或“不存在”).
二、库仑定律
1.基本方法:控制变量法.
(1)探究电荷间的作用力的大小跟距离的关系
电荷量不变时,电荷间的距离增大,作用力减小;距离减小,作用力增大.
(2)探究电荷间作用力的大小跟电荷量间的关系
电荷间距离不变时,电荷量增大,作用力增大;电荷量减小,作用力减小.
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=k,k叫静电力常量,数值k=9.0×109N·m2/C2.
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. (√)
2.下列关于点电荷的说法正确的是( )
A.体积大的带电体一定不能看作点电荷
B.点电荷的电荷量一定是1.6×10-19 C
C.点电荷是一个理想化模型
D.研究带电体的相互作用时,所有带电体都可以看作点电荷
C [当带电体的形状和大小对所研究的问题的结果影响可忽略不计时,可将带电体视为点电荷,故A错误;点电荷是将带电物体简化为一个带电的点,元电荷为1.6×10-19 C,是电量的最小值,点电荷的值可以等于元电荷,也可以是元电荷的整数倍,故B错误;点电荷是理想化的物理模型,故C正确;研究带电体的相互作用时,并不所有带电体都可以看作点电荷,只有满足条件的带电体才能视为点电荷,故D错误.]
3.(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
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
AC [库仑定律适用于真空中的两个点电荷,当两个带电小球离得非常远时,可以看成点电荷来处理,而非常近时带电体的电荷分布会发生变化,不再均匀,故不能用库仑定律来解题.两点电荷间的力是作用力和反作用力.所以A、C正确.]
1.点电荷是物理模型
只有电荷量,没有大小、形状的理想化的模型,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
如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小,就可以忽略形状、大小等次要因素,只保留对问题有关键作用的电荷量,带电体就能看成点电荷.