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1、库仑定律【教学结构】本章教材的特点：: 教材内容比较抽象，学生接受、理解比较困难。物理概念，物理规律多，关系复杂，学生很难掌握知识的内在联系，形成知识系统。与力学、运动学知识联系多，对学生基础知识要求高。一、正、负电荷，电荷守恒同性电荷互相推斥，异性电荷互相吸引。中和：等量异种电荷相互抵消的现象。物体带电：使物体中的正负电荷分开过程。（不带电物体，正负电荷等量）带正电：物体失去一些电子带正电。 带负电：物体得到一些电子带负电。电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。二、库仑定律，本章教材重点内容之一。实验：学生动手做摩擦起电实验；演示实
2、验：同性电荷相推斥，异性电荷相吸引。（注意学生的感性知识）FKQ Qr122(1) 库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。点电荷：带电体大小和它们之间的距离相比可以忽略。理解为带电体只为一点，电荷集中于该点，r 即为两个带电体之间距离。当带电体大小与它们距离相比不可忽略时，电荷不能视为集中一点，r 不能确定，不适用库仑定律。(2)K ：静电力恒量。 重要的物理常数K=9.0109Nm2/C2，其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q 、r 的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N、Q ：C、r ：m 。(3) 关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力
3、的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向即可。(4) 库仑力也称为静电力，它具有力的共性。它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。(5) FKQ Qr122,F 是 Q1与 Q2之间的相互作用力，F 是 Q1对 Q2的作用力，也是Q2对 Q1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解为Q1Q2，受的力也不等。【解题点要】例一：真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r ，它们间的静电力为F。若甲的电量变为
4、原来的2 倍，乙的电量变名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 为原来的 1/3 ，距离变为2r，则它们之间的静电力变为（）A. A.3F/8 B.F/6 C.8F/3 D.2F/3 解析：根据题目给出条件，真空中，点电荷，符合库仑定律条件。FKQ Qr122当QQQQrr甲甲乙乙2132时FKQQrkQQrF2134161622甲乙甲乙答案应选： B 应注意，点电荷之间的相互作用力是与两个点电荷电量乘积成正比，与两个点
5、荷距离的平方成反比。解答问题时，要考虑三个量的变化。例二：如图1 所示，等边三角形ABC ，边长为L，在顶点A、B 处有等量异性点电荷 QA,QB,QA=+Q,QB=-Q，求在顶点C处的点电荷QC所受的静电力。解析：分析QC受几个力，确定各力大小和方向。因 QB的存在 QA对 QC的作用力，还遵守库仑定律吗？QC题目中没有交待电性，解答时就需考虑两种情况，即QC为正电， QC为负电。当 QC为正电时， 受力情况如图2 所示， QA、QB对 QC的作用力大小和方向都不因其它电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律的规律。QA对 QC作用力：2LQQKFCAA，同性电荷相斥。QB对 QC作用力：FKQ
6、QLBBC2，异性电荷相吸。 QA=QB=Q FA=FB 根据平行四边形法则，QC受的力 F1即为 FA、FB的合力，根据几何知识可知，QC受力的大小， F1=FA=FB=KQQLC2，方向为平行AB连线向右。当 QC为负电时，如图3 所示。FKQQLC22方向平行AB连线向左。从本题解答可知： (1) 静电力合成分解时遵守平行四边形法则。(2) 题中不交待电性时， 需根据题给的条件判断其电性，若不能判断电性，应按两种情况处理。 (3) 求静电力时要计算其大小还要回答力的方向。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师
7、精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 例三：如图4 所示 ，把质量为0.2 克的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为 410-8C的小球 B靠近它，当两小球在同一高度时且相距3cm，丝线与坚直方向夹角为45 , 此时小球B 受到库仑力F=_。小球A 带的电量qA=_。解析：丝线为什么能与竖直方向成45 角，此时小球处于什么状态，根据题给的条件，可知小球A处于平衡状态，分析小球A 受力情况如图5 所示。 mg:小球 A的重力。 T: 丝线的张力。 F: 小球 B对小球 A的静电力。三个力的合力为零。F=mgtg4 5 =0.210-310
8、1=210-3N。题中小球 A，B都视为点电荷， 它们之间相互吸引，其作用力大小FKqqrAB2C105.0104100.9)103(10245tg8892232ABAqmgrqqK小球 B受到库仑力与小球A受到库仑力为作用力和反作用力，所以小球B受到的库仑力大小为210-3N。小球 A与小球 B相互吸引， B带正电，小球A带负电，所以qA=- 0.5 10-8C 本题在解答过程中，物体的平衡条件成为关键内容，因此分析物体的受力，对力进行分解合成就成了必须的步骤。其次，小球A带电量为 qA=- 0.5 10-8C中的负号在答案中不是可缺少的内容，必须重视。例四：相距为L 的点电荷A、B 的带电
9、量分为 +4Q和-Q，要引进第三个点电荷C，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求C电荷的电量和放置的位置？解析：如图 6 所示，首先分析点电荷C可能放置的位置，三个点电荷都处于平衡，彼此之间作用力必须在一条直线上，C只能在 AB决定的直线上，不能在直线之外。而可能的区域有 3 个， 1.AB 连线上， A与 B带异性电荷互相吸引， C电荷必须与A、B均产生推斥力，这不可能，因为无论C带什么电都不能对AB均产生推斥力。 2. 在 AB连线的延长线A的左侧， C带负电时对A产生吸引力与B对 A作用力方向相反可能A处于平衡， C对 B的作用力为推斥力与A对 B作用力方向相反，也可能使B平
10、衡，但离A近，A带电荷又多，不能同时使A、B处于平衡。 3. 放 B的右侧能满足A、B同时处于平衡，C同时也平衡。设：点电荷C置于 B的右侧且距离B为 x，带电荷为q，则KQ qLxKQ QL4422()A处于平衡KQ qxKQ QL224B处于平衡解方程： q=4Q ，x=L 本题的解答过程，要求学生能熟练使用库仑定律，物体的平衡条件。同时要求学生有比较强的分析问题，: 图 4 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 解决问题的能力。【课余思考】库仑定律的适用条件是什么？要使两个点电荷之间的静电力变为原来的12，可有哪些办法。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -