高中物理第1章电荷的相互作用1_2探究电荷相互作用规律学案沪科版选修3-125页

1.2　探究电荷相互作用规律
学习目标 重点难点
1．记住点电荷模型。
2．掌握库仑定律及适用条件，会运用库仑定
律解决问题。
3．通过静电力与万有引力对比，体会自然规
律的多样性与统一性。
重点：库仑定律的理解和结合力学知识的应
用。
难点：点电荷的理解，库仑定律发现过程的
探讨。
1．决定电荷相互作用的因素
电荷间的相互作用力的大小与电荷所带的电荷量和电荷之间的距离有关。
预习交流 1
如图所示，用软纸与两张透明塑料片摩擦，然后把两张塑料片靠近，两张塑料片之间会
发生什么作用？分析它们之间的作用力的大小可能跟哪些因素有关。
答案：摩擦后的塑料片由于带同种电荷而相互排斥。
反复实验会发现，作用力的大小跟塑料片之间的距离有关，还可能和塑料片所带电荷的
多少有关。
2．库仑定律
(1)内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力 F的大小，跟它们的电荷量 Q1、Q2的乘
积成正比，跟它们的距离 r的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线。同种电荷相斥，
异种电荷相吸。
(2)公式：F＝k
Q1Q2
r2
。
(3)k是一个常量。如果各物理量都采用国际单位制，则 k＝9.0×109_N·m2/C2。
(4)库仑定律的适用条件是：在真空中的点电荷，在干燥的空气中可直接应用。如果不
是点电荷，但知道了电荷的分布仍可利用库仑定律和力的合成法则求带电体间的相互作用力。
预习交流 2
如图所示，在一条直线上的 A、B、C三点上分别放置 QA＝＋3×10－9 C、QB＝－4×10－
9 C、QC＝＋3×10－9 C的点电荷，试求作用在点电荷 A上的静电力。
答案：9.9×10－4 N

一、决定电荷相互作用的因素
如图所示，把两个带同种电荷的小球挂在丝线下端，可看到两球在静电斥力的作用下分
开，静止时细线偏离竖直方向 θ角。电荷量不变时，两小球越近，θ角越大，距离不变时，
电荷量越大，θ角越大，你能根据力学知识判断静电力大小的决定因素吗？
答案：从实验可知，两个电荷之间的作用力随它们之间距离的增大而减小，随电荷量的
增大而增大。
关于利用如图所示的装置探究决定电荷间的相互作用力大小的因素实验，下列说法正确
的是(　　)。
A．这是一个定性的探究实验
B．这是一个定量的探究实验
C．挂在铁架台上的悬挂带电小球的丝线偏角越大，作用力越大
D．本实验用控制变量法
答案：ACD
解析：在探究决定两电荷间作用力大小的因素的实验中，是采用控制变量法定性地探究
力与电荷量、距离的关系的，故 A、D 正确，B 不正确；本实验是利用悬线偏角大小来显示
力的大小的，故 C正确。
(1)法国物理学家库仑用实验研究了电荷间的相互作用力，这就是库仑
定律。
(2)库仑定律：真空中的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
它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
(3)表达式：F＝k
q1q2
r2
，k叫静电力常量，k＝9.0×109 N·m2/C2。
二、库仑定律的应用
(1)万有引力适用于什么条件呢？库仑定律又在什么条件下才能适用呢？
(2)库仑定律中的“点电荷”应该怎样理解？是不是带电体的体积足够小，就可以看成
点电荷？在你学过的物理概念中，哪一个概念与“点电荷”类似？
答案：(1)万有引力适用于质点，库仑定律适用于真空点电荷。
(2)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。一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形

状确定。例如，一个半径 10 cm的带电圆盘，如果考虑它和 10 m处某个电子的作用力，就完
全可以把它看做点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有 1mm，那么这一带电圆盘又相当于
一个无限大的带电平面。
真空中有两个点电荷 Q1、Q2，相距 18 cm，已知 Q1是正电荷，其电荷量为 1.8×10－12
C，它们之间的引力大小为 F＝1.0×10－12 N，求 Q2的电荷量及带电性质。
答案：2.0×10－12 C，负电
解析：由于是真空中两个点电荷，符合运用库仑定律解题的条件。
根据库仑定律 F＝k
Q1Q2
r2
得：
Q2＝
Fr2
kQ1
＝
1.0 × 10－12 × 0.182
9 × 109 × 1.8 × 10－12
C＝2.0×10－12 C。
因为电荷间表现为引力，可见 Q2是负电...