新课标高中物理选修3－1
1.2 库仑定律
既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢
同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。
一、定性研究
如何探究影响电荷间相互作用力的因素
电荷间的作用力与它们带的电荷量以及距离有关，那么电荷之间相互作用力的大小会不会与万有引力的大小具有相似的形式呢？
早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律;

定量讨论电荷间相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑.库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律.
我有办法！
库仑在1736年6月14日生于法国昂古莱姆．库仑家里很有钱，在青少年时期，他就受到了良好的教育。著有《电力定律》 、《电气与磁性》等书。不仅在力学和电学上都做出了重大的贡献，做为一名工程师，他在工程方面也作出过重要的贡献．
二、定量研究：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，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。
F:电荷间相互作用力 静电力（库仑力）
静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2
3、方向：同性相斥,异性相吸.
二、定量研究：库仑定律
4 适用范围：真空中的点电荷
 点电荷
1. 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际并不存在．

2．在带电体的大小比起它到其它带电体的距离小得多，以致带电体的形状和电荷在它上面的分布已无关紧要时，带电体可视为点电荷.
对点电荷的理解
1．点电荷只具有相对意义
一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的（取决于自身的几何形状大小与带电体之间距离的比较），不能单凭其大小和形状确定．
2．注意区分点电荷与元电荷
(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位．
(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电量的整数倍．
库仑定律与万有引力定律的比较
[特别提醒]
(1)库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析．
(2)库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和谐美和多样美．
三、库仑定律的应用
1．适用条件：真空中两个点电荷间的相互作用．
2．库仑力具有力的一切性质：物质性、矢量性、相互性等，两点电荷间的库仑力是相互作用的，其大小相等，方向相反．
3．将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行．
即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、Q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小；
力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判定．
4．要统一国际单位，与k＝9.0×109N·m2/C2统一．
5．如果一个点电荷同时受到另外两个或更多的点电荷的作用力，可根据静电力叠加的原理求出合力（力的合成）．
◆6．三个点电荷的平衡问题
要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反．
由库仑力的方向及二力平衡可知，三个点电荷必须在同一直线上，且同种电荷不能相邻，中间的异种电荷量应最小，且靠近两侧电荷量较小的那一个，即：“三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大”．
[特别提醒]
库仑力是电荷之间的一种相互作用力，具有自己的特性，与重力、弹力、摩擦力一样是一种“性质力”．同样具有力的共性，例如两个点电荷之间的相互作用力也遵守牛顿第三定律——大小相等、方向相反、作用在同一直线上．

在实际应用时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉，对物体的平衡或运动起着独立的作用．
定性关系： 电荷量越大，距离越小， 电荷之间的作用力越大
定量关系？
r一定时，
q一定时，
提出困难（测F、q1、q2、r）
1、F太小不易测量
2、没有电荷量的概念q无法测量
阅读问题 1、库仑通过什么方法比较力的大小？ 2、库仑通过什么方法比较电荷量的大 小？
1.q1、q2一定时，探究F与r的关系
2.r一定时，探究F与的q1、q2关系
库仑的实验
研究方法：
结论：F∝1/r2
结论：即 F ∝q1q2
实验方案
思想方法
1、小量放大思想
2、电荷均分原理
控制变量法.
课堂训练
1、下列说法中正确的是：
A .点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是
不存在的．
B .点电荷就是体积和带电量都很小的带电体
C .根据 可知，当r 0 时,F ∞

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．
答案：AD．
当带电球体的大小、形状不可以忽略时，是否可以看做是集中在球心位置的点电荷？
2、如果是两个球形带电导体：不可以
1、如果是两个电荷分布均匀的带电球体可以
思考题
课堂训练
2、两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5×10−5 C的正电时，相互作用力为F1 ，当它们分别带+1.5×10−5 C和−1.5×10−5 C的电量时，相互作用力为F2 , 则（ ）
A．F1 = F2 B．F1 ＜F2 C．F1 ＞ F2 D．无法判断
答案：B．
3、已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg，它们之间的距离为5.3*10-11m（结果保留一位有效数值）
F引=3.6×10-47N
（2）异种电荷相互吸引质子给电子的的引力为多少？
（1）它们之间的万有引力？
（3）电子给质子的库仑力？
（4）电子绕质子运动的向心力由谁提供？
（5）在电子、质子连线的垂直平分线上放一电子，与质子、电子构成等边三角形，求此时质子受到的合力？
F电=8.2×10-8N
F电=8.2×10-8N
F合=14.2×10-8N
从例题可以看出：电子和质子的静电力是它们间万有引力的2.3×1039倍.正因如此,以后在研究带电微粒间相互作用时,经常忽略万有引力.
库仑定律和万有引力定律都遵从平方反比规律,人们至今还不能说明它们的这种相似性,物理学家还在继续研究.
典型例题
小 结
1、内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟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.
3、适用条件：⑴ 真空（空气中近似成立）
⑵ 点电荷
4、点电荷：是一种理想模型，带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略不计时，带电体可视为点电荷.
k=9.0×109N·m2/C2
2、公式：
误区点拨：
什么是点电荷？如果带电体的大小比带电体间的距离小很多，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时，就可将带电体视为点电荷．事实上，当Q1、Q2间的距离r→0时已不能将Q1、Q2视为点电荷了，当然也就不能用公式F＝kQ1Q2/r2来计算Q1、Q2间相互作用力的大小了．可见，尽管数学是解决物理问题的重要工具，但也不能不顾物理意义而将物理问题纯数学化．
[正确答案]C
点评：完全相同金属球接触时电荷分配原则：同种电荷总电荷平分，异种电荷先中和，剩余电荷再平分，同时注意电荷守恒定律与库仑定律的结合．
变式1 (2011·福州中学高二期中)已知真空中两点电荷Q与q的作用力为F，现使它们的带电荷量都增加为原来的2倍，并把它们之间的距离缩小为原来的一半，则此时它们之间的作用力为(　　)
A．F　 B．4F　 C．8F　　D．16F
答案：D
解析：若q1、q2是固定的，要使q3平衡，只要使q1、q2对q3的静电力大小相等、方向相反即可．如果q1、q2、q3三者都是不固定的，则要同时使三个电荷受的静电力的合力都等于零，需要同时分析三个电荷的受力情况．
A．若m1＝m2，则α1＝α2
B．若m1>m2，则α1>α2
C．若m1α2
D．若m1＝m2，且q1>q2，则α1>α2
答案：AC
解析：两球所受库仑力是一对相互作用力，大小相等，小球越轻，偏离平衡位置的角度越大，所以选项A、C正确.
点评：库仑力跟重力、弹力、摩擦力一样，都是性质力，受力分析时应包括库仑力．正确判断库仑力的大小和方向后，即可将题目转化为力学问题，然后根据力学知识进行求解．
变式3 (2011·临朐高二检测)不带电的金属球A的正上方有一点B，该处有带电液滴自静止开始落下，到达A球后电荷全部传给A球，不计其他阻力的影响，则下列叙述中正确的是(　　)
A．第一个液滴做自由落体运动，以后的液滴做变加速直线运动，而且都能到达A球
B．当液滴下落到重力等于库仑力位置时，速度为零
C．当液滴下落到重力等于库仑力位置时，开始做匀速运动
D．一定有液滴无法到达A球
答案：D
解析：液滴落在A上后，A上的电荷量变多，A球与液滴间斥力逐渐增大，设某液滴下落过程中在库仑力和重力作用下，先加速再减速到达A球时速度刚好为零，则以后再滴下的液滴将无法到达A球.
再见！