高中物理 第1章 電與磁 第2節(jié) 點電荷間的相互作用學案 粵教版選修11.doc

第二節(jié)點電荷間的相互作用學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道點電荷，知道點電荷是一種理想化模型(難點)2知道驗電器的構(gòu)造和工作原理3了解電荷間的相互作用規(guī)律，知道庫侖定律，會利用庫侖定律計算真空中靜止的兩點電荷間的相互作用力(重點、難點)點 電 荷當一個帶電體的大小比所研究問題中涉及的距離小得多時，帶電體的形狀和電荷的分布都無關(guān)緊要了，這時，帶電體可以被看做一個帶電荷的點，叫做點電荷與力學中把物體看成質(zhì)點的情況相似，點電荷也是一種理想化的物理模型1體積很小的帶電體都能看做點電荷()2點電荷是一種理想模型()3體積大的帶電體一定不能看成點電荷()帶電體在什么情況下可以看做點電荷？【提示】研究電荷之間的相互作用力時，當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至于帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體就可以看做點電荷1點電荷點電荷是沒有大小和形狀，且具有電荷量的理想化模型實際并不存在，它只是為了研究問題方便而人為抽象出來的2帶電體視為點電荷的條件帶電體間的距離比它們自身尺度的大小大得多，以至帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計，這樣的帶電體就可以視為點電荷忽略形狀、大小等次要因素，只保留對問題起關(guān)鍵作用的電荷量，這樣的處理會使問題大為簡化，對結(jié)果又沒有太大的影響，因此物理學上經(jīng)常用到此方法一個帶電體能否看成點電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀確定點電荷自身不一定很小，帶電荷量不一定很少，帶電體很小，不一定可視為點電荷；帶電體很大，也不一定不能視為點電荷1關(guān)于點電荷的下列說法中正確的是()a點電荷就是體積足夠小的電荷b點電荷是電荷量和體積都很小的帶電體c體積大的帶電體一定不能看成點電荷d當兩個帶電體的形狀對它們之間相互作用力的影響可忽略時，這兩個帶電體可看成點電荷【解析】帶電體能否看成點電荷，不能以體積大小、帶電荷量多少而論只要在測量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀、大小等因素的影響可以忽略，即可視為點電荷故d正確【答案】d2關(guān)于點電荷的說法，正確的是() 【導學號：75392008】a研究兩顆帶電星體間的相互作用力時一定不能將其視為點電荷b點電荷一定是電荷量小的帶電體c點電荷一定是電荷量大的物體d兩帶電小球，當它們的距離遠大于半徑時，帶電體可視為點電荷【解析】盡管天體體積很大，但若其間距遠大于半徑時，其體積的影響可忽略，可以視為點電荷，故選項a錯誤，選項d正確帶電體能否被視為點電荷與所帶電荷量的多少無關(guān)，故選項b、c錯誤【答案】d3(多選)關(guān)于點電荷，下列說法中正確的是()a點電荷是一個帶有電荷的幾何點，它是實際帶電體的抽象，是一種理想化的模型b點電荷自身不一定很小，所帶電荷量不一定很少c體積小于1 mm3的帶電體就是點電荷d體積大的帶電體，只要滿足一定的條件也可以看成點電荷【解析】點電荷是實際的帶電體在一定條件下抽象出的一種理想化模型，這個條件是帶電體大小和形狀在研究問題中對相互作用力的影響可以忽略不計【答案】abd點 電 荷 間 相 互 作 用 的 規(guī) 律1庫侖定律的內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷間的相互作用力跟它們所帶電荷量的乘積成正比，跟它們之間距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上這種電荷間的相互作用力稱為靜電力2適用條件：庫侖定律適用于真空中的兩靜止點電荷對可以視為點電荷的兩個帶電體間也可用庫侖定律3公式：fk4靜電力常量：k9.0109_nm2/c25注意事項：如果q1和q2的符號相反，它們之間的相互作用力是吸引力；如果q1和q2的符號相同，則它們之間的相互作用力是排斥力1庫侖定律適用于任何情況下靜電力的計算()2兩個帶電小球即使相距非常近，也能用庫侖定律計算庫侖力的大小()3相互作用的兩個點電荷，不論它們的電荷量是否相等，它們之間的庫侖力大小一定相等()有人認為，由fk知，當r0時，f.你認為這一結(jié)論正確嗎？為什么？【提示】這一結(jié)論不正確單從數(shù)學角度看，確實如此，但從物理角度分析，該結(jié)論是錯誤的因為當r0時，帶電體不能視為點電荷，庫侖定律已不再適用，當然也就不能用該公式來計算庫侖力的大小了1注意庫侖定律的適用條件：庫侖定律僅適用于真空中的兩個點電荷間的相互作用，在空氣中可認為近似適用2在理解庫侖定律時，有人根據(jù)公式f，設想當r0時可得出f的結(jié)論從數(shù)學角度分析是正確的，但從物理角度分析，這一結(jié)論是錯誤的錯誤的原因是：當r0時兩電荷已失去了作為點電荷的前提條件，何況實際電荷一定都有大小，根本不會出現(xiàn)r0的情況也就是r0時，不能再利用庫侖定律計算兩電荷間的相互作用力3在應用庫侖定律解決問題時注意：首先，在計算庫侖力的大小時，不必將表示電性的符號代入公式計算，只將電荷量的絕對值代入即可；其次，再根據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引的規(guī)律判斷力的方向；最后，計算過程中注意統(tǒng)一單位，各量必須都采用國際單位制4對于庫侖定律，下列說法正確的是()a凡計算兩個點電荷間的作用力，就可以使用公式fkb兩個帶電小球即使距離非常近，也能用庫侖定律c相互作用的兩個點電荷，不論它們的電荷量是否相同，它們之間的庫侖力大小一定相等d由公式f知r0時，f【解析】庫侖定律只適用于真空中的點電荷，a錯誤；b、d中距離太近，不能看做點電荷，故b、d錯誤；兩點電荷間的庫侖力遵守牛頓第三定律，故c正確【答案】c5兩個相同的金屬球，分別帶有4q和6q的電荷量，兩球相隔一定距離時，相互作用力的大小為f，若把它接觸后再放回原處，兩球相互作用力的大小變?yōu)?)【導學號：75392009】a.b.c. d.【解析】根據(jù)庫侖定律，兩球未接觸前的相互作用力的大小為f，兩個帶電金屬球相互接觸，由于正、負電荷中和，總電荷量為4q6q2q，每個金屬球帶電q，金屬球放回原處，相互作用力的大小變?yōu)閒k，即f.【答案】a6如圖121所示，兩個半徑均為r的金屬球放在絕緣支架上，兩球面最近距離為r，帶等量異種電荷，電荷量均為q，兩球間的靜電力為下列選項中的哪一個()圖121a等于kb大于kc小于k d等于k【解析】兩球間距和球本身大小差不多，不符合簡化成點電荷的條件，因為庫侖定律的公式計算僅適用于點電荷，所以不能用該公式計算我們可以根據(jù)電荷間的相互作用規(guī)律作一個定性分析由于兩帶電體帶等量異種電荷，電荷間相互吸引，因此電荷在導體球上的分布不均勻，會向正對的一面集中，電荷間