人教版選修31 1.2庫侖定律的適用條件 學案.doc

高中物理庫侖定律的適用條件一、考點突破：知識點考綱要求題型說明庫侖定律的適用條件 1. 掌握庫侖定律的內(nèi)容及表達式；2. 理解庫侖定律的適用條件；3. 會根據(jù)庫侖定律計算點電荷之間的庫侖力。選擇題計算題庫侖定律是高中階段重要的平方反比定律，是靜電力計算的基本公式，通常在力的平衡知識中進行考查，屬于高頻考點，命題形式為選擇題或計算題。二、重難點提示： 重點：1. 庫侖定律的內(nèi)容及表達式； 2. 點電荷之間的庫侖力。難點：庫侖定律的適用條件。一、點電荷概念：當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體就可以看做帶電的點，叫做點電荷。二、庫侖定律1. 內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。2. 表達式：fk，式中k9.0109 nm2/c2，叫作靜電力常量。 3. 適用條件：真空中的點電荷。（1）在空氣中，兩個點電荷的作用力近似等于真空中的情況，可以直接應用公式。（2）當兩個帶電體的間距遠大于其本身的大小時，可以把帶電體看成點電荷。三、對庫侖定律的理解和應用1. 電荷的分配規(guī)律（1）兩個相同的導體球，一個帶電，一個不帶電，接觸后電荷量平分。（2）兩個相同導體球帶同種電荷，先接觸再分離，則其電荷量平分。（3）兩個相同導體球帶異種電荷，先接觸再分離，則其電荷量先中和再平分。2. 對庫侖定律的深入理解（1）fk，r指兩點電荷間的距離。對可視為點電荷的兩個均勻帶電球，r為兩球心間距。（2）當兩個電荷間的距離r0時，電荷不能視為點電荷，它們之間的靜電力不能認為趨于無限大。（3）用公式計算式庫侖力時電荷量均代絕對值，方向根據(jù)同斥異吸判斷。例題1 使兩個完全相同的金屬小球（均可視為點電荷）分別帶上3q和5q的電荷后，將它們固定在相距為a的兩點，它們之間庫侖力的大小為f1.現(xiàn)用絕緣工具使兩小球相互接觸后，再將它們固定在相距為2a的兩點，它們之間庫侖力的大小為f2.則f1與f2之比為（）a. 21 b. 41 c. 161 d. 601思路分析：兩個完全相同的金屬小球相互接觸并分開后，帶電荷量均變?yōu)閝，距離變?yōu)樵瓉淼膬杀?，根?jù)庫侖定律可知選項d正確。答案：d例題2 如圖所示，一個均勻的帶電圓環(huán)，帶電荷量為q，半徑為r，放在絕緣水平桌面上。圓心為o點，過o點作一豎直線，在此線上取一點a，使a到o點的距離為r，在a點放一檢驗電荷q，則q在a點所受的庫侖力為（）a. ，方向向上b. ，方向向上c. ，方向水平向左 d. 不能確定思路分析：先把帶電圓環(huán)分成若干個小部分，每一小部分可視為一個點電荷，各點電荷對檢驗電荷的庫侖力在水平方向上相互抵消，豎直方向上的電場力大小為，方向向上，故選b. 答案：b例題3 兩根絕緣細線分別系住a、b兩個帶電小球，并懸掛在o點，當兩個小球靜止時，它們處在同一水平面上，兩細線與豎直方向間的夾角分別為、，如圖所示?，F(xiàn)將兩細線同時剪斷，則（）a. 兩球都做勻變速運動b. 兩球下落時間相同c. 落地時兩球水平位移相同d. a球落地時的速度小于b球落地時的速度思路分析：當兩小球靜止時，設兩球之間的庫侖力大小為f，則有fmagtan mbgtan ，因為mb.將兩細線同時剪斷后，兩球在豎直方向都做自由落體運動，下落時間相同，b正確。水平方向，庫侖力逐漸變小，兩球在庫侖力作用下做變加速直線運動，a錯誤。由a可知，加速度aaab，所以兩球落地時水平位移xaxb，落地速度vavb，c錯誤，d正確。答案：bd【方法提煉】割補法解決帶電體的電場力問題在應用庫侖定律解題時，由于其適用條件是點電荷，所以造成了一些非點電荷（即帶電體）問題中的求解困難，對于環(huán)形或球形缺口問題用“割補法”分析非常有效。滿分訓練：如圖所示，一半徑為r的絕緣球殼上均勻地帶有電量為+q的電荷，另一電荷量為+q的點電荷放在球心o上，現(xiàn)在球殼上n處挖去半徑為r（rr）的一個小圓孔，則此時置于球心的點電荷所受力的大小為_（已知靜電力常量為k），方向為_.思路分析：根據(jù)對稱性，未挖去前q所受合力為零，可以把球面