第二節(jié)探究靜電力

1、第二節(jié)第二節(jié)探究靜電力探究靜電力1當帶電體間的當帶電體間的_比它們自身的大小大得多，以致比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀、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響 _時時 ，這，這 樣的樣的 帶電帶電 體就體就 可以可以 看做看做 帶電帶電 的點的點 ，叫，叫 做做_2庫侖定律：在真空中兩個點電荷之間的相互作用力，跟庫侖定律：在真空中兩個點電荷之間的相互作用力，跟它們的電荷量的乘積成它們的電荷量的乘積成_，跟它們間的距離的二次方成，跟它們間的距離的二次方成_ ，作用力的方向在它們的，作用力的方向在它們的 _ 上上 其公式為其公式

2、為_距離 很小 點電荷 正比 反比連線 Fkq1q2r23真空中有兩個靜止的點電荷，它們之間的相互作用力為真空中有兩個靜止的點電荷，它們之間的相互作用力為F.若它們的帶電量都增加為原來的若它們的帶電量都增加為原來的 2 倍，距離不變，它們之間倍，距離不變，它們之間的相互作用力變?yōu)榈南嗷プ饔昧ψ優(yōu)開；若它們的帶電量不變，距離增加；若它們的帶電量不變，距離增加為原來的為原來的 2 倍，它們之間的相互作用力變?yōu)楸叮鼈冎g的相互作用力變?yōu)開4F知識點 1 點電荷1點電荷是有點電荷是有_，沒有大小、形狀的，沒有大小、形狀的_模型模型2一個帶電體能否看做點電荷必須滿一個帶電體能否看做點電荷必須滿足的條件

3、是：當帶電足的條件是：當帶電體的大小比起它到其他帶電體的距離體的大小比起它到其他帶電體的距離_時，帶電體的形時，帶電體的形狀和電荷分布對電荷間的作用力的影響狀和電荷分布對電荷間的作用力的影響_，此時帶電體，此時帶電體可視為可視為_電荷量 理想小很多 很小 點電荷3關(guān)于點電荷有以下兩種理解：關(guān)于點電荷有以下兩種理解：甲同學(xué)甲同學(xué) ：“元電荷的電荷量是最小的，所以元電荷一定是元電荷的電荷量是最小的，所以元電荷一定是點電荷點電荷”乙同學(xué)乙同學(xué) ：“半徑為半徑為 10 cm 的帶電圓盤一定不可能的帶電圓盤一定不可能視為點電視為點電荷荷”你認為這兩種說法對嗎？談?wù)勀愕目捶阏J為這兩種說法對嗎？談?wù)勀愕目?/p>

4、法答案：答案：以上兩種說法均是錯誤的點電荷與帶電體所帶電以上兩種說法均是錯誤的點電荷與帶電體所帶電荷量多少無關(guān)半徑為荷量多少無關(guān)半徑為 10 cm 的帶電圓盤能否視為點電荷要看的帶電圓盤能否視為點電荷要看具體情形若考慮它和具體情形若考慮它和 10 m 處某個電子的作用力，就完全可以處某個電子的作用力，就完全可以忽略它的形狀，把它看忽略它的形狀，把它看做點電荷；若考慮帶電圓盤與相距只有做點電荷；若考慮帶電圓盤與相距只有1 mm 的電子的作用力，此時這一帶電圓盤又相當于一個無限大的電子的作用力，此時這一帶電圓盤又相當于一個無限大的帶電平面，不能視為點電荷的帶電平面，不能視為點電荷1點電荷是只有電荷

5、量，沒有大小、形狀的理想化的模型，點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化的模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點，實際中并不存在類似于力學(xué)中的質(zhì)點，實際中并不存在2帶電體能否看做點電荷是相對于具體問題而言的，不能帶電體能否看做點電荷是相對于具體問題而言的，不能單憑其所帶電量的多少以及大小和形狀確定只有當帶電體間單憑其所帶電量的多少以及大小和形狀確定只有當帶電體間的距離遠遠大于帶電體的線度時，才能當做點電荷處理的距離遠遠大于帶電體的線度時，才能當做點電荷處理3電荷分布不變的均勻帶電球體，可等效為電荷量集中在電荷分布不變的均勻帶電球體，可等效為電荷量集中在球心的點電荷球心的點電荷【例【例 1】關(guān)于點電荷，關(guān)

6、于點電荷，下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A體積小的帶電體體積小的帶電體B球形帶電體球形帶電體C帶電少的帶電體帶電少的帶電體D大小和形狀對作用力的影響可忽略的帶電體大小和形狀對作用力的影響可忽略的帶電體解析：解析：點電荷不能理解為體積很小的電荷，也不能理解為點電荷不能理解為體積很小的電荷，也不能理解為電荷量很少的電荷球形帶電體，有時可以作為點電荷，有時電荷量很少的電荷球形帶電體，有時可以作為點電荷，有時則不能，如要研究它與離它較近的電荷間的作用力時，就不能則不能，如要研究它與離它較近的電荷間的作用力時，就不能看成點電荷，而研究它與離它很遠的電荷間的作用力時，就可看成點電荷，而研究它與離

7、它很遠的電荷間的作用力時，就可以看成點電荷因此，一個帶電體能否看成點電荷，要視具體以看成點電荷因此，一個帶電體能否看成點電荷，要視具體情況而定情況而定答案：答案：D【觸類旁通觸類旁通】1下列哪些物體可視為點電荷下列哪些物體可視為點電荷()CA電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點電荷電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點電荷B體積和帶電荷量都很小的帶電體一定是點電荷體積和帶電荷量都很小的帶電體一定是點電荷C帶電的細桿在一定條件下可以視為點電荷帶電的細桿在一定條件下可以視為點電荷D帶電的金屬球一定不能視為點電荷帶電的金屬球一定不能視為點電荷知識點知識點 2 2 庫侖定律的理解與應(yīng)用庫侖定律的理解與應(yīng)用1庫侖

8、定律的適用條件是庫侖定律的適用條件是_中的兩個中的兩個_2兩個點電荷之間的庫侖力是一對作用力兩個點電荷之間的庫侖力是一對作用力與反作用力，其與反作用力，其大小大小_、方向、方向_，且方向在兩者的，且方向在兩者的_上上3庫侖定律的表達式：庫侖定律的表達式：_，其中，其中 k9.0109 Nm2/C2，叫做叫做_真空點電荷 相等 相反 連線Fkq1q2r2靜電力常量靜電力常量 觀點一：根據(jù)觀點一：根據(jù)Fk ，從數(shù)學(xué)角度推出，從數(shù)學(xué)角度推出“當當r0時，時，4關(guān)于庫侖定律的理解有這樣幾種觀點，你認為是否正關(guān)于庫侖定律的理解有這樣幾種觀點，你認為是否正確？并請說明理由確？并請說明理由q1q2r 2F；

9、r時，時，F(xiàn)0”觀點二：兩個處在真空中可視為點電荷的帶電球，大球的觀點二：兩個處在真空中可視為點電荷的帶電球，大球的電荷量大于小球的電荷量，關(guān)于兩球之間靜電力的大小關(guān)系，電荷量大于小球的電荷量，關(guān)于兩球之間靜電力的大小關(guān)系，可以肯定可以肯定“大球受到的靜電力一定大于小球受到的靜電力大球受到的靜電力一定大于小球受到的靜電力” 成立，由此得到 F0.答案：答案：觀點一的前半部分是錯誤的，后半部分是正確的觀點一的前半部分是錯誤的，后半部分是正確的q1q2r2從物理意義上分析，這種看法是錯誤的因為當從物理意義上分析，這種看法是錯誤的因為當 r0 時，任何時，任何兩帶電體已不能看做點電荷，庫侖定律及其公

10、式也兩帶電體已不能看做點電荷，庫侖定律及其公式也就不再適用，就不再適用，F(xiàn)kq1q2r2不能成立了所以由此得出的結(jié)論是錯誤的但當不能成立了所以由此得出的結(jié)論是錯誤的但當r時，公式時，公式 Fkq1q2r2根據(jù)根據(jù)Fk ，從數(shù)學(xué)角度分析，從數(shù)學(xué)角度分析r0時，時，F(xiàn)似乎正確，但似乎正確，但觀點二也是錯誤的兩帶電球間的靜電力具有一般力的共觀點二也是錯誤的兩帶電球間的靜電力具有一般力的共性，符合牛頓第三定律，即：無論兩球帶電量大小、電性是怎性，符合牛頓第三定律，即：無論兩球帶電量大小、電性是怎樣的，它們之間的相互作用力總是大小相等、方向相反，在同樣的，它們之間的相互作用力總是大小相等、方向相反，在同

11、一直線上所以大球受到的靜電力一定等于小球受到的靜電力一直線上所以大球受到的靜電力一定等于小球受到的靜電力1庫侖定律定律的成立條件是真空中兩個點電荷間的相互庫侖定律定律的成立條件是真空中兩個點電荷間的相互作用力但空氣中兩點電荷間的相互作用力也可以作用力但空氣中兩點電荷間的相互作用力也可以近似近似用用庫侖庫侖定律計算；兩個均勻帶電球體相距較遠時也可視為點電荷，此定律計算；兩個均勻帶電球體相距較遠時也可視為點電荷，此時時 r 指兩球體的球心距離指兩球體的球心距離2應(yīng)用庫侖定律公式計算庫侖力時不必將表示電荷性質(zhì)的應(yīng)用庫侖定律公式計算庫侖力時不必將表示電荷性質(zhì)的正、負號代入公式中，只需將其電荷量的正、負

12、號代入公式中，只需將其電荷量的絕對值絕對值代入公式中算代入公式中算出力的大小，力的方向根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互出力的大小，力的方向根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則另行判斷吸引的原則另行判斷3庫侖定律的公式中各物理量要統(tǒng)一用國際單位，只有采庫侖定律的公式中各物理量要統(tǒng)一用國際單位，只有采用國際單位時，用國際單位時，k 的值才是的值才是 9.0109 Nm2/C2.4空間中有多個電荷時，某電荷所受的靜電力是其他所有空間中有多個電荷時，某電荷所受的靜電力是其他所有電荷單獨對其作用的靜電力的矢量和電荷單獨對其作用的靜電力的矢量和(力的合成力的合成)q1 q2r2【例例2】(雙選雙

13、選)關(guān)于庫侖定律的公式關(guān)于庫侖定律的公式Fk ，下列說法正，下列說法正 確的是確的是()A當真空中的兩點電荷間的距離當真空中的兩點電荷間的距離 r時，它們之間的靜時，它們之間的靜電力電力 F0B當真空中的兩點電荷間的距離當真空中的兩點電荷間的距離 r0 時，它們之間的靜時，它們之間的靜電力電力 FC當兩點電荷間的距離當兩點電荷間的距離 r時，它們之間的靜電力時，它們之間的靜電力 F0D靜電力常量靜電力常量 k 的數(shù)值是由實驗得出的的數(shù)值是由實驗得出的適應(yīng)的條件是真空中的兩點電荷；當適應(yīng)的條件是真空中的兩點電荷；當 不再成立，選項不再成立，選項 B 錯靜電力常量的數(shù)值是錯靜電力常量的數(shù)值是由實驗

14、由實驗解析：解析：公式公式 Fkq1q2r 2r時時，任何帶電體都可視為點電荷，但還必須滿足真空條件，任何帶電體都可視為點電荷，但還必須滿足真空條件，選項選項 A 對，對，C 錯當錯當 r0 時，兩電荷就不能看成點電荷了，公時，兩電荷就不能看成點電荷了，公式式 Fkq1q2r2得出的，選項得出的，選項 D 對對答案：答案：AD【觸類旁通觸類旁通】2真空中有兩個半徑為真空中有兩個半徑為 R 的帶電金屬球，兩球中心相距為的帶電金屬球，兩球中心相距為r(r4R)，設(shè)兩球帶電荷量絕對值分別為，設(shè)兩球帶電荷量絕對值分別為 q1、q2，對于它們之間，對于它們之間的靜電作用力，下列說法正確的是的靜電作用力，

15、下列說法正確的是() 解析：解析：此題中，無論兩球帶何種性質(zhì)的電荷，兩球均此題中，無論兩球帶何種性質(zhì)的電荷，兩球均不能視為點電荷，不能視為點電荷， 不成立當帶異種電荷時，電荷不成立當帶異種電荷時，電荷分布于兩球最近的一側(cè)，帶同種電荷時，電荷分布于兩球分布于兩球最近的一側(cè)，帶同種電荷時，電荷分布于兩球最遠的一側(cè)，可判斷最遠的一側(cè)，可判斷A、B、D錯，錯，C正確正確Fkq1q2r2答案：答案：C【例例 3 】真空中兩個相同的真空中兩個相同的帶等量異種電荷的小球帶等量異種電荷的小球 A 和和B(A、B 可看做點電荷可看做點電荷)，分別固定在兩處，兩球間的靜電力為，分別固定在兩處，兩球間的靜電力為 F

16、.用一個不帶電的同樣的小球用一個不帶電的同樣的小球 C 先和先和 A 接觸，再與接觸，再與 B 接觸，然后接觸，然后移去移去 C，則，則 A、B 兩球間的庫侖力是多少？兩球間的庫侖力是多少？題后反思：題后反思：(1)完全相同的完全相同的金屬小球接觸后要等分總電荷金屬小球接觸后要等分總電荷量，此處還應(yīng)注意量，此處還應(yīng)注意 C 球與球與 A、B 兩球的接觸順序兩球的接觸順序(2)應(yīng)用庫侖定律公式計算庫侖力時不必將表示電荷性質(zhì)應(yīng)用庫侖定律公式計算庫侖力時不必將表示電荷性質(zhì)的正、負號代入公式中的正、負號代入公式中【觸類旁通觸類旁通】3兩個分別帶有電荷量兩個分別帶有電荷量Q 和和3Q 的相同金屬小球的相

17、同金屬小球(均可均可視為點電荷視為點電荷)，固定在相距為，固定在相距為 r 的兩處，它們間庫侖力的大小為的兩處，它們間庫侖力的大小為 r 2大小為大小為()FA.12B.3F4C.4F3D12FCF.兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)閮尚∏蛳嗷ソ佑|后將其固定距離變?yōu)?，則兩球間庫侖力的，則兩球間庫侖力的1解決三點電荷在同一直線上的靜電力平衡問題解決三點電荷在同一直線上的靜電力平衡問題(1)庫侖力是電荷間的一種相互作用力若三個點電荷在同庫侖力是電荷間的一種相互作用力若三個點電荷在同一直線上均處于靜電力平衡，則每個點電荷受到的另外兩個點一直線上均處于靜電力平衡，則每個點電荷受到的另外兩個點電荷的庫侖

18、力必定等大反向電荷的庫侖力必定等大反向(2)根據(jù)平衡條件與庫侖定律可知：三個點電荷必須在一根據(jù)平衡條件與庫侖定律可知：三個點電荷必須在一條直線上；位于中間的電荷量最??；中間電荷與兩側(cè)電荷條直線上；位于中間的電荷量最??；中間電荷與兩側(cè)電荷異號；中間電荷與電荷量較小的電荷較近即異號；中間電荷與電荷量較小的電荷較近即“三點共線，三點共線，兩同夾異，兩大夾小，近小遠大兩同夾異，兩大夾小，近小遠大”【例例4】如圖如圖 121 所示，在一條直線上有兩個相距所示，在一條直線上有兩個相距 0.4 m 的點電荷的點電荷 A、B，A 帶電荷量為帶電荷量為Q，B 帶電荷量為帶電荷量為9Q.現(xiàn)引入現(xiàn)引入第三個點電荷第

19、三個點電荷 C，恰好使三個點電荷處于靜電力平衡狀態(tài)，問，恰好使三個點電荷處于靜電力平衡狀態(tài)，問：C 應(yīng)帶什么性質(zhì)的電？應(yīng)放于何處？所帶電荷量為多少？應(yīng)帶什么性質(zhì)的電？應(yīng)放于何處？所帶電荷量為多少？圖 121【觸類旁通】4(雙選)如圖 123 所示，同一直線上的三個點電荷 q1、q2、q3，恰好都處于平衡狀態(tài)，且除相互作用的靜電力外不受其他外力作用已知 q1、q2 間的距離是 q2、q3 間距離的 2 倍下列說法正確的是()A若 q1、q3 為負電荷，則 q2 也為負電荷B若 q1、q3 為負電荷，則 q2 必為正電荷Cq1 q2 q336 4 9Dq1 q2 q39 4 36圖 123答案：B

20、C2庫侖定律與牛頓運動定律的綜合應(yīng)用庫侖定律與牛頓運動定律的綜合應(yīng)用結(jié)合庫侖定律與牛頓運動定律分析處理帶電體的問題的方結(jié)合庫侖定律與牛頓運動定律分析處理帶電體的問題的方法與純力學(xué)問題的分析方法一樣，要學(xué)會把電學(xué)問題力學(xué)化法與純力學(xué)問題的分析方法一樣，要學(xué)會把電學(xué)問題力學(xué)化分析方法是：分析方法是：(1)確定研究對象如果有幾個物體相互作用時，要依據(jù)題確定研究對象如果有幾個物體相互作用時，要依據(jù)題意，適當選取意，適當選取“整體法整體法”或或“隔離法隔離法”(2)對研究對象進行受力分析，在受力分析時除了分析重對研究對象進行受力分析，在受力分析時除了分析重力、彈力、摩擦力等力學(xué)中常見力外，多了一個庫侖力

21、力、彈力、摩擦力等力學(xué)中常見力外，多了一個庫侖力因此在受力分析時千萬不可漏掉因此在受力分析時千萬不可漏掉(3)列平衡方程列平衡方程(F 合合0 或或 Fx0，F(xiàn)y0)或牛頓第二定律求或牛頓第二定律求解(4)在應(yīng)用庫侖定律定量計算式，各量均應(yīng)采用國際單位在應(yīng)用庫侖定律定量計算式，各量均應(yīng)采用國際單位即：表達式中的即：表達式中的 r 單位為單位為 m，電量，電量 q 的單位是的單位是 C，力的單位是，力的單位是N.【例例 5】如圖如圖 124 所示，兩個帶等量異種電荷的小球，所示，兩個帶等量異種電荷的小球，質(zhì)量均為質(zhì)量均為 2 g，各用，各用 L5.1 cm 長的絕緣細線吊住，細線質(zhì)量不長的絕緣細

22、線吊住，細線質(zhì)量不計，小球可看成質(zhì)點當懸點計，小球可看成質(zhì)點當懸點 OO相距相距 d4 cm 時兩球處于時兩球處于平衡，此時兩球各偏離豎直方向平衡，此時兩球各偏離豎直方向 L1 cm，則每個小球的電，則每個小球的電荷量為多少？荷量為多少？(取取 g10 m/s2)圖 124設(shè)懸線與豎直方向夾角為設(shè)懸線與豎直方向夾角為，根據(jù)平衡條件，有，根據(jù)平衡條件，有Fmgtan 解得解得 q1.33108C故帶負電的小球所帶電荷量為故帶負電的小球所帶電荷量為1.33108C，帶正電的小，帶正電的小球所帶電荷量為球所帶電荷量為1.33108C.【觸類旁通觸類旁通】5如圖如圖 126 所示，兩個帶電球處于平衡狀

23、態(tài)，且球心所示，兩個帶電球處于平衡狀態(tài)，且球心位于同一水平面，大球的電荷量大于小球的電荷量，可以肯定位于同一水平面，大球的電荷量大于小球的電荷量，可以肯定()A兩球都帶正電兩球都帶正電B小球受到的細繩拉力等于所受的重力小球受到的細繩拉力等于所受的重力C大球受到的靜電力大于小球受到的靜大球受到的靜電力大于小球受到的靜電力電力D兩球受到的靜電力大小相等兩球受到的靜電力大小相等圖 126解析：解析：由題圖可知，兩帶電球相互排斥，則說明兩球一定由題圖可知，兩帶電球相互排斥，則說明兩球一定帶有同種電荷，但不能確定是正電荷，還是負電荷，故帶有同種電荷，但不能確定是正電荷，還是負電荷，故 A 錯；錯；兩帶電球間的靜電力是一對相互作