2018版高中物理第1章電荷的相互作用1.2探究電荷相互作用規(guī)律學(xué)案滬科版選修3-1

1、學(xué)案2探究電荷相互作用規(guī)律目標(biāo)定位1.知道點(diǎn)電荷的概念.2.理解庫(kù)侖定律的內(nèi)容、公式及其適用條件，會(huì)用庫(kù)侖定 律進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.1.如圖1所示，用摩擦起電的方法分別讓球形導(dǎo)體A和通草球B帶上同種電荷，并使球形導(dǎo)體A與通草球B處在同一水平面上.B所受作用力的大小如(1)使通草球B處于同一位置，增大或減小其所帶的電荷量，通草球何變化?(2)保持導(dǎo)體A和通草球B的電荷量不變，改變兩者之間的距離，通草球B所受作用力的大 小如何變化?(3)以上說(shuō)明，哪些因素影響電荷間的相互作用力？這些因素對(duì)作用力的大小有什么影響?2.庫(kù)侖研究電荷間相互作用的裝置叫庫(kù)侖扭秤，該裝置是利用什么方法顯示力的大??？通過(guò)庫(kù)侖的實(shí)

2、驗(yàn)，兩帶電體間的作用力F與距離r的關(guān)系如何？要點(diǎn)總結(jié)1 .庫(kù)侖定律： 兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間相互作用力的大小，跟它們的電荷量q1與q2的乘積，跟它彳門(mén)的 成反比，作用力的方向沿著它們的連線. 表 達(dá)式：F= kqr手.式中的k為靜電力常量，數(shù)值為 k=.2 .庫(kù)侖定律的適用范圍:3 .點(diǎn)電荷是只有電荷量， 沒(méi)有、的帶電體，是一種理想化的物理模型. 當(dāng) 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、 大小及 狀況對(duì)它們之間的相互作用力的影響可以忽略時(shí)，帶電體可以看做點(diǎn)電荷.延伸思考1 .有人說(shuō)：“點(diǎn)電荷是指帶電荷量很小的帶電體”，對(duì)嗎？為什么？qiq22 .還有人根據(jù) F=k2-推出

3、當(dāng)一0時(shí)，F(xiàn)-8,正確嗎?。典型例題例1兩個(gè)分別帶有電荷量一 Q和+3Q的相同金屬小球（均可視為點(diǎn)電荷），固定在相距為r 一、， r 一 一 ，一 一 , 的兩處，它們間靜電力的大小為F.兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)槿f(wàn)，則兩球間靜電力的大小為（）A%B.3F1244C.3FD. 12F針對(duì)訓(xùn)練 有三個(gè)完全相同的金屬小球A B C, A所帶電荷量為+ 7Q, B所帶電荷量為一 QC不帶電.將 A B固定起來(lái)，然后讓 C反復(fù)與A B接觸，最后移去 C, A、B間的相互作用 力變?yōu)樵瓉?lái)的（）1八 2八 4八 5八a.7倍b. 7倍c. 7倍d. 7倍二、靜電力的疊加已知空間中存在三個(gè)點(diǎn)電荷A B

4、 C A對(duì)C的靜電力是否因 B的存在而受到影響？ A B是 否對(duì)C都有力的作用？如何求 A B對(duì)C的作用力?要點(diǎn)總結(jié)1 .如果存在兩個(gè)以上點(diǎn)電荷，那么每個(gè)點(diǎn)電荷都要受到其他所有點(diǎn)電荷對(duì)它的作用力.兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存在而有所改變.因此，某點(diǎn)電荷受到的作用力，等于 對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的 .2 .任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的.所以，如果知道帶電體上的電荷分 布，根據(jù)庫(kù)侖定律和 定則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向.。典型例題例2如圖2所示，分別在 A、B兩點(diǎn)放置點(diǎn)電荷 Q = + 2X10T4 C和Q= -2X 10 14 C.在 AB的垂直平分線上有

5、一點(diǎn) C,且AB= AC= BC= 6X10 2 m.如果有一高能電子靜止放在 C點(diǎn) 處，則它所受的靜電力的大小和方向如何？例3如圖3所不，兩個(gè)點(diǎn)電荷，電荷量分別為qi = 4X10 9 C和q2= 9X10 9 C,分別固定于相距20 cm的a、b兩點(diǎn)，有一個(gè)點(diǎn)電荷 q放在a、b所在直線上且靜止不動(dòng)，該點(diǎn)電荷 所處的位置是（）A.在a點(diǎn)左側(cè)40 cm處B.在a點(diǎn)右側(cè)8 cm處C.在b點(diǎn)右側(cè)20 cm 處D.無(wú)法確定當(dāng)學(xué)樓測(cè)鞏固反座達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.（對(duì)點(diǎn)電荷的理解）（多選）對(duì)點(diǎn)電荷的理解，彳認(rèn)為正確的是 （）A.點(diǎn)電荷可以是帶電荷量很大的帶電體B.點(diǎn)電荷的帶電荷量可能是2.56 X 10 -20

6、CC.只要是均勻的球形帶電體，不管球的大小，都能被看做點(diǎn)電荷D.當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對(duì)它們的相互作用力的影響可忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體都能看做點(diǎn)電 荷2.（庫(kù)侖定律的理解與應(yīng)用）相隔一段距離的兩個(gè)點(diǎn)電荷，它們之間的靜電力為F,現(xiàn)使其中一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的 2倍，同時(shí)將它們間的距離也變?yōu)樵瓉?lái)的 2倍，則它們之 間的靜電力變?yōu)椋ǎ〢.FB. 4F2FC. 2FD-43 .（靜電力的疊加）如圖4所示，等邊三角形 ABC邊長(zhǎng)為L(zhǎng),在頂點(diǎn)A、B處有等量同種點(diǎn) 電荷Q、Q, Q= Q= +Q求在頂點(diǎn)C處的正點(diǎn)電荷 Q所受的靜電力.圖44 .（靜電力白疊加）如圖5所示，在一條直線上的三點(diǎn)分別放置Q= +

7、3X10 9C、Q= 4X109 C、QC= + 3X10 9 C的A、B、C點(diǎn)電荷，試求作用在點(diǎn)電荷A上的靜電力的大小.V B jir2 cm 1 cm 石 小二合奈相析知識(shí)探究、1 . (1)增大通草球B所帶的電荷量，其受到的作用力增大；減小通草球B所帶的電荷量，其受到的作用力減小.(2)兩者距離增大，作用力變?。痪嚯x減小，作用力變大.(3)電荷量和電荷間的距離.電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著電荷間距離 的增大而減小.2 .該裝置通過(guò)懸絲扭轉(zhuǎn)的角度來(lái)顯示力的大小，力越大，懸絲扭轉(zhuǎn)的角度越大.力F與距離r的二次方成反比：產(chǎn)，要點(diǎn)總結(jié)1 .真空中 成正比 距離r的平方 9.0X1

8、09 Nl- m2/C22 .真空中的點(diǎn)電荷3 .大小形狀電荷分布延伸思考1 .不對(duì)點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒(méi)有大小、形狀的帶電體，是一種理想化的物理模型.當(dāng)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、 大小及電荷分布狀況對(duì)它 們之間的相互作用力的影響可以忽略時(shí)， 帶電體可以看做點(diǎn)電荷. 一個(gè)物體能否被看做點(diǎn)電 荷，是相對(duì)于具體問(wèn)題而言的，不能單憑其大小和形狀而定.2 .從數(shù)學(xué)角度分析似乎正確，但從物理意義上分析卻是錯(cuò)誤的.因?yàn)楫?dāng) 一0時(shí)，兩帶電體 已不能看做點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律不再適用了.典型例題3d例1 C 兩帶電金屬小球接觸后，它們的電荷量先中和后均分，由庫(kù)侖定律得：F=/2,F

9、' = kQ = k41.聯(lián)立得F' =4F, C選項(xiàng)正確.r 2 r32針對(duì)訓(xùn)練CA對(duì)C的靜電力不受B的影響，A B對(duì)C都有力的作用，A B對(duì)C的作用力等于 A B單獨(dú) 對(duì)C的作用力的矢量和.要點(diǎn)總結(jié)1 .其他點(diǎn)電荷單獨(dú) 矢量和2 .平行四邊形典型例題例2 8.0 X 10 21 N 方向平行于 AB連線由B指向A解析電子帶負(fù)電荷，在 C點(diǎn)同時(shí)受A B兩點(diǎn)電荷的作用力Fa、Fb,如圖所示.由庫(kù)侖定律F=蹲得rFA=kQe r14-19= 9.0 X109x2X10 X1.6X10I _ 226X 10 = 8.0 X10 21 NFB=kQ2e= 8.0 x 10 21 N

10、rf= FA= Fb=q1距離為x,由矢量的平行四邊形定則和幾何知識(shí)得靜止放在C點(diǎn)的高能電子受到的靜電力8.0 X 10 21 N,方向平行于 AB連線由B指向A.例3 A 此電荷電性不確定，根據(jù)平衡條件，它應(yīng)在 印點(diǎn)電荷的左側(cè)，設(shè)距由kqq= k號(hào)今-2,將數(shù)據(jù)代入，解得 x=40 cm,故A項(xiàng)正確.x X I 20達(dá)標(biāo)檢測(cè)1. AD2. A F=kqq2, Fz = k-2qrq2T=|kqrq2=F,選 A._ QQ 、，一 3. 3女干，方向?yàn)榕c AB連線垂直向上解析 正點(diǎn)電荷Q在C點(diǎn)的受力情況如圖所示，Q、Q對(duì)Q的作用力大小和方向都不因其他 電荷的存在而改變，仍然遵守庫(kù)侖定律.，QQ 一，一,一Q對(duì)Q作用力：Fa= kf,同種電荷相斥,QQCCB對(duì)Q作用力：Fb= k12-,同種電荷相斥，因?yàn)?Q= CB= + Q 所以 Fa= Fb,Q受力的大?。篎=43Fa= y/3k罟,方向?yàn)榕cAB連線垂直向上.4. 9.9 X10 4 N解析 A受到B、C電荷的靜電力如圖所示，根據(jù)庫(kù)侖定律有Fba=kQBQA-99X10 X4X1