高中物理 1.2 探究電荷相互作用規(guī)律 1 滬科選修31

1.2探究電荷相互作用規(guī)律.目標(biāo)導(dǎo)航1.理解點(diǎn)電荷的概念．(重點(diǎn))2．掌握庫(kù)侖定律，會(huì)用庫(kù)侖定律公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算．(重點(diǎn)、難點(diǎn))3．通過點(diǎn)電荷模型的建立,了解理想模型方法．.新知初探自學(xué)導(dǎo)引一、決定電荷相互作用的因素電荷間的相互作用力的大小與電荷所帶的_________和電荷之間的______有關(guān)．二、電學(xué)中的第一個(gè)定律——庫(kù)侖定律1．點(diǎn)電荷當(dāng)實(shí)際帶電體的大小__________它們之間的距離時(shí)，電荷量距離遠(yuǎn)小于.以致帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用的影響可以__________時(shí)，可近似看成點(diǎn)電荷，它是理想化模型．2．庫(kù)侖定律(1)內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力的大小，跟它們的電荷量q1與q2的_______成正比，跟它們的距離r的平方成_______，作用力的方向沿著它們的_______．忽略不計(jì)乘積反比連線.(2)公式：_____________.(3)k是一個(gè)常量，叫做靜電力常量．如果各物理量都采用國(guó)際單位制,則k＝________________.(4)庫(kù)侖定律的適用條件是：①真空中②靜止的__________．在干燥的空氣中可直接應(yīng)用．如果不是點(diǎn)電荷，但知道了電荷的分布仍可利用庫(kù)侖定律和力的合成法則求帶電體間的相互作用力．9.0×109N·m2/C2點(diǎn)電荷.想一想.要點(diǎn)探究講練互動(dòng)要點(diǎn)1對(duì)點(diǎn)電荷的進(jìn)一步理解學(xué)案導(dǎo)引小的帶電體一定能看做點(diǎn)電荷嗎？.1．點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型．2．一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷，是相對(duì)具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀確定．3．點(diǎn)電荷與質(zhì)點(diǎn)的類比點(diǎn)電荷是不考慮大小形狀和電荷分布情況的帶電體，是實(shí)際帶電體的理想化模型．事實(shí)上，任何帶電體都有其大小和形狀，.真正的點(diǎn)電荷是不存在的，它像力學(xué)的質(zhì)點(diǎn)模型一樣，就是抓住主要因素，忽略次要因素構(gòu)建物理模型，簡(jiǎn)化研究過程．特別提醒：(1)嚴(yán)格理想化的“點(diǎn)電荷”應(yīng)是一個(gè)帶電的“幾何點(diǎn)”，但這是不存在的．(2)“點(diǎn)電荷”所帶的電荷量既不一定是元電荷，也不一定電荷量很?。?3)在宏觀意義上討論電子、質(zhì)子等帶電粒子時(shí)，完全可以把它們視為點(diǎn)電荷．.

(原創(chuàng)題)2020年10月29日我國(guó)“天宮一號(hào)”發(fā)射成功，假設(shè)升空過程中由于與大氣摩擦產(chǎn)生了大量的靜電，如果這些靜電沒有被及時(shí)導(dǎo)走，下列情況中升空后的“天宮一號(hào)”能被視為點(diǎn)電荷的是(

)A．研究“天宮一號(hào)”外部與其相距1m處的一個(gè)帶電微粒之間的靜電力例1.B．研究“天宮一號(hào)”與地球(帶負(fù)電)之間的靜電力C．任何情況下都可視為點(diǎn)電荷D．任何情況下都不可視為點(diǎn)電荷【審題指導(dǎo)】解此題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：(1)明確帶電體視為點(diǎn)電荷的條件．(2)同一帶電體能否視為點(diǎn)電荷，要具體問題具體分析．.【精講精析】對(duì)帶靜電的“天宮一號(hào)”，如果研究一個(gè)懸浮在距它1m處的帶電粒子，那么“天宮一號(hào)”就相當(dāng)于一個(gè)很大的帶電體，與兩者距離相比不能忽略，因此這時(shí)不能把“天宮一號(hào)”視為點(diǎn)電荷,A項(xiàng)不正確；當(dāng)考慮“天宮一號(hào)”和地球之間的靜電力時(shí)，“天宮一號(hào)”大小比它與地球之間的距離小得多，“天宮一號(hào)”本身大小可以忽略，可以把它視為點(diǎn)電荷，B項(xiàng)正確；.由以上分析可見，“天宮一號(hào)”能否被視為點(diǎn)電荷，要具體問題具體分析，所以C、D不正確．【答案】

B【規(guī)律總結(jié)】點(diǎn)電荷具有相對(duì)意義，一個(gè)帶電實(shí)體能否看成點(diǎn)電荷要依據(jù)研究問題的需要,而不是只看形狀的大小和電量的多少．.變式訓(xùn)練1．(2020·安慶高二檢測(cè))下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法，正確的是(

)A．點(diǎn)電荷一定是電量很小的電荷B．點(diǎn)電荷是一種理想化模型，實(shí)際不存在C．只有球形帶電體，才能看成點(diǎn)電荷D．一個(gè)板狀的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷.解析：選B.點(diǎn)電荷和質(zhì)點(diǎn)一樣是一種理想化模型,一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷,不是依據(jù)其大小和形狀及帶電荷量的多少,而是根據(jù)對(duì)研究問題的影響程度,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確．.要點(diǎn)2庫(kù)侖定律的探究與理解學(xué)案導(dǎo)引1．探究庫(kù)侖定律應(yīng)用的什么科學(xué)思想方法？2．兩點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力有什么特殊性嗎？.1．實(shí)驗(yàn)與探究如圖1－2－1甲所示，把兩個(gè)帶同種電荷的小球掛在絲線下端，可以看到兩球在靜電斥力的作用下分開．從圖乙由平衡知識(shí)可知，F(xiàn)＝Gtanθ，顯然，θ越大，靜電力F越大．圖1－2－1.(1)保持電量不變，探究靜電力的大小跟距離的關(guān)系．.(2)保持距離不變，探究靜電力的大小與電荷量的關(guān)系.結(jié)論：兩電荷間的作用力的大小取決于兩電荷之間的距離和電荷量．2．庫(kù)侖定律的理解..特別提醒：電荷間的相互作用力通常叫做庫(kù)侖力或靜電力．庫(kù)侖力是根據(jù)性質(zhì)命名的力,是一種“性質(zhì)力”，與重力、彈力、摩擦力一樣，因此在受力分析時(shí)千萬(wàn)不能漏掉．. 如圖1－2－2所示，半徑相同的兩個(gè)金屬小球A、B帶有電量相等的電荷，相隔一定距離，兩球之間的相互吸引力的大小是F，今讓第三個(gè)半徑相同的不帶電的金屬小球C先后與A、B兩球接觸后移開，這時(shí)，A、B兩球之間的相互作用力是(

)例2圖1－2－2.【審題指導(dǎo)】解此題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：(1)電荷均分原理．(2)庫(kù)侖定律．..【答案】

A【規(guī)律總結(jié)】

(1)應(yīng)用庫(kù)侖定律公式時(shí)一定要理解“點(diǎn)電荷”的含義，不要亂套公式．(2)引力與排斥力的判斷通常不用正、負(fù)號(hào)代入，而是依據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引．.變式訓(xùn)練2．真空中有兩個(gè)電荷，相距為r，相互作用力為F.若使它們的電荷量都增大到原來的2倍,要使它們之間的作用力仍為F,其間距應(yīng)為(

)..3．(2020·安康高二月考)如圖1－2－3所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b，其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，將它們固定于絕緣支座上，兩球心間的距離為L(zhǎng)，為球半徑的3倍．若使它們帶上等量異種電荷，使其電量的絕對(duì)值均為Q，那么a、b兩球之間的萬(wàn)有引力F引和庫(kù)侖力F庫(kù)分別為(

)圖1－2－3..解析：選D.萬(wàn)有引力定律適用于兩個(gè)可看成質(zhì)點(diǎn)的物體，雖然兩球心間的距離L只有其半徑r的3倍，但由于球殼的厚度和質(zhì)量分布均勻，兩球殼可看做質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點(diǎn)，因此可以應(yīng)用萬(wàn)有引力定律．雖然兩球帶電均為Q,但由于電荷間相互作用，電荷在球殼上的分布不再均勻，由此可知,庫(kù)侖定律不再適用．故正確答案為D..庫(kù)侖力作用下的平衡問題[經(jīng)典案例]

(8分)如圖1－2－4所示，帶電量分別為4q和－q的小球A、B固定在水平放置的光滑絕緣細(xì)桿上，相距為d.若桿上套一帶電小環(huán)C，帶電體A、B和C均可視為點(diǎn)電荷．求小環(huán)C的平衡位置．熱點(diǎn)示例創(chuàng)新拓展.圖1－2－4【思維流程】..【答案】平衡位置在B右側(cè)距B為d【名師點(diǎn)評(píng)】庫(kù)侖力具有力的一切性質(zhì)，在作用效果上與常見的力相同，但與重力、彈力、摩擦力性質(zhì)不同，在平衡與加速問題的處理中，力學(xué)的規(guī)律均適用，只是應(yīng)抓住庫(kù)侖力的特點(diǎn)，如庫(kù)侖力與點(diǎn)電荷距離的二次方成反比，因此，點(diǎn)電荷間距離變化時(shí)，庫(kù)侖力也要變化．.靜電力與萬(wàn)有引力間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)1．相同點(diǎn)(1)兩種力均為非接觸力(場(chǎng)力)．(2)靜電力和萬(wàn)有引力都與距離的二次方成反比．(3)靜電力和萬(wàn)有引力的表達(dá)式中都有與作用力有關(guān)的物理量(電荷量或質(zhì)量)的乘積，且兩種力都與乘積成正比．名師講壇精品資源.(4)兩種力的方向均在相互作用物體的連線上．2．不同點(diǎn)(1)靜電力是指物體因?yàn)閹щ姸a(chǎn)生的相互作用；而萬(wàn)有引力是指物體因?yàn)榫哂匈|(zhì)量而產(chǎn)生的相互作用．(2)靜電力可能是引力，也可能是斥力；但萬(wàn)有引力只能是引力．(3)庫(kù)侖定律的研究對(duì)象是點(diǎn)電荷，而萬(wàn)有引力定律的研究對(duì)象是質(zhì)點(diǎn)．..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:10:30PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:10:30PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:10:30PM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023