2024版新教材高中物理第九章靜電場及其應用2.庫侖定律課件新人教版必修第三冊

2．庫侖定律核心素養(yǎng)定位科學思維(1)知道點電荷的定義，以及帶電體可以簡化成點電荷的條件，體會物理模型在自然規(guī)律中的作用．(2)理解庫侖定律的內(nèi)容、公式，會用庫侖定律進行相關的計算．科學探究了解庫侖扭秤，領會研究電荷間相互作用的物理思想方法．科學態(tài)度與責任通過庫侖定律與萬有引力定律對比，體會物理學和諧統(tǒng)一之美，提高探索自然的興趣．導學·掌握必備知識共研·突破關鍵能力精練·落實學科素養(yǎng)導學·掌握必備知識1.實驗探究：利用如圖所示的裝置探究影響電荷之間相互作用力的因素．實驗結(jié)論：電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而________，隨著距離的增大而________．增大減小2．庫侖定律

可類比萬有引力定律電荷之間的相互作用力叫作靜電力或庫侖力(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_____，與它們的距離的________成反比，作用力的方向在____________．(2)公式：F＝________，其中k＝________N·m2/C2，叫作靜電力常量．(3)庫侖定律的適用條件：①在真空中；②靜止的________．(4)當帶電體之間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的________、________及________狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體可以看作帶電的點，叫作點電荷．(類比質(zhì)點，是一個理想化模型)正比二次方它們的連線上

9.0×109點電荷形狀大小電荷分布3．庫侖的實驗(1)庫侖利用扭秤實驗研究電荷間的相互作用，該裝置通過懸絲____________來比較力的大小．(2)庫侖時代無法測量物體所帶的電荷量，庫侖利用“兩個相同的金屬小球，一個帶電、一個不帶電，互相接觸后，兩小球所帶的電荷量

必須是完全相同的金屬小球________．”解決了無法測量電荷量的問題．扭轉(zhuǎn)的角度相等【情境思考】如圖所示，一帶正電的物體位于M處，用絕緣絲線系上帶正電的相同的小球，分別依次掛在P1、P2、P3的位置，當小球靜止時發(fā)現(xiàn)絲線與豎直方向的夾角θ1>θ2>θ3.判斷以下問題．(1)當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時，可將這兩個帶電體看成點電荷．(

)(2)探究電荷之間的作用力與某一因素的關系時，可以采用控制變量法.(

)(3)兩點電荷所帶的電荷量越大，它們間的靜電力就越大．(

)(4)兩點電荷所帶的電荷量一定時，電荷間的距離越小，它們間的靜電力就越大．(

)√√×√拓展

1

(1)帶正電的小球在P1、P2、P3不同位置所受帶電體C的作用力是不同的．由F＝mgtanθ可以知道作用力的變化情況，可以得出電荷間的相互作用力的大小與它們之間的距離有關，在電荷量一定時，距離越大，相互作用力越?。?2)同理，還可以得出在距離一定時，電荷量越大，相互作用力越大的結(jié)論．總結(jié)：兩個電荷之間的作用力與兩個電荷的電荷量和距離都有關，電荷量越大，距離越小，作用力越大．拓展2

如圖所示，兩個完全相同、形狀規(guī)則的金屬球帶電荷量分別是q1和q2，兩球心之間的距離為r.兩球能不能被看作點電荷？為什么？什么情況下可以把兩球看作點電荷？提示：若兩球心間的距離較小，兩球的大小、形狀不能忽略時，兩球不能被看作點電荷，因為此時兩帶電球體之間的距離會影響電荷的分布；若兩球心之間的距離遠遠大于自身線度時，兩球可看成點電荷．拓展3

注意區(qū)分點電荷與元電荷(1)元電荷是電子或質(zhì)子所帶電荷量的絕對值，是最小的電荷量．(2)點電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀及電荷分布狀況，仍是帶電體，其帶電荷量可以很大，也可以很小，且一定是元電荷的整數(shù)倍．共研·突破關鍵能力目標一對點電荷的理解【導思】我國航天事業(yè)快速發(fā)展，到目前已成功發(fā)射了二百多顆國產(chǎn)衛(wèi)星，如圖，在航天系統(tǒng)升空過程中，由于與大氣摩擦產(chǎn)生了大量的靜電．(1)在研究“航天系統(tǒng)”與地球的靜電力時，能否把“航天系統(tǒng)”看成點電荷？(2)研究點電荷有什么意義？能點電荷是理想化模型，實際中并不存在，是我們抓住主要因素、忽略次要因素抽象出的物理模型．【歸納】——————————————————○1．特點：點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力學中的質(zhì)點，實際上并不存在．2．條件：帶電體能否看成點電荷視具體問題而定，不能單憑它的大小和形狀下結(jié)論．如果帶電體的大小比帶電體間的距離小得多，則帶電體的大小及形狀就可以忽略，此時帶電體就可以看成點電荷

.【典例】——————————————————○例1.下列關于點電荷的說法正確的是(

)A．任何帶電球體，都可看成電荷全部集中于球心的點電荷B．體積很大的帶電體一定不能看成是點電荷C．當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時，可將這兩個帶電體看成點電荷D．一切帶電體都可以看成是點電荷答案：C解析：能否把一個帶電體看成點電荷，關鍵在于我們分析時是否考慮它的體積大小和形狀．不能以它的體積大小而論，應該根據(jù)具體情況而定．若它的體積和形狀可不予考慮，就可以將其看成點電荷，若帶電球體電荷分布不均勻，則球形帶電體的電荷不能看成全部集中于球心的點電荷，故C正確．[訓練1]關于元電荷和點電荷的說法正確的是(

)A．元電荷就是點電荷B．質(zhì)子就是元電荷C．點電荷一定是電荷量很小的電荷D．兩個帶電的金屬小球，不一定能將它們作為電荷集中在球心的點電荷處理答案：D解析：元電荷是最小的電荷量，而點電荷是一種理想化的物理模型，二者不是同一物理概念，故A錯誤．元電荷是最小的電荷量，不是質(zhì)子，故B錯誤．點電荷是將帶電物體簡化為一個帶電的點，帶電體能不能看作點電荷，不是看帶電體的體積大小和電荷量大小，而是看帶電體的大小相對于帶電體間的距離能不能忽略不計，即兩個帶電體的大小和形狀對它們之間相互作用力的影響能不能忽略不計．所以即使是體積很大的帶電體也可能看作點電荷，電荷量很小的電荷不一定能看作點電荷．兩個帶電的金屬小球，不一定能將它們當作電荷集中在球心的點電荷處理，故C錯誤，D正確．目標二庫侖定律的理解和應用【歸納】——————————————————○1．庫侖定律的適用條件(1)真空．(2)靜止點電荷．這兩個條件都是理想化的，在空氣中庫侖定律也近似成立．2．靜電力的大小計算和方向判斷(1)大小計算：利用庫侖定律計算大小時，不必將表示電性的正、負號代入公式，只代入q1、q2的絕對值即可．(2)方向判斷：在兩點電荷的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸．

答案：D

答案：C[訓練2]

(1)若【例3】中甲、乙兩金屬球帶電荷量為＋Q和＋3Q，則兩球間庫侖力變?yōu)槎啻螅?/p>

答案：C

目標三靜電力的疊加【歸納】——————————————————○1．兩點電荷間的庫侖力與周圍是否存在其他電荷無關．2．兩個或兩個以上點電荷對某一點電荷的作用力，等于各點電荷單獨對這個點電荷的作用力的矢量和．3．靜電力的合成與分解滿足平行四邊形定則，如圖所示．【典例】——————————————————○

例4.如圖所示，直角三角形ABC中∠B＝30°，點電荷A、B所帶電荷量分別為QA、QB，測得在C處的某正點電荷所受靜電力方向平行于AB向左．則下列說法正確的是(

)A．A帶正電，QA∶QB＝1∶8B．A帶負電，QA∶QB＝1∶8C．A帶正電，QA∶QB＝1∶4D．A帶負電，QA∶QB＝1∶4答案：B

答案：A

[訓練5]

如圖所示，三個完全相同的絕緣金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上，c球在xOy坐標系原點O上，a和c帶正電，b帶負電，a所帶電荷量比b所帶電荷量少．關于c受到a和b的靜電力的合力方向，下列選項中正確的是(

)A．從原點指向第Ⅰ象限

B．從原點指向第Ⅱ象限C．從原點指向第Ⅲ象限

D．從原點指向第Ⅳ象限

答案：D解析：如圖所示，a對c的靜電力為斥力F1，沿ac方向；b對c的靜電力為引力F2，沿cb方向．由于F1＜F2，可知c所受到合力的方向為從原點指向第Ⅳ象限．精練·落實學科素養(yǎng)1．物理學引入“點電荷”概念，從科學方法上來說是屬于(

)A．觀察實驗的方法B．控制變量的方法C．等效替代的方法D．建立物理模型的方法解析：點電荷是為了研究物理問題方便而引入的物理模型，是由實際物體抽象所得，D正確．答案：D

答案：AC

3．如圖所示的實驗裝置為庫侖扭秤．細銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個帶電的金屬球A，另一端有一個不帶電的球B，B與A所受的重力平衡．當把另一個帶電的金屬球C插入容器并使它靠近A時，A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小，便可找到力F與距離r和電荷量的關系．這一實驗中用到了下列哪些方法(

)①微小量放大法②極限法③控制變量法④逐差法A．①②B．①③C．③④D．②④答案：B解析：把微弱的庫侖力轉(zhuǎn)換放大成可以觀測得到的扭轉(zhuǎn)角度，并通過扭轉(zhuǎn)角度的大小找出力和距離的關系，用到了微小量放大法；保持A、C所帶電荷量不變