物理選修3-1人教課件第一章靜電場(chǎng)2

2庫(kù)侖定律第一章

靜電場(chǎng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]

1.了解探究電荷間作用力與電荷量及電荷間距離的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)過(guò)程.2.知道點(diǎn)電荷的概念.3.理解庫(kù)侖定律的內(nèi)容、公式及適用條件，會(huì)用庫(kù)侖定律進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.4.了解庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)．內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)自主預(yù)習(xí)一、探究影響電荷間相互作用力的因素1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：(如圖1所示)(1)小球帶電荷量一定時(shí)，距離帶電物體越遠(yuǎn)，絲線偏離豎直方向的角度

.(2)小球處于同一位置時(shí)，小球所帶的電荷量越大，絲線偏離豎直方向的角度

.圖1越小越大2.實(shí)驗(yàn)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1.點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小

，以致帶電體的

、

及

對(duì)它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)，這樣的帶電體就可以看做帶電的點(diǎn)，叫做

.2.庫(kù)侖定律(1)內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)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_______

.二、庫(kù)侖定律大得多形狀大小電荷分布狀況點(diǎn)電荷正比二次方它們的連線上(2)公式：F＝

，其中k＝

N·m2/C2，叫做靜電力常量.(3)適用條件：①

；②

.3.庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)(1)庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)是通過(guò)懸絲

比較靜電力F大小的.實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)靜電力F與距離r的

成反比.(2)庫(kù)侖在實(shí)驗(yàn)中為研究F與q的關(guān)系，采用的是用兩個(gè)

的金屬小球接觸，電荷量

的方法，發(fā)現(xiàn)F與q1和q2的

成正比.9.0×109在真空中點(diǎn)電荷扭轉(zhuǎn)角度二次方完全相同平分乘積答案[即學(xué)即用]1.判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)探究電荷間的作用力與某一因素的關(guān)系時(shí)，必須控制其他因素不變.(

)(2)小球所帶電荷量不變時(shí)，距離帶電物體越遠(yuǎn)，絲線偏離豎直方向的角度越大.(

)(3)只有電荷量很小的帶電體才能看成點(diǎn)電荷.(

)(4)當(dāng)兩個(gè)帶電體的大小遠(yuǎn)小于它們之間的距離時(shí)，可將這兩個(gè)帶電體看成點(diǎn)電荷.(

)√××√答案(5)若點(diǎn)電荷q1的電荷量大于q2的電荷量，則q1對(duì)q2的靜電力大于q2對(duì)q1的靜電力.(

)(6)根據(jù)庫(kù)侖定律表達(dá)式F＝

，當(dāng)兩電荷之間的距離r→0時(shí)，兩電荷之間的庫(kù)侖力F→∞.(

)××答案2.真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷，它們之間的靜電力為F，如果將兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離增大為原來(lái)的4倍，電荷量都增大為原來(lái)的2倍.它們之間靜電力的大小變?yōu)樵瓉?lái)的_____.重點(diǎn)探究1.點(diǎn)電荷(1)點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒(méi)有大小、形狀的理想化模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際中并不存在.(2)帶電體能否看成點(diǎn)電荷視具體問(wèn)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(shí)帶電體就可以看成點(diǎn)電荷.一、對(duì)點(diǎn)電荷的理解與應(yīng)用2.庫(kù)侖定律(1)庫(kù)侖定律適用于點(diǎn)電荷間的相互作用，當(dāng)r→0時(shí)，電荷不能再看成點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律不再適用.(2)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫(kù)侖力遵守牛頓第三定律.不要認(rèn)為電荷量大的電荷對(duì)電荷量小的電荷作用力大.(3)兩個(gè)規(guī)則的帶電球體相距比較近時(shí)，不能看做點(diǎn)電荷，此時(shí)兩帶電球體之間的作用距離會(huì)隨所帶電荷量的改變而改變，即電荷的分布會(huì)發(fā)生改變.例1關(guān)于點(diǎn)電荷，下列說(shuō)法中正確的是

A.點(diǎn)電荷就是體積小的帶電體B.球形帶電體一定可以視為點(diǎn)電荷C.帶電荷量少的帶電體一定可以視為點(diǎn)電荷D.大小和形狀對(duì)作用力的影響可忽略的帶電體可以視為點(diǎn)電荷√答案解析解析點(diǎn)電荷不能理解為體積很小的帶電體，也不能理解為電荷量很少的帶電體.同一帶電體，如要研究它與離它較近的電荷間的作用力時(shí)，就不能看成點(diǎn)電荷，而研究它與離它很遠(yuǎn)的電荷間的作用力時(shí)，就可以看做點(diǎn)電荷，帶電體能否看成點(diǎn)電荷，要依具體情況而定，A、B、C均錯(cuò)，D正確.例2甲、乙兩導(dǎo)體球，甲球帶有4.8×10－16C的正電荷，乙球帶有3.2×10－16C的負(fù)電荷，放在真空中相距為10cm的地方，甲、乙兩球的半徑均遠(yuǎn)小于10cm.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(1)試求兩球之間的靜電力，并說(shuō)明是引力還是斥力？答案1.38×10－19N引力答案解析(2)如果兩個(gè)導(dǎo)體球完全相同，接觸后放回原處，兩球之間的作用力如何？答案5.76×10－21N斥力答案解析(3)將兩個(gè)體積不同的導(dǎo)體球相互接觸后再放回原處，其作用力能求出嗎？答案不能答案解析解析兩個(gè)體積不同的導(dǎo)體球相互接觸后，正、負(fù)電荷相互中和，剩余的電荷要在兩球間分配，由于兩球不同，分配電荷的電荷量將不相等，因而無(wú)法求出兩球間的作用力.1.庫(kù)侖定律只適用于真空中點(diǎn)電荷之間的相互作用，一般沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下，都可按真空來(lái)處理.2.用公式計(jì)算庫(kù)侖力大小時(shí)，不必將表示電荷q1、q2的帶電性質(zhì)的正、負(fù)號(hào)代入公式中，只將其電荷量的絕對(duì)值代入即可；力的方向再根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引加以判別.總結(jié)提升1.對(duì)于三個(gè)或三個(gè)以上的點(diǎn)電荷，其中每一個(gè)點(diǎn)電荷所受的庫(kù)侖力，等于其余所有點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)它作用產(chǎn)生的庫(kù)侖力的矢量和.2.電荷間的單獨(dú)作用符合庫(kù)侖定律，求各庫(kù)侖力的矢量和時(shí)應(yīng)用平行四邊形定則.二、庫(kù)侖力的疊加例3如圖2所示，分別在A、B兩點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q1＝＋2×10－14C和Q2＝－2×10－14C.在AB的垂直平分線上有一點(diǎn)C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2m.如果有一電子固定在C點(diǎn)處，則它所受的庫(kù)侖力的大小和方向如何？答案見(jiàn)解析答案圖2解析解析電子帶負(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.同理可得：FB＝8.0×10－21N.由矢量的平行四邊形定則和幾何知識(shí)得固定在C點(diǎn)的電子受到的庫(kù)侖力F＝FA＝FB＝8.0×10－21N，方向平行于AB連線由B指向A.針對(duì)訓(xùn)練如圖3所示，有三個(gè)點(diǎn)電荷A、B、C位于一個(gè)等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，已知A、B都帶正電荷，A所受B、C兩個(gè)電荷的靜電力的合力如圖中FA所示，則下列說(shuō)法正確的是

A.C帶正電，且QC＜QBB.C帶正電，且QC＞QBC.C帶負(fù)電，且QC＜QBD.C帶負(fù)電，且QC＞QB圖3√答案解析解析因A、B都帶正電，所以A、B間的靜電力表現(xiàn)為斥力，即B對(duì)A的作用力沿BA的延長(zhǎng)線方向，而不論C帶正電還是帶負(fù)電，A和C的作用力方向都必須在AC連線上，由平行四邊形定則知，合力必定沿兩個(gè)分力構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線，所以A和C之間必為引力，且FCA＜FBA，所以C帶負(fù)電，且QC＜QB.圖4三、庫(kù)侖力作用下帶電體的平衡問(wèn)題√答案解析解析根據(jù)牛頓第三定律得：A球?qū)球的庫(kù)侖力等于B球?qū)球的庫(kù)侖力，無(wú)論兩球電荷量是否相等，所受庫(kù)侖力都相等，故無(wú)法比較哪個(gè)電荷量較大，故A錯(cuò)誤；因α<β，所以mA>mB，故B錯(cuò)誤；因α<β，所以B球受的拉力較小，兩球接觸后，再處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，兩絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角變?yōu)棣痢?、β′，?duì)小球A、B受力分析，根據(jù)平衡條件有：因?yàn)閙A>mB，所以α′<β′，故D正確.故C錯(cuò)誤；分析帶電體在庫(kù)侖力作用下的平衡問(wèn)題時(shí)，方法仍然與力學(xué)中物體的平衡問(wèn)題分析方法相同，常用方法有合成法和正交分解法.方法總結(jié)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(對(duì)點(diǎn)電荷的理解)(多選)下列說(shuō)法中正確的是

A.點(diǎn)電荷是一種理想化模型，真正的點(diǎn)電荷是不存在的

B.點(diǎn)電荷就是體積和帶電荷量都很小的帶電體C.兩帶電荷量分別為Q1、Q2的球體間的作用力在任何情況下都可用公式

F＝

計(jì)算D.一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀

和大小對(duì)所研究的問(wèn)題的影響是否可以忽略不計(jì)答案√1234√解析解析點(diǎn)電荷是一種理想化模型，實(shí)際中并不存在.一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷不是看其大小，而是應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，是看它的形狀和大小對(duì)所研究的問(wèn)題的影響能否忽略不計(jì)，A、D對(duì).12342.(庫(kù)侖力作用下的平衡)如圖5所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球A用絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，帶有電荷量也為q的小球B固定在O點(diǎn)正下方絕緣柱上.其中O點(diǎn)與小球A的間距為l，O點(diǎn)與小球B的間距為

l.當(dāng)小球A平衡時(shí)，細(xì)線與豎直方向夾角θ＝30°.帶電小球A、B均可視為點(diǎn)電荷.靜電力常量為k，則

√答案圖51234解析3.(庫(kù)侖力的疊加)如圖6，電荷量為q1和q2的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別位于P點(diǎn)和Q點(diǎn).已知放在P、Q連線上某點(diǎn)R處的點(diǎn)電荷q受力為零，且PR＝2RQ.則

A.q1＝2q2

B.q1＝4q2C.q1＝－2q2

D.q1＝－4q2答案√圖6解析已知電荷在P、Q連線上某點(diǎn)R處受力為零，則q1、q2帶同種電荷，解析1234因PR＝2RQ，解得：q1＝4q2.4.(庫(kù)侖力的疊加)如圖7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)