高中物理 第一章 第2節(jié) 庫侖定律課件 新人教版選修3-1.ppt

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第二節(jié)庫侖定律 第一章靜電場 學習目標1 通過演示實驗 定性了解電荷之間的作用力大小與電荷量的多少以及電荷之間距離大小的關系 2 知道點電荷的概念 體會科學研究中的理想模型方法 3 理解庫侖定律的內容 公式及適用條件 知道靜電力常量 并會求點電荷間的作用力 4 通過對比靜電力和萬有引力 體會自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性 第一章靜電場 一 探究影響電荷間相互作用力的因素 越小 越大 增大 減小 正比 反比 想一想 1 該演示實驗采用了哪種物理方法 提示 控制變量法 二 庫侖定律1 內容 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 成反比 作用力的方向在它們的連線上 3 適用條件 1 2 正比 距離的二次方 k 9 0 109N m2 C2 在真空中 點電荷 4 點電荷當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多 以至帶電體的 大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時 這樣的帶電體就可以看成帶電的點 叫做點電荷 判一判 2 兩個電荷之間的靜電力 電量大的所受靜電力大 電量小的所受靜電力小 這種說法正確嗎 提示 不正確 兩個電荷相互作用的靜電力遵守牛頓第三定律 形狀 3 是否只有體積很小的帶電體才能看成點電荷 提示 不是 一個帶電體能否看成點電荷 并不在于它體積的大小 而是應具體問題具體分析 三 庫侖的實驗1 庫侖扭秤實驗是通過 比較靜電力F大小的 實驗結果發(fā)現靜電力F與距離r的 成反比 2 庫侖在實驗中為研究F與q的關系 采用的是用兩個 的金屬小球 電荷量 的方法 發(fā)現F與q1和q2的 成正比 四 靜電力疊加原理對于兩個以上的點電荷 兩個電荷間的作用力不因第三個點電荷的存在而有所改變 其中每一個點電荷所受的總的靜電力 等于其他點電荷分別單獨存在時對該點電荷的作用力的 懸絲扭轉的角度 平方 完全相同 接觸 平分 乘積 矢量和 做一做 4 如圖所示 帶有相同電荷量的a b c三個帶電小球 在等邊三角形的三個頂點上 試作圖確定c球受到靜電力的方向 提示 如圖所示 對點電荷的正確理解 1 對比三個概念 理想化模型 沒有大小 形狀 只帶有電荷量 當受到其他電荷的作用時不會引起電荷的分布變化 相互作用規(guī)律遵從庫侖定律 有一定體積 形狀 帶有電荷的物體 如果受到其他電荷的作用時 一般會引起電荷在物體上的重新分布 是最小的電荷量 不是帶電體 它就是e 1 6 10 19C 2 帶電體看成點電荷的條件如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多 以至帶電體的形狀 大小及電荷分布狀況對相互作用力的影響很小 就可以忽略形狀 大小等次要因素 只保留對問題有關鍵作用的電荷量 帶電體就能看成點電荷 特別提醒 1 從宏觀意義上討論電子 質子等帶電粒子時 完全可以把它們視為點電荷 2 帶電的物體能否看成點電荷 有時還要考慮帶電體的電荷分布情況 2014 撫順一中高二檢測 關于點電荷 以下說法正確的是 A 足夠小的電荷就是點電荷B 一個電子 不論在何種情況下均可視為點電荷C 在實際中點電荷并不存在D 一個帶電體能否看成點電荷 不是看它尺寸的絕對值 而是看它的形狀和尺寸對相互作用力的影響能否忽略不計 CD 解析 點電荷是一種理想化模型 一個帶電體能否看成點電荷不是看其大小 而是應具體問題具體分析 看它的形狀和尺寸對相互作用力的影響能否忽略不計 因此大的帶電體一定不能看成點電荷和小的帶電體一定能看成點電荷的說法都是錯誤的 所以本題A B錯誤 C D正確 故選CD 一個帶電體能否看做點電荷 是相對于具體問題而言的 不能單憑其大小和形狀來確定 1 下列關于點電荷的說法正確的是 A 電子和質子在任何情況下都可視為點電荷B 均勻帶電的絕緣球體在計算庫侖力時一般可視為點電荷C 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解析 帶電體能否視為點電荷 要看它們本身的線度是否比它們之間的距離小得多 而不是看物體本身有多大 也不是看它所帶的電荷量有多大 BC 對庫侖定律的理解 1 庫侖定律的適用條件 1 真空中 2 點電荷 以上兩個條件是理想化的 在空氣中也近似成立 3 庫侖定律中的靜電力常量k 只有在公式中的各量都采用國際單位時 才可以取k 9 0 109N m2 C2 3 靜電力的確定方法 靜電力的大小計算和方向判斷一般分開進行 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 利用同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引來判斷 思路探究 該題目中兩個帶電球能否看做點電荷 B 帶電體能否簡化為點電荷 是庫侖定律應用中的關鍵點 另一個條件是 真空 中 一般沒有特殊說明的情況下 都可按真空來處理 求解實際帶電體間的靜電力 可以把實際帶電體轉化為點電荷 再求解庫侖力 對于不要求定量計算的實際帶電體間的靜電力 可以用庫侖定律定性分析 B 庫侖力的疊加原理 對于兩個以上的點電荷 其中每一個點電荷所受的總的庫侖力 等于其他點電荷分別單獨存在時對該點電荷的作用力的矢量和 庫侖力的合成和分解仍滿足力的平行四邊形定則 中國的FY 3A衛(wèi)星上可觀測到高能質子和高能電子 如圖所示 分別在A B兩點放置點電荷Q1 2 10 14C和Q2 2 10 14C 在AB的垂直平分線上有一點C 且AB AC BC 6 10 2m 如果有一高能電子在C點處 它所受的庫侖力的大小和方向如何 思路探究 高能電子在C處受到幾個力 如何求它所受到的合力 答案 8 0 10 21N方向平行于AB向左 某一帶電體同時受到多個庫侖力作用時可利用力的平行四邊形定則求出其合力 但要明確各個庫侖力的大小和方向 充分利用好幾何關系 3 2014 廣東省實驗中學高二測試 如圖所示 三個完全相同的金屬小球a b c位于等邊三角形的三個頂點上 a和c帶正電荷 b帶負電荷 a所帶電荷量比b的小 已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條線段中的一條來表示 它應是 A F1B F2C F3D F4 B 解析 a和c帶同種電荷 其間庫侖力為斥力 b c帶異種電荷 其間庫侖力為引力 又因為a所帶電荷量比b的小 所以c受到a的作用力比c受到b的作用力小 根據平行四邊形定則求合力如圖所示 故選B 思維建模 庫侖力作用下的平衡問題 范例 如圖所示 在一條直線上有兩個相距0 4m的點電荷A B A帶電荷量 Q B帶電荷量 9Q 現引入第三個點電荷C 恰好使三個點電荷都處于平衡狀態(tài) 問 C應帶什么性質的電 應放于何處 所帶電荷量為多少 建模感悟 1 處理此類題的基本思路是對三個電荷中的任意兩個列受力平衡方程 2 使同一直線上三個電荷平衡放置的規(guī)律可總結如下 三電荷在同一直線上 兩同夾一異 兩大夾一小