高中物理 第1章 靜電場 2 庫侖定律課件 新人教版選修3-1.ppt

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成才之路 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,靜電場,第一章,2 庫 侖 定 律,第一章,我們知道同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，那么電荷之間相互作用力的大小決定于哪些因素呢？,,探究影響電荷間相互作用力的因素,mgtan,變大,變小,變小,變大,變大,變小,距離,電荷量,庫侖定律,1．庫侖力 電荷間的_____________，也叫做靜電力。 2．點電荷 (1)點電荷是只有電荷量，沒有____________的理想化的模型，類似于力學中的________，實際并不存在。 (2)特點 ①帶電體間的距離比它們自身的大小__________； ②帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對電荷間的________ 的影響可以忽略。,相互作用力,大小、形狀,質(zhì)點,大得多,作用力,3．庫侖定律 (1)內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間的相互作用力F的大小，與它們的電荷量q1、q2的__________成正比，與它們的距離r的__________成反比，作用力的方向在它們的__________上。 (2)表達式：F＝__________，其中靜電力常量k＝__________Nm2/C2。 方向：在兩點電荷的連線上，同種電荷__________，異種電荷__________。 (3)適用范圍：__________________。,乘積,二次方,連線,9.0109,相斥,相吸,真空中的點電荷,1．實驗裝置 庫侖扭秤(如圖所示),庫侖的實驗,2．實驗步驟 (1)改變A和C之間的距離，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出力F與__________的關系。 (2)改變A和C的帶電荷量，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出力F與__________之間的關系。,距離r,電荷量q,F∝q1q2,一、對點電荷的理解 1．點電荷是理想化的物理模型 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，實際中并不存在。,2．帶電體看成點電荷的條件 (1)一個帶電體能否看成點電荷，要看它本身的線度是否比它們之間的距離小得多。即使是比較大的帶電體，只要它們之間的距離足夠大，也可以視為點電荷。 (2)帶電體的線度比相關的距離小多少時才能看成點電荷，還與問題所要求的精度有關。在測量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀及大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，帶電體就可以看成點電荷。,[特別提醒](1)從宏觀意義上討論電子、質(zhì)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。,(河南省中原名校聯(lián)考2014～2015學年高二上學期)關于點電荷，下列說法正確的是( ) A．只有體積很小的帶電體才可以看做點電荷 B．只有球形帶電體才可以看做點電荷 C．一切帶電體都可以看做點電荷 D．帶電體能否被看做點電荷既不取決于帶電體大小，也不取決于帶電體的形狀 答案：D,解析：當帶電體的大小和形狀對它們間相互作用力的影響可忽略時，這個帶電體可看作點電荷，帶電體能否看作點電荷是由研究問題的性質(zhì)決定，與自身大小形狀無具體關系，D正確。,二、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。 2．k值的確定 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＝9.0109Nm2/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。 4．多個點電荷的靜電力疊加 對于兩個以上的點電荷，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電荷的作用力的矢量和。,5．庫侖力是“性質(zhì)力” 庫侖力是電荷之間的一種相互作用力，具有自己的特性，與重力、彈力、摩擦力一樣是一種“性質(zhì)力”。同樣具有力的共性，例如兩個點電荷之間的相互作用力也遵守牛頓第三定律——大小相等、方向相反、作用在同一直線上。在實際應用時，與其他力一樣，受力分析時不能漏掉，對物體的平衡或運動起著獨立的作用。,如圖所示，可視為點電荷的小物體A、B分別帶負電和正電，B固定，其正下方的A靜止在絕緣斜面上，則A受力個數(shù)可能為( ) A．2 B．3 C．4 D．5 答案：AC,,解析：小物體A必定受到兩個力作用，即重力和B對它的庫侖力，這兩個力方向相反，若兩者恰好相等，則A應只受這兩個力作用。若向上的庫侖力小于A的重力，則A還將受到斜面的支持力，這三個力不能平衡，用假設法可得A必定也受到了斜面的靜摩擦力，所以A受到的力可能是2個，也可能是4個， 選A、C。,三、庫侖定律與萬有引力定律的比較,[特別提醒](1)庫侖力和萬有引力是兩種不同性質(zhì)的力，受力分析時要分別分析。 (2)庫侖力和萬有引力表達式的相似性，揭示了大自然的和諧美和多樣美。,兩個相同的金屬小球，帶電量之比為1 ∶7，相距為r(r遠大于小球半徑)，兩者相互接觸后再放回原來的位置上，則它們間的庫侖力可能為原來的( ),庫侖定律公式的應用,答案：CD,點評：解答本題時應注意以下兩點： (1)兩金屬小球所帶電性可能相同，也可能相反。 (2)兩相同金屬小球接觸后平分總電量。,(廣西桂林十八中2014～2015學年高二上學期檢測)要使真空中的兩個點電荷間的庫侖力增大到原來的4倍，下列方法中可行的是( ) A．每個點電荷的帶電荷量都增大到原來的2倍，電荷間的距離不變 B．保持點電荷的帶電荷量不變，使兩個點電荷間的距離增大到原來的2倍,答案：A,兩個可自由移動的點電荷分別放在A、B兩處，如圖所示，A處電荷帶正電Q1，B處電荷帶負電Q2，且Q2＝4Q1，另取一個可以自由移動的點電荷Q3，放在直線AB上，欲使整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，則( ) A．Q3為負電荷，且放于A左方 B．Q3為負電荷，且放于B右方 C．Q3為正電荷，且放于A與B之間 D．Q3為正電荷，且放于B右方,電荷的平衡問題,,答案：A,點評：三個帶電體在一條直線上，都在靜電力作用下處于平衡狀態(tài)，它們遵循的規(guī)律是：中間的電荷與兩邊的電荷電性相反，兩邊電荷電性相同，中間電荷量最小，即“兩同夾一異，兩大夾一小?！?(沈陽市2014～2015學年高二上學期期末)如圖所示，大小可以忽略不計的帶有同種電荷的小球A和B相互排斥，靜止時絕緣細線與豎直方向的夾角分別為α和β，且αβ，兩小球在同一水平線上，由此可知( ) A．B球受到的庫侖力較大，電荷量較大 B．B球的質(zhì)量較大 C．B球受到的拉力較大 D．兩球接觸后，再處于靜止狀態(tài)時，兩球仍位于同一高度，懸線的偏角α′、β′仍滿足α′β′ 答案：D,用干燥的纖維布分別與兩張薄塑料片摩擦一下，然后將兩張塑料片靠近發(fā)現(xiàn)它們相互排斥(如圖)。 通過此現(xiàn)象說明摩擦后的透明塑料片之間的相互作用力不是萬有引力，試敘述你的理由。,開放探究,,解析：理由一：透明塑料片互相排斥，而萬有引力使物體相互吸引，顯然這種排斥力不是萬有引力。 理由二：象透明塑料片這樣質(zhì)量小的物體之間存在的萬有引力很小，我們一般無法明顯觀察到明顯的受力情況。而摩擦后的塑料片之間的相互作用力可以明顯觀察到，顯然不是萬有引力。 理由三：這種力的存在和大小取決于透明塑料片是否受到摩擦，萬有引力與是否摩擦無關，因此這種力不是萬有引力。,宇航員在探測某星球時有如下發(fā)現(xiàn)： (1)該星球帶負電，而且?guī)щ娋鶆颍?(2)該星球表面沒有大氣； (3)在一次實驗中，宇航員將一個帶電小球(小球的帶電量遠小于星球的帶電量)置于離星球表面某一高度處無初速釋放，帶電小球恰好能處于懸浮狀態(tài)。,則根據(jù)以上信息可以推斷( ) A．小球一定帶正電 B．小球一定帶負電 C．只改變小球的電荷量，從原高度無初速釋放后，小球仍將處于懸浮狀態(tài) D．只改變小球離星球表面的高度，無初速釋放后，小球仍將處于懸浮狀態(tài) 答案：BD,易錯點：對物理定律理解不透導致錯誤 案例：如圖所示，兩個質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b，殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，將它們分別固定于絕緣支座上，兩球心間的距離為l，為球半徑的3倍。若使它們帶上等量異種電荷，兩球電量的絕對值均為Q，那么，a、b兩球之間的萬有引力F引、庫侖力F庫分別為( ),,易錯分析：本題易錯選項及錯誤原因分析如下：,正確解答：萬有引力定律適用于兩個可看成質(zhì)點的物體，雖然兩球心間的距離l只有半徑的3倍，但由于殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，兩球殼可看做質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點。因此，可以應用萬有引力定律。對于a、b兩帶電球殼，由于兩球心間的距離l只有半徑的3倍，不能看成點電荷，不滿足庫侖定律的適用條件，故D正確。 正確答案：D,