高中物理（人教版）選修3-1 第1章 第2節(jié)　庫侖定律

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第二節(jié)庫侖定律 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 明確點電荷是個理想模型 知道帶電體簡化為點電荷的條件 感悟理想模型 2 理解庫侖定律的內(nèi)容及公式 知道庫侖定律的適用條件 3 運用庫侖定律并結(jié)合力學(xué)規(guī)律求解有關(guān)問題 4 通過靜電力與萬有引力的對比 體會自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性 重點難點 庫侖定律的內(nèi)容及公式的理解和靈活應(yīng)用 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第二節(jié)庫侖定律 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 一 演示實驗探究實驗表明 電荷之間的作用力隨 的增大而增大 隨 的增大而減小 特別提示 該實驗采用了控制變量法探究力與電量 距離之間的關(guān)系 電荷量 距離 二 庫侖定律1 庫侖定律 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 與它們的距離的二次方成 作用力的方向在它們的連線上 正比 反比 2 表達(dá)式 F 其中k N m2 C2 叫做靜電力常量 3 適用條件 中 兩個 之間的相互作用 9 0 109 真空 點電荷 4 方向 沿 方向 且同種電荷 異種電荷 3 適用條件 中 兩個 之間的相互作用 4 方向 沿 方向 且同種電荷 異種電荷 兩電荷連線 相斥 相吸 真空 點電荷 兩電荷連線 相斥 相吸 2 點電荷當(dāng)帶電體間的 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它們之間的作用力的影響 時 這樣的帶電體就可以看做帶電的點 叫做點電荷 距離 可忽略不計 思考感悟點電荷是否真的存在 它與力學(xué)中的質(zhì)點有何聯(lián)系 提示 點電荷與力學(xué)中的質(zhì)點都是理想化的模型 實際上并不存在 抓住主要因素 忽略次要因素 是物理學(xué)研究問題的一種重要方法 三 庫侖的實驗1 庫侖扭秤的原理 如圖1 2 1所示 A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn) 通過懸絲扭轉(zhuǎn)的 可以比較力的大小 角度 2 電荷量的定量量度 一個帶電的金屬球與另一個不帶電的相同的金屬球接觸后 前者的電荷量就會分給后者 3 靜電力的疊加 兩個或兩個以上的點電荷對某一個點電荷的作用力等于各點電荷單獨對這個電荷的作用力的 一半 矢量和 圖1 2 1 核心要點突破 一 對庫侖定律的理解1 庫侖定律的適用條件 庫侖定律只適用于計算真空中兩個點電荷間的相互作用力 空氣中兩點電荷間的相互作用力也可以近似用庫侖定律計算 圖1 2 2 2 庫侖定律是電磁學(xué)的基本定律之一 雖然庫侖定律給出的是點電荷間的靜電力 但是 任何一個帶電體都可以看成由許多點電荷組成的 所以如果知道帶電體上的電荷分布 根據(jù)庫侖定律及平行四邊形定則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向 3 庫侖定律的應(yīng)用 1 應(yīng)用庫侖定律公式計算庫侖力時不必將表示電荷性質(zhì)的正 負(fù)號代入公式中 只將其電荷量的絕對值代入公式中算出力的大小 力的方向根據(jù)同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引的原則另行判斷 2 各物理量要統(tǒng)一用國際單位 只有采用國際單位時 k的值才是9 0 109N m2 C2 3 庫侖力具有力的一切性質(zhì) 可以與其他力合成 分解 可以與其他力平衡 可以產(chǎn)生加速度 遵從牛頓第三定律 兩點電荷間的庫侖力是一對相互作用力 大小相等 方向相反 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 如圖1 2 3所示 兩個半徑均為r的金屬球放在絕緣支架上 兩球面最近距離為r 帶等量異種電荷 電荷量為Q 兩球之間的靜電力符合下列選項中的 圖1 2 3 二 庫侖定律與萬有引力定律的比較 特別提醒 通過對比我們發(fā)現(xiàn) 大自然盡管是多種多樣的 但也有規(guī)律可循 具有統(tǒng)一的一面 規(guī)律的表達(dá)那么簡捷 揭示了自然界中深奧的道理 這就是自然界的和諧之美 簡約之美 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 2011年福州市普通高中畢業(yè)班質(zhì)量檢測 設(shè)星球帶負(fù)電 一帶電粉塵懸浮在距星球表面1000km的地方 又若將同樣的帶電粉塵帶到距星球表面2000km的地方相對于該星球無初速釋放 則此帶電粉塵 A 向星球下落B 仍在原處懸浮C 推向太空D 無法判斷 課堂互動講練 有三個完全相同的金屬小球A B C A帶電荷量 6Q B帶電荷量 3Q C球不帶電 今將A B兩球固定起來且距離遠(yuǎn)大于小球半徑 然后讓C經(jīng)很多次反復(fù)與A B接觸 最后移去C球 求A B間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌?思路點撥 確定多次接觸后A B的帶電量 然后利用庫侖定律公式求解 題后反思 帶電體能否簡化為點電荷 是庫侖定律應(yīng)用中的關(guān)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 如圖1 2 4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(xiàn)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(yīng)帶什么性質(zhì)的電 應(yīng)放于何處 所帶電荷量為多少 圖1 2 4 思路點撥 根據(jù)點電荷間相互作用規(guī)律知能使引入的第三個點電荷平衡的可能位置應(yīng)在A B連線的延長線上 且在A的左側(cè) 然后列式計算 圖1 2 5 規(guī)律總結(jié) 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(jié)如下 三電荷在同一直線上 兩同夾一異 兩大夾一小 變式訓(xùn)練2 2011年天津模擬 如圖1 2 6所示 三個點電荷q1 q2 q3固定在一直線上 q2與q3的距離為q1與q2距離的2倍 每個電荷所受靜電力的合力均為零 由此可以判定 三個電荷的電荷量之比q1 q2 q3為 A 9 4 36B 9 4 36C 3 2 6D 3 2 6 圖1 2 6 解析 選A 每個電荷都受到另外兩個電荷對它的靜電力的作用 其合力為零 這兩個力必須滿足的條件為 大小相等 方向相反 由分析可知 三者電性不可能相同 只能是如圖所示兩種情況 如圖1 2 7所示 帶電小球A和B放在光滑絕緣水平面上 質(zhì)量分別為m1 2g m2 1g 所帶電荷量值q1 q2 10 7C A帶正電 B帶負(fù)電 現(xiàn)有水平向右的恒力F作用于A球 可使A B一起向右運動 且保持間距d 0 1m不變 試問F多大 圖1 2 7 答案 2 7 10 2N 規(guī)律總結(jié) 用牛頓第二定律處理帶電體的運動時 采用的方法與以前相同 只是在受力分析時多了一個庫侖力 變式訓(xùn)練3一根置于水平面上的光滑玻璃管 絕緣體 內(nèi)部有兩個完全一樣的彈性金屬球A B 帶電荷量分別為9Q和 Q 從圖1 2 8所示的位置由靜止開始釋放 問兩球再經(jīng)過圖中位置時 兩球的加速度是釋放時的 倍 圖1 2 8 知能優(yōu)化訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全