高中物理選修3-1第1部分 第一章《靜電場(chǎng)》第2節(jié)《庫(kù)侖定律》教科

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第2節(jié) 第一章 理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向 應(yīng)用創(chuàng)新演練 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 考向一 考向二 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 考向三 1 點(diǎn)電荷是一種理想化模型 當(dāng)帶電體的形狀 大小及電荷分布對(duì)電荷間的相互作用的影響可以忽略時(shí) 帶電體可被看成點(diǎn)電荷 自學(xué)教材 1 點(diǎn)電荷 1 定義 在研究帶電體與其他帶電體的相互作用時(shí) 該帶電體的 及電荷在其上的分布狀況均無(wú)關(guān)緊要 該帶電體可以看做一個(gè)帶電的點(diǎn) 即為點(diǎn)電荷 2 點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型 形狀 大小 2 實(shí)驗(yàn)探究 mgtan 增大 減小 重點(diǎn)詮釋 1 對(duì)點(diǎn)電荷的理解 1 點(diǎn)電荷的物理模型 只有電荷量 沒(méi)有大小 形狀的理想化的模型 類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn) 實(shí)際中并不存在 2 點(diǎn)電荷只具有相對(duì)意義 一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷 是相對(duì)于具體問(wèn)題而言的 不能單憑其大小和形狀確定 2 點(diǎn)電荷與元電荷的區(qū)別 1 元電荷是一個(gè)電子或一個(gè)質(zhì)子所帶電荷量的絕對(duì)值 是電荷量的最小單位 2 點(diǎn)電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀 其帶電荷量可以很大也可以很小 但一定是一個(gè)元電荷電荷量的整數(shù)倍 1 下列哪些物體可以視為點(diǎn)電荷 A 電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點(diǎn)電荷B 均勻帶電的絕緣球體在計(jì)算庫(kù)侖力時(shí)一般可視為點(diǎn)電荷C 帶電的細(xì)桿在一定條件下可以視為點(diǎn)電荷D 帶電的金屬球一定不能視為點(diǎn)電荷 解析 帶電體能否視為點(diǎn)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 答案 BC 自學(xué)教材 1 內(nèi)容中兩個(gè)靜止之間的作用力 斥力或引力 與這兩個(gè)電荷所帶電荷量的成正比 跟它們的距離的成反比 作用力的方向沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的 真空 點(diǎn)電荷 乘積 平方 連線 9 0 109N m2 C2 真空 點(diǎn)電荷 重點(diǎn)詮釋 1 庫(kù)侖力 1 庫(kù)侖力也稱為靜電力 它具有力的共性 2 兩點(diǎn)電荷之間的作用力是相互的 其大小相等 方向相反 2 將計(jì)算庫(kù)侖力的大小與判斷庫(kù)侖力的方向分別進(jìn)行 即用公式計(jì)算庫(kù)侖力大小時(shí) 不必將表示電荷帶電性質(zhì)的正 負(fù)號(hào)帶入公式 只需將其電荷量的絕對(duì)值帶入計(jì)算力的大小 力的方向再根據(jù)同種電荷相斥 異種電荷相吸加以判定 3 因?yàn)殪o電力常量k是有單位的量 所以要注意統(tǒng)一到國(guó)際單位計(jì)算 4 如果一個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)受到兩個(gè)或更多的點(diǎn)電荷的作用力 可以根據(jù)力的合成法則求合力 2 如圖1 2 1所示 兩個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a和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 兩球電荷量的絕對(duì)值均為Q 那么 a b兩球之間的萬(wàn)有引力F引 庫(kù)侖力F庫(kù)分別為 圖1 2 1 解析 萬(wàn)有引力定律適用于兩個(gè)可看成質(zhì)點(diǎn)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(diǎn) 因此 可以應(yīng)用萬(wàn)有引力定律 對(duì)于a b兩帶電球殼 由于兩球的間距l(xiāng)只有半徑的3倍 不能看成點(diǎn)電荷 不滿足庫(kù)侖定律的適用條件 故選項(xiàng)D正確 答案 D 例1 兩個(gè)分別帶有電荷量 Q和 3Q的相同金屬小球 均可視為點(diǎn)電荷 固定在相距為r的兩處 它們間庫(kù)侖力的大小為F 兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?則兩球間庫(kù)侖力的大小為 審題指導(dǎo) 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 兩相同金屬小球接觸后分電量的原則 2 兩球間距的變化 答案 C 利用庫(kù)侖定律計(jì)算電荷間的相互作用力時(shí) 通常不將電荷的正 負(fù)代入公式 而只計(jì)算電荷間的相互作用力的大小 作用力的方向根據(jù)同種電荷互相排斥 異種電荷互相吸引來(lái)判斷 如圖1 2 2所示 半徑相同的兩個(gè)金屬小球A B帶有電量相等的電荷 相隔一定距離 兩球之間的相互吸引力的大小是F 今讓第三個(gè)半徑相同的不帶電的金屬小球C先后與A B兩球接觸后移開 這時(shí) A B兩球之間的相互作用力的大小是 圖1 2 2 答案 A 例2 在真空中有兩個(gè)相距r的點(diǎn)電荷A和B 帶電荷量分別為q1 q q2 4q 1 若A B固定 在什么位置放入第三個(gè)點(diǎn)電荷q3 可使之處于平衡狀態(tài) 平衡條件中對(duì)q3的電荷量及正負(fù)有無(wú)要求 2 若以上三個(gè)電荷皆可自由移動(dòng) 要使它們都處于平衡狀態(tài) 對(duì)q3的電荷量及電性有何要求 審題指導(dǎo) 解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 電荷平衡時(shí)其庫(kù)侖力的合力一定為零 2 A B固定和自由移動(dòng)的區(qū)別 答案 1 距A左側(cè)r處 對(duì)q3電荷量及電性均無(wú)要求 2 q3 4q A左側(cè)r處 對(duì)于三個(gè)自由電荷僅在庫(kù)侖力作用下的平衡問(wèn)題 根據(jù)庫(kù)侖定律和力的平衡條件 可以概括成易記的口訣為 三點(diǎn)共線 兩同夾異 兩大夾小 近小遠(yuǎn)大 兩大夾小 是說(shuō)三個(gè)電荷中 外面兩個(gè)的電荷量必須大于中間的電荷量 兩同夾異 是說(shuō)外面的兩個(gè)電荷的電性必須相同 并且中間的一個(gè)電性與外面的兩個(gè)相異 近小遠(yuǎn)大 是指中間電荷離電荷量小的電荷近 離電荷量大的電荷遠(yuǎn) 在例2中 若q1 q 第 2 問(wèn)中的答案又如何 圖1 2 3 答案 2 7 10 2N一起向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 處理電荷間相互作用的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 與處理力學(xué)中的問(wèn)題時(shí)應(yīng)用的規(guī)律 方法相同 只是在分析物體受力時(shí)要考慮庫(kù)侖力的存在 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 隨堂基礎(chǔ)鞏固 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全