高中物理第一章静电场2库仑定律.pptx

,第一章,静电场,2,库仑定律,第1页,学习目标,1.,了解探究电荷间作用力与电荷量及电荷间距离关系试验过程,.,2.,知道点电荷概念,.,3.,了解库仑定律内容、公式及适用条件，会用库仑定律进行相关计算,.,4.,了解库仑扭秤试验,.,第2页,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,第3页,知识探究,1,第4页,一、,探究影响电荷间相互作用力原因,导学探究,O,是一个带正电物体，把系在丝线上带正电小球先后挂在图,1,中,P,1,、,P,2,、,P,3,等位置,.,小球受力大小逐步减小，说明带电体间作用力随距离增大而减小,.,答案,(1),保持小球带电荷量不变，将悬点由,P,1,依次移至,P,3,，小球所受作用力大小怎样改变？说明什么？,图,1,第5页,(2),若保持小球位置不变，增大或减小小球所带电荷量，小球所受作用力大小怎样改变？说明什么？,增大小球所带电荷量，小球受到作用力增大；减小小球所带电荷量，小球受到作用力减小,.,说明电荷之间作用力伴随电荷量增大而增大,.,答案,图,1,第6页,知识梳理,试验结论,电荷之间作用力伴随电荷量增大而,，伴随距离增大而,.,增大,减小,第7页,即学即用,判断以下说法正误,.,(1),探究电荷间作用力与某一原因关系时，必须控制其它原因不变,.(),(2),小球所带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向角度越大,.(,),(3),小球处于同一位置时，小球所带电荷量越大，丝线偏离竖直方向角度越大,.(,),(4),电荷间作用力随电荷量增大而增大，随电荷间距离增大而增大,.(,),第8页,二、,库仑定律,导学探究,(1),什么是点电荷？实际带电体看成点电荷条件是什么？,答案,点电荷是用来代替带电体点，当带电体形状、大小及电荷分布对作用力影响能够忽略时，带电体能够看做点电荷,.,第9页,答案,(2),库仑利用扭秤试验研究电荷间相互作用，该装置利用什么方法显示力大小？经过试验，两带电体间作用力,F,与距离,r,关系怎样？试验巧妙表达在何处？,该装置经过悬丝扭转角度来比较力大小，力越大，悬丝扭转角度越大，力,F,与距离,r,二次方成反比：,F,.,试验巧妙之处：,利用悬丝扭转角度把力放大；,利用相同球体接触平分电荷量处理了无法测量电荷量问题,.,第10页,1.,点电荷,(1),点电荷：当带电体间距离比它们本身大小,，以致带电体,、,及,对它们之间作用力影响能够忽略时，这么带电体就能够看做带电点，叫做,.,(2),说明：,点电荷是只有电荷量，没有大小、形状理想化模型，类似于力学中质点，实际中并不存在,.,知识梳理,大得多,形状,大小,电荷分布情况,点电荷,第11页,带电体能否看做点电荷，不取决于带电体大小，而取决于它们形状、大小与距离相比能否忽略,.,即将带电体看做点电荷前提条件是带电体间距离远大于带电体本身尺寸,.,(3),正确区分点电荷与元电荷：,元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量数值，是电荷量最小值，没有正、负之分,.,点电荷只是不考虑大小和形状带电体，其带电荷量能够很大，也能够很小，但它一定是元电荷整数倍,.,第12页,2.,库仑定律,(1),内容：真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与它们电荷量乘积成,，与它们距离,成反比，作用力方向在,.,(2),公式：,F,，其中,k,Nm,2,/C,2,，叫做静电力常量,.,(3),适用条件：,a.,；,b.,.,它们连线上,正比,二次方,9.0,10,9,在真空中,点电荷,第13页,3.,库仑试验,(1),库仑扭秤试验是经过悬丝,比较静电力,F,大小,.,试验结果发觉静电力,F,与距离,r,成反比,.,(2),库仑在试验中为研究,F,与,q,关系，采取是用两个,金属小球,，电荷量,方法，发觉,F,与,q,1,和,q,2,成正比,.,完全相同,扭转角度,二次方,接触,平分,乘积,第14页,即学即用,判断以下说法正误,.,(1),只有电荷量很小带电体才能看成点电荷,.(,),(2),体积很大带电体一定不能看成点电荷,.(,),(3),当两个带电体大小远小于它们之间距离时，可将这两个带电体看成点电荷,.(,),(4),若点电荷,q,1,电荷量大于,q,2,电荷量，则,q,1,对,q,2,静电力大于,q,2,对,q,1,静电力,.(,),第15页,2,题型探究,第16页,一、,库仑定律了解与应用,1.,库仑定律适合用于点电荷间相互作用，当,r,0,时，电荷不能再看成点电荷，库仑定律不再适用,.,2.,两个规则带电球体相距比较近时，不能被看做点电荷，此时两带电球体之间作用距离会随所带电荷量改变而改变，即电荷分布会发生改变,.,若带同种电荷时，如图,2(a),，因为排斥而距离变大，此时,F,；若带异种电荷时，如图,(b),，因为吸引而距离变小，此时,F,.,图,2,第17页,3.,两个点电荷之间相互作用库仑力恪守牛顿第三定律,.,不要认为电荷量大电荷对电荷量小电荷作用力大,.,第18页,例,1,甲、乙两导体球，甲球带有,4.8,10,16,C,正电荷，乙球带有,3.2,10,16,C,负电荷，放在真空中相距为,10 cm,地方，甲、乙两球半径远小于,10 cm.(,结果保留三位有效数字,),(1),试求两球之间静电力，并说明是引力还是斥力？,答案,解析,1.38,10,19,N,引力,第19页,(2),假如两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间作用力怎样？,答案,解析,假如两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球带电荷量为,8,10,17,C,，代入数据得两个电荷之间斥力为,F,1,5.76,10,21,N.,5.76,10,21,N,斥力,(3),将两个体积不一样导体球相互接触后再放回原处，其作用力能求出吗？,答案,解析,两个体积不一样导体球相互接触后，正负电荷相互中和，剩下电荷要在两球间分配，因为两球不一样，分配电荷电荷量将不相等，因而无法求出两球间作用力,.,不能,第20页,总结提升,用公式计算库仑力大小时，无须将表示电荷,q,1,、,q,2,带电性质正、负号代入公式中，只将其电荷量绝对值代入即可；力方向再依据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别,.,第21页,二、,库仑力叠加,1.,对于三个或三个以上点电荷，其中每一个点电荷所受库仑力，等于其余全部点电荷单独对它作用产生库仑力矢量和,.,2.,电荷间单独作用符合库仑定律，求各库仑力矢量和时应用平行四边形定则,.,第22页,例,2,如图,3,所表示，分别在,A,、,B,两点放置点电荷,Q,1,2,10,14,C,和,Q,2,2,10,14,C.,在,AB,垂直平分线上有一点,C,，且,AB,AC,BC,6,10,2,m.,假如有一高能电子静止放在,C,点处，则它所受库仑力大小和方向怎样？,答案,解析,看法析,图,3,第23页,第24页,针对训练,如图,4,所表示，有三个点电荷,A,、,B,、,C,位于一个等边三角形三个顶点上，已知,A,、,B,都带正电荷，,A,所受,B,、,C,两个电荷静电力协力如图中,F,A,所表示，则以下说法正确是,因,A,、,B,都带正电，所以静电力表现为斥力，即,B,对,A,作用力沿,BA,延长线方向，而不论,C,带正电还是带负电，,A,和,C,作用力方向都必须在,AC,连线上，由平行四边形定则知，协力必定为两个分力对角线，所以,A,和,C,之间必为引力，且,F,CA,F,BA,，所以,C,带负电，且,Q,C,Q,B,.,图,4,答案,解析,A.,C,带正电，且,Q,C,Q,B,B.,C,带正电，且,Q,C,Q,B,C.,C,带负电，且,Q,C,Q,B,D.,C,带负电，且,Q,C,Q,B,第25页,三、,静电力作用下平衡问题,例,3,(,多项选择,),两个质量分别是,m,1,、,m,2,小球，各用丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为,q,1,、,q,2,时，两丝线张开一定角度,1,、,2,，如图,5,所表示，此时两个小球处于同一水平面上，则以下说法正确是,图,5,A.,若,m,1,m,2,，则,1,2,B.,若,m,1,m,2,，则,1,2,C.,若,m,1,m,2,，则,1,2,D.,若,q,1,q,2,，则,1,2,答案,解析,第26页,以,m,1,为研究对象，对,m,1,受力分析如图所表示,.,由共点力平衡得,F,T,sin,1,F,库,F,T,cos,1,m,1,g,第27页,方法总结,分析带电体在静电力作用下平衡问题时，方法依然与力学中物体平衡问题分析方法相同，惯用方法有合成法和正交分解法,.,第28页,达标检测,3,第29页,1.(,多项选择,),以下说法中正确是,A.,点电荷是一个理想化模型，真正点电荷是不存在,B.,点电荷就是体积和带电荷量都很小带电体,C.,两带电量分别为,Q,1,、,Q,2,球体间作用力在任何情况下都可用公式,F,k,计算,D.,一个带电体能否看成点电荷，不是看它尺寸大小，而是看它形状和,大小对所研究问题影响是否能够忽略不计,答案,解析,1,2,3,4,第30页,点电荷是一个理想化模型，一个带电体能否看成点电荷不是看其大小，而是应详细问题详细分析，是看它形状和大小对相互作用力影响能否忽略不计,.,所以大带电体一定不能看成点电荷和小带电体一定能看成点电荷说法都是错误，,A,、,D,对,.,1,2,3,4,第31页,2.,两个分别带有电荷量,Q,和,3,Q,相同金属小球,(,均可视为点电荷,),，固定在相距为,r,两处，它们间库仑力大小为,F,.,两小球相互接触后将其固定距离变为,，则小球间库仑力大小变为,1,2,3,4,答案,解析,.,第32页,1,2,3,4,第33页,3.,如图,6,所表示，等边三角形,ABC,，边长为,L,，在顶点,A,、,B,处有等量同种点电荷,Q,A,、,Q,B,，,Q,A,Q,B,Q,，求在顶点,C,处正点电荷,Q,C,所受静电力,.,1,2,3,4,图,6,答案,解析,第34页,1,2,3,4,第35页,4.,如图,7,所表示，把质量为,3 g,带电小球,B,用绝缘细绳悬起，若将带电荷量为,Q,4.0,10,6,C,带电小球,A,靠近,B,，当两个带电小球在同一高度相距,r,20 cm,时，绳与竖直方向成,30,角，,A,、,B,两球均静止,.,求,B,球带电荷量,q,.(,取,g,10 m/s,2,),图,7,1,2,3,4,答案,解析,第36页,对,B,球受力分析，如图,.,1,2,3,4,第37页,本课结束,第38页,