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(yuǎn)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(diǎn)電荷 (1)點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒有____________的理想化的模型，類似于力學(xué)中的________，實(shí)際并不存在。 (2)特點(diǎn) 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(diǎn),大得多,作用力,3．庫侖定律 (1)內(nèi)容：真空中兩個(gè)點(diǎn)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(dá)式：F＝__________，其中靜電力常量k＝__________Nm2/C2。 方向：在兩點(diǎn)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(diǎn)電荷,1．實(shí)驗(yàn)裝置 庫侖扭秤(如圖所示),庫侖的實(shí)驗(yàn),2．實(shí)驗(yàn)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(guān)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(guān)系。,距離r,電荷量q,F∝q1q2,一、對點(diǎn)電荷的理解 1．點(diǎn)電荷是理想化的物理模型 點(diǎn)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(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際中并不存在。,2．帶電體看成點(diǎn)電荷的條件 (1)一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)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(diǎn)電荷。 (2)帶電體的線度比相關(guān)的距離小多少時(shí)才能看成點(diǎn)電荷，還與問題所要求的精度有關(guān)。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(jì)時(shí)，帶電體就可以看成點(diǎn)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(shí)，完全可以把它們視為點(diǎn)電荷。 (2)帶電的物體能否看成點(diǎn)電荷，有時(shí)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(xué)年高二上學(xué)期)關(guān)于點(diǎn)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(diǎn)電荷 B．只有球形帶電體才可以看做點(diǎn)電荷 C．一切帶電體都可以看做點(diǎn)電荷 D．帶電體能否被看做點(diǎn)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(dāng)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(shí)，這個(gè)帶電體可看作點(diǎn)電荷，帶電體能否看作點(diǎn)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(guān)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(diǎn)電荷。 以上兩個(gè)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(shí)，才可以取k＝9.0109Nm2/C2。,3．靜電力的確定方法 靜電力的大小計(jì)算和方向判斷一般分開進(jìn)行。 (1)大小計(jì)算：利用庫侖定律計(jì)算大小時(shí)，不必將表示電性的正、負(fù)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(gè)點(diǎn)電荷的靜電力疊加 對于兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷，其中每一個(gè)點(diǎn)電荷所受的總的靜電力等于其他點(diǎn)電荷分別單獨(dú)存在時(shí)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(gè)點(diǎn)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(shí)際應(yīng)用時(shí)，與其他力一樣，受力分析時(shí)不能漏掉，對物體的平衡或運(yùn)動(dòng)起著獨(dú)立的作用。,如圖所示，可視為點(diǎn)電荷的小物體A、B分別帶負(fù)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(gè)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(gè)力作用，即重力和B對它的庫侖力，這兩個(gè)力方向相反，若兩者恰好相等，則A應(yīng)只受這兩個(gè)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(gè)力不能平衡，用假設(shè)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(gè)，也可能是4個(gè)， 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(shí)要分別分析。 (2)庫侖力和萬有引力表達(dá)式的相似性，揭示了大自然的和諧美和多樣美。,兩個(gè)相同的金屬小球，帶電量之比為1 ∶7，相距為r(r遠(yuǎn)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(yīng)用,答案：CD,點(diǎn)評：解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (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(xué)年高二上學(xué)期檢測)要使真空中的兩個(gè)點(diǎn)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(gè)點(diǎn)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(diǎn)電荷的帶電荷量不變，使兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離增大到原來的2倍,答案：A,兩個(gè)可自由移動(dòng)的點(diǎn)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(fù)電Q2，且Q2＝4Q1，另取一個(gè)可以自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷Q3，放在直線AB上，欲使整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，則( ) A．Q3為負(fù)電荷，且放于A左方 B．Q3為負(fù)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(diǎn)評：三個(gè)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(xué)年高二上學(xué)期期末)如圖所示，大小可以忽略不計(jì)的帶有同種電荷的小球A和B相互排斥，靜止時(shí)絕緣細(xì)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?fàn)顟B(tài)時(shí)，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(guān)，因此這種力不是萬有引力。,宇航員在探測某星球時(shí)有如下發(fā)現(xiàn)： (1)該星球帶負(fù)電，而且?guī)щ娋鶆颍?(2)該星球表面沒有大氣； (3)在一次實(shí)驗(yàn)中，宇航員將一個(gè)帶電小球(小球的帶電量遠(yuǎn)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(fù)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(cuò)點(diǎn)：對物理定律理解不透導(dǎo)致錯(cuò)誤 案例：如圖所示，兩個(gè)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(cuò)分析：本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下：,正確解答：萬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(diǎn)電荷，不滿足庫侖定律的適用條件，故D正確。 正確答案：D,