2019-2020年高中物理 1.2 庫侖定律教案 教科版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理 1.2 庫侖定律教案 教科版選修3-1 【教學(xué)結(jié)構(gòu)】 本章教材的特點(diǎn): ⒈ 教材內(nèi)容比較抽象,學(xué)生接受、理解比較困難。 ⒉ 物理概念,物理規(guī)律多,關(guān)系復(fù)雜,學(xué)生很難掌握知識的內(nèi)在聯(lián)系,形成知識系統(tǒng)。 ⒊ 與力學(xué)、運(yùn)動學(xué)知識聯(lián)系多,對學(xué)生基礎(chǔ)知識要求高。 一、正、負(fù)電荷,電荷守恒 ⒈ 同性電荷互相推斥,異性電荷互相吸引。 ⒉ 中和:等量異種電荷相互抵消的現(xiàn)象。 3 ⒊ 物體帶電:使物體中的正負(fù)電荷分開過程。(不帶電物體,正負(fù)電荷等量) 帶正電:物體失去一些電子帶正電。 帶負(fù)電:物體得到一些電子帶負(fù)電。 4 ⒋ 電荷守恒:電荷不能創(chuàng)造,不能消滅,只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。 二、庫侖定律,本章教材重點(diǎn)內(nèi)容之一。 ⒈ 實(shí)驗(yàn):學(xué)生動手做摩擦起電實(shí)驗(yàn);演示實(shí)驗(yàn):同性電荷相推斥,異性電荷相吸引。(注意學(xué)生的感性知識) 2 ⒉ (1) (1)庫侖定律的適用條件:真空中,兩個點(diǎn)電荷之間的相互作用。點(diǎn)電荷:帶電體大小和它們之間的距離相比可以忽略。理解為帶電體只為一點(diǎn),電荷集中于該點(diǎn),r即為兩個帶電體之間距離。當(dāng)帶電體大小與它們距離相比不可忽略時,電荷不能視為集中一點(diǎn),r不能確定,不適用庫侖定律。 (2) (2)K:靜電力恒量。重要的物理常數(shù)K=9.0109Nm2/C2,其大小是用實(shí)驗(yàn)方法確定的。其單位是由公式中的F、Q、r的單位確定的,使用庫侖定律計(jì)算時,各物理量的單位必須是:F:N、Q:C、r:m。 (3) (3)關(guān)于點(diǎn)電荷之間相互作用是引力還是斥力的表示方法,使用公式計(jì)算時,點(diǎn)電荷電量用絕對值代入公式進(jìn)行計(jì)算,然后根據(jù)同性電荷相斥、異性電荷相吸判斷方向即可。 (4) (4)庫侖力也稱為靜電力,它具有力的共性。它與高一時學(xué)過的重力,彈力,摩擦力是并列的。它具有力的一切性質(zhì),它是矢量,合成分解時遵從平行四邊形法則,與其它的力平衡,使物體發(fā)生形變,產(chǎn)生加速度。 (5) (5) ,F是Q1與Q2之間的相互作用力,F(xiàn)是Q1對Q2的作用力,也是Q2對Q1的作用力的大小,是一對作用力和反作用力,即大小相等方向相反。不能理解為Q1Q2,受的力也不等。 【解題點(diǎn)要】 例一:真空中有甲、乙兩個點(diǎn)電荷,相距為r,它們間的靜電力為F。若甲的電量變?yōu)樵瓉淼?倍,乙的電量變?yōu)樵瓉淼?/3,距離變?yōu)?r,則它們之間的靜電力變?yōu)椋? ) A. A.3F/8 B.F/6 C.8F/3 D.2F/3 解析:根據(jù)題目給出條件,真空中,點(diǎn)電荷,符合庫侖定律條件。 當(dāng)時 答案應(yīng)選:B 圖1 應(yīng)注意,點(diǎn)電荷之間的相互作用力是與兩個點(diǎn)電荷電量乘積成正比,與兩個點(diǎn)荷距離的平方成反比。解答問題時,要考慮三個量的變化。 例二:如圖1所示,等邊三角形ABC,邊長為L,在頂點(diǎn)A、B處有等量異性點(diǎn)電荷QA,QB,QA=+Q,QB=-Q,求在頂點(diǎn)C處的點(diǎn)電荷QC所受的靜電力。 解析:分析QC受幾個力,確定各力大小和方向。 因QB的存在QA對QC的作用力,還遵守庫侖定律嗎? 圖2 QC題目中沒有交待電性,解答時就需考慮兩種情況,即QC為正電,QC為負(fù)電。 當(dāng)QC為正電時,受力情況如圖2所示,QA、QB對QC的作用力大小和方向都不因其它電荷的存在而改變,仍然遵守庫侖定律的規(guī)律。 QA對QC作用力:,同性電荷相斥。 QB對QC作用力:,異性電荷相吸。 ∵QA=QB=Q ∴FA=FB 圖3 根據(jù)平行四邊形法則,QC受的力F1即為FA、FB的合力,根據(jù)幾何知識可知,QC受力的大小,F(xiàn)1=FA=FB=,方向?yàn)槠叫蠥B連線向右。 當(dāng)QC為負(fù)電時,如圖3所示。方向平行AB連線向左。 從本題解答可知:(1)靜電力合成分解時遵守平行四邊形法則。(2)題中不交待電性時,需根據(jù)題給的條件判斷其電性,若不能判斷電性,應(yīng)按兩種情況處理。(3)求靜電力時要計(jì)算其大小還要回答力的方向。 圖4 例三:如圖4所示,把質(zhì)量為0.2克的帶電小球A用絲線吊起,若將帶電量為410-8C的小球B靠近它,當(dāng)兩小球在同一高度時且相距3cm,絲線與堅(jiān)直方向夾角為45,此時小球B受到庫侖力F=___________。小球A帶的電量qA=____________。 圖5 解析:絲線為什么能與豎直方向成45角,此時小球處于什么狀態(tài),根據(jù)題給的條件,可知小球A處于平衡狀態(tài),分析小球A受力情況如圖5所示。mg:小球A的重力。T:絲線的張力。F:小球B對小球A的靜電力。三個力的合力為零。F=mgtg45=0.210-3101=210-3N。 題中小球A,B都視為點(diǎn)電荷,它們之間相互吸引,其作用力大小 ∴ 小球B受到庫侖力與小球A受到庫侖力為作用力和反作用力,所以小球B受到的庫侖力大小為210-3N。小球A與小球B相互吸引,B帶正電,小球A帶負(fù)電,所以 qA=-0.510-8C 本題在解答過程中,物體的平衡條件成為關(guān)鍵內(nèi)容,因此分析物體的受力,對力進(jìn)行分解合成就成了必須的步驟。其次,小球A帶電量為qA=-0.510-8C中的負(fù)號在答案中不是可缺少的內(nèi)容,必須重視。 圖6 例四:相距為L的點(diǎn)電荷A、B的帶電量分為+4Q和-Q,要引進(jìn)第三個點(diǎn)電荷C,使三個點(diǎn)電荷在庫侖力作用下都能處于平衡狀態(tài),試求C電荷的電量和放置的位置? 解析:如圖6所示,首先分析點(diǎn)電荷C可能放置的位置,三個點(diǎn)電荷都處于平衡,彼此之間作用力必須在一條直線上,C只能在AB決定的直線上,不能在直線之外。而可能的區(qū)域有3個,1.AB連線上,A與B帶異性電荷互相吸引,C電荷必須與A、B均產(chǎn)生推斥力,這不可能,因?yàn)闊o論C帶什么電都不能對AB均產(chǎn)生推斥力。2.在AB連線的延長線A的左側(cè),C帶負(fù)電時對A產(chǎn)生吸引力與B對A作用力方向相反可能A處于平衡,C對B的作用力為推斥力與A對B作用力方向相反,也可能使B平衡,但離A近,A帶電荷又多,不能同時使A、B處于平衡。3.放B的右側(cè)能滿足A、B同時處于平衡,C同時也平衡。 設(shè):點(diǎn)電荷C置于B的右側(cè)且距離B為x,帶電荷為q,則 A處于平衡 B處于平衡 解方程:q=4Q,x=L 本題的解答過程,要求學(xué)生能熟練使用庫侖定律,物體的平衡條件。同時要求學(xué)生有比較強(qiáng)的分析問題,解決問題的能力。 【課余思考】 ⒈ 庫侖定律的適用條件是什么? ⒉ 要使兩個點(diǎn)電荷之間的靜電力變?yōu)樵瓉淼?,可有哪些辦法。 【同步練習(xí)】 ⒈ 真空中保持一定距離的兩個點(diǎn)電荷,若其中一個點(diǎn)電荷增加了1/2,但仍然保持它們之間的相互作用力不變,則另一點(diǎn)電荷的電量一定減少了( ) A.1/5 B.1/4 C.1/3 D.1/2 ⒉ 已知點(diǎn)電荷A的電量是B點(diǎn)電荷的2倍,則A對B作用力大小跟B對A作用力大小的比值為( ) 圖7 A.2:1 B.1:2 C.1:1 D.不一定 ⒊ 如圖7所示,用兩根絕緣細(xì)線掛著兩個質(zhì)量相同的不帶電的小球A和B,此時,上、下細(xì)線受的力分別為TA、TB,如果使A帶正電,B帶負(fù)電,上、下細(xì)線受力分別為TA,TB,則( ) A.TA< TA B.TB> TB C.TA=TA D. TB- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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