高中物理选修3-1第1部分 第一章《静电场》第2节《库仑定律》教科

欢迎进入物理课堂 第2节 第一章 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 知识点一 知识点二 考向一 考向二 随堂基础巩固 课时跟踪训练 考向三 1 点电荷是一种理想化模型 当带电体的形状 大小及电荷分布对电荷间的相互作用的影响可以忽略时 带电体可被看成点电荷 自学教材 1 点电荷 1 定义 在研究带电体与其他带电体的相互作用时 该带电体的 及电荷在其上的分布状况均无关紧要 该带电体可以看做一个带电的点 即为点电荷 2 点电荷是一种理想化的物理模型 形状 大小 2 实验探究 mgtan 增大 减小 重点诠释 1 对点电荷的理解 1 点电荷的物理模型 只有电荷量 没有大小 形状的理想化的模型 类似于力学中的质点 实际中并不存在 2 点电荷只具有相对意义 一个带电体能否看做点电荷 是相对于具体问题而言的 不能单凭其大小和形状确定 2 点电荷与元电荷的区别 1 元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值 是电荷量的最小单位 2 点电荷只是不考虑带电体的大小和形状 其带电荷量可以很大也可以很小 但一定是一个元电荷电荷量的整数倍 1 下列哪些物体可以视为点电荷 A 电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B 均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一般可视为点电荷C 带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D 带电的金属球一定不能视为点电荷 解析 带电体能否视为点电荷 要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多 而不是看物体本身有多大 也不是看它所带的电荷量有多大 答案 BC 自学教材 1 内容中两个静止之间的作用力 斥力或引力 与这两个电荷所带电荷量的成正比 跟它们的距离的成反比 作用力的方向沿着这两个点电荷的 真空 点电荷 乘积 平方 连线 9 0 109N m2 C2 真空 点电荷 重点诠释 1 库仑力 1 库仑力也称为静电力 它具有力的共性 2 两点电荷之间的作用力是相互的 其大小相等 方向相反 2 将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行 即用公式计算库仑力大小时 不必将表示电荷带电性质的正 负号带入公式 只需将其电荷量的绝对值带入计算力的大小 力的方向再根据同种电荷相斥 异种电荷相吸加以判定 3 因为静电力常量k是有单位的量 所以要注意统一到国际单位计算 4 如果一个点电荷同时受到两个或更多的点电荷的作用力 可以根据力的合成法则求合力 2 如图1 2 1所示 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b 壳层的厚度和质量分布均匀 将它们分别固定于绝缘支座上 两球心间的距离为l 为球半径的3倍 若使它们带上等量异种电荷 两球电荷量的绝对值均为Q 那么 a b两球之间的万有引力F引 库仑力F库分别为 图1 2 1 解析 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体 虽然两球心间的距离l只有半径的3倍 但由于壳层的厚度和质量分布均匀 两球壳可看做质量集中于球心的质点 因此 可以应用万有引力定律 对于a b两带电球壳 由于两球的间距l只有半径的3倍 不能看成点电荷 不满足库仑定律的适用条件 故选项D正确 答案 D 例1 两个分别带有电荷量 Q和 3Q的相同金属小球 均可视为点电荷 固定在相距为r的两处 它们间库仑力的大小为F 两小球相互接触后将其固定距离变为 则两球间库仑力的大小为 审题指导 解答本题时应注意以下两点 1 两相同金属小球接触后分电量的原则 2 两球间距的变化 答案 C 利用库仑定律计算电荷间的相互作用力时 通常不将电荷的正 负代入公式 而只计算电荷间的相互作用力的大小 作用力的方向根据同种电荷互相排斥 异种电荷互相吸引来判断 如图1 2 2所示 半径相同的两个金属小球A B带有电量相等的电荷 相隔一定距离 两球之间的相互吸引力的大小是F 今让第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A B两球接触后移开 这时 A B两球之间的相互作用力的大小是 图1 2 2 答案 A 例2 在真空中有两个相距r的点电荷A和B 带电荷量分别为q1 q q2 4q 1 若A B固定 在什么位置放入第三个点电荷q3 可使之处于平衡状态 平衡条件中对q3的电荷量及正负有无要求 2 若以上三个电荷皆可自由移动 要使它们都处于平衡状态 对q3的电荷量及电性有何要求 审题指导 解答本题应注意以下两点 1 电荷平衡时其库仑力的合力一定为零 2 A B固定和自由移动的区别 答案 1 距A左侧r处 对q3电荷量及电性均无要求 2 q3 4q A左侧r处 对于三个自由电荷仅在库仑力作用下的平衡问题 根据库仑定律和力的平衡条件 可以概括成易记的口诀为 三点共线 两同夹异 两大夹小 近小远大 两大夹小 是说三个电荷中 外面两个的电荷量必须大于中间的电荷量 两同夹异 是说外面的两个电荷的电性必须相同 并且中间的一个电性与外面的两个相异 近小远大 是指中间电荷离电荷量小的电荷近 离电荷量大的电荷远 在例2中 若q1 q 第 2 问中的答案又如何 图1 2 3 答案 2 7 10 2N一起向右做匀加速直线运动 处理电荷间相互作用的动力学问题 与处理力学中的问题时应用的规律 方法相同 只是在分析物体受力时要考虑库仑力的存在 点击下图片进入 随堂基础巩固 点击下图片进入 课时跟踪训练 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全