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2 库仑定律,1.通过演示实验,定性了解电荷之间的作用力大小与电荷量的多少以及电荷之间距离的关系。 2.知道点电荷是个理想模型,知道带电体简化为点电荷的条件,感悟科学研究中建立理想模型的重要意义。 3.知道库仑定律的文字表述及其公式表达。通过静电力与万有引力的对比,体会自然规律的多样性和统一性。 4.了解库仑扭秤实验。,1.库仑定律 (1)内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。 (2)公式:F= 1 2 2 ,其中是比例系数,叫作静电力常量,=9.0109 Nm2/C2。 (3)库仑定律的适用条件:真空中两个静止的点电荷之间。,构建体系 (1)库仑扭秤的原理:如图所示,A和C之间的作用力使悬丝扭转,通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。 (2)电荷量的定量量度:一个带电的金属球与另一个不带电的完全相同的金属球接触后,前者的电荷量就会分给后者一半。,3.静电力的叠加原理 (1)两个点电荷之间的作用力不会(选填“会”或“不会”)因第三个点电荷的存在而有所改变。 (2)两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力,等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。,1.对点电荷的理解 (1)点电荷是理想化的物理模型 点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在。 (2)带电体看成点电荷的条件 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小,就可以忽略带电体的形状、大小等次要因素,只保留对问题有关键作用的电荷量,带电体就能看成点电荷。这样处理会使问题大为简化,对结果又没有太大的影响,是物理学中经常用到的方法。,(3)点电荷只具有相对意义 点电荷是一个相对的概念,一个带电体能否看作点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定。 另外,带电体的线度比相关的距离小多少时带电体才能看作点电荷,还与问题所要求的精度有关。从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时,完全可以把它们视为点电荷。,特别提醒(1)点电荷与力学中的质点类似,是在研究复杂物理问题时引入的一种理想化模型。 (2)不少物理问题都与较多的因素有关,要研究其与所有因素的关系是很困难的,抓住主要因素构建物理模型,才可以简化研究的过程。,特别提醒(1)库仑力和万有引力是两种不同性质的力,受力分析时不要混淆。 (2)在微观带电粒子(电子、质子、原子核和失去外层电子的离子等)的相互作用中,静电力远大于万有引力。,(3)库仑定律的应用 库仑定律既可以计算库仑力的大小,还可以判断库仑力的方向。当带电体带负电荷时,不必将负号代入公式中,只将电荷量的绝对值代入公式算出力的大小,再依据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断方向。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。需要注意的是,只有各物理量都采用国际单位,k的数值才是9.0109 Nm2/C2。,类型一,类型二,类型三,如图所示,两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上,两球面最近距离为r,带等量异种电荷,电荷量为Q。关于两球之间的静电力,下列选项中正确的是( ),类型四,类型一,类型二,类型三,类型四,类型一,类型二,类型三,题后反思(1)带电体能简化为点电荷,是应用库仑定律的前提条件。另一个前提条件是“真空”中,一般没有特殊说明的情况下,都可按真空来处理。 (2)求解实际带电体间的静电力,可以把实际带电体转化为点电荷,再求解库仑力;对于不要求定量计算的实际带电体间的静电力,可以用库仑定律定性分析。,类型四,类型一,类型二,类型三,类型四,类型一,类型二,类型三,设细线长为l,A的电荷量为Q。A与B处在同一水平线上,以A为研究对象,受力分析,作出受力图,如图所示。根据平衡条件可知,库仑力跟重力的合力与细线的拉力等大反向,由几何关系列式得,类型四,类型一,类型二,类型三,题后反思库仑力的大小既与电荷量的乘积有关,又与两点电荷间的距离有关,库仑力的大小变化由二者共同决定。带电物体在电场中的平衡问题,是力学问题在电场中的体现。常用的方法有解析法、图解法、合成法、分解法、相似三角形法等。,类型四,类型一,类型二,类型三,如图所示,等边三角形ABC,边长为l,在顶点A、B处有等量异种点电荷QA、QB,QA=+Q,QB=-Q,求在顶点C处的点电荷QC所受的库仑力。,点拨:点电荷QC在C点同时受QA、QB的作用力,遵循平行四边形定则。,类型四,类型一,类型二,类型三,类型四,类型一,类型二,类型三,类型四,类型一,类型二,类型三,类型四,题后反思某一带电体同时受到多个库仑力作用时可利用力的平行四边形定则求出其合力,但要明确各个库仑力的大小和方向,充分利用好几何关系。,类型一,类型二,类型四,类型三,库仑定律与电荷守恒定律的综合应用 【例4】 有三个完全一样的金属球A、B、C,A球带的电荷为7Q,B球带的电荷为-Q,C球不带电,将A、B两球固定,然后让C球先跟A球接触,再跟B球接触,最后移去C球,则A、B球间的作用力大小变为原来的多少? 点拨:先根据电荷均分原理确定接触后A、B带的电荷,然后由库仑定律写出接触前后库仑力的表达式,问题即可求解。,类型一,类型二,类型四,类型三,类型一,类型二,类型四,类型三,
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