2019-2020学年高中物理 第一章 静电场 2 库仑定律课件 新人教版选修3-1.ppt

2库仑定律 知识自学 自我检测 一 探究影响电荷间相互作用力的因素阅读教材第5页第一至第四自然段和 演示 部分 了解电荷间有相互作用力的规律 1 O是一个带正电的物体 把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图中P1 P2 P3等位置 知识自学 自我检测 1 保持小球的电荷量不变 将悬点由P1依次移至P3 丝线偏离竖直方向的角度变小 说明带电体间的作用力随距离的增大而减小 2 若保持小球位置不变 增大或减小小球所带的电荷量 丝线偏离竖直方向的角度增大或减小 说明电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大 2 上述实验现象表明 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大 随着距离的增大而减小 知识自学 自我检测 二 库仑定律阅读教材第6 7页 库仑定律 部分及相关内容 知道库仑定律的内容 理解点电荷的概念 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 与它们的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 其中k 9 0 109N m2 C2 叫做静电力常量 3 库仑定律的适用条件是 1 在真空中 2 静止的点电荷 4 实际带电体看成点电荷的条件是 当带电体的形状 大小及电荷分布对作用力的影响可以忽略时 带电体可以看作点电荷 知识自学 自我检测 三 库仑的实验阅读教材第6 7页 库仑的实验 部分 了解库仑扭秤的结构 实验思想方法和实验的巧妙之处 1 库仑利用扭秤实验研究电荷间的相互作用 该装置通过悬丝扭转的角度来比较力的大小 力越大 悬丝扭转的角度越大 2 库仑时代无法测量物体所带的电荷量 库仑利用 相同球体接触平分电荷 解决了无法测量电荷量的问题 知识自学 自我检测 1 正误判断 1 点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体 解析 一个带电体能否看成点电荷 不是看它的尺寸大小 而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 答案 2 点电荷是一种理想模型 真正的点电荷是不存在的 解析 点电荷和质点一样 是一种理想化模型 任何带电体都有一定的形状和大小 所以真正的点电荷是不存在的 答案 3 若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量 则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力 解析 两电荷间的作用力遵从牛顿第三定律 所以q1对q2的静电力与q2对q1的静电力大小相等 答案 知识自学 自我检测 4 点电荷就是元电荷 解析 点电荷是忽略带电体的形状和大小 将带电体看成一个点 而元电荷是电荷的最小数值 所有带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍 答案 5 两个电荷量分别为Q1 Q2的球体间的作用力在任何情况下都可用公式计算 解析 只有带电球体或球壳的电荷均匀分布时 才可以利用公式计算 答案 知识自学 自我检测 2 多选 真空中 相隔一定距离的两个异种点电荷 它们之间相互作用的静电力为F 下列说法正确的是 A F是引力B F是斥力C 若增大两电荷间的距离 则F减小D 若两电荷间的距离r 0 则F 解析 异种点电荷相互吸引 故F是引力 故A正确 B错误 根据库仑定律 两个点电荷间的静电力与距离的二次方成反比 故若增大两电荷间的距离 则静电力F减小 故C正确 当两电荷间的距离r 0时 已不能将电荷视为点电荷了 库仑定律不再适用 选项D错误 答案 AC 探究一 探究二 当堂检测 问题探究 名师精讲 典例剖析 库仑定律的理解和应用原子结构模型示意图如图所示 该模型中 电子绕原子核做匀速圆周运动 就像地球的卫星一样 观察图片 思考 电子做匀速圆周运动所需的向心力是由原子核对电子的万有引力提供的吗 要点提示 原子核对电子的库仑力提供了向心力 两者间的万有引力要比库仑力小得多 完全可以忽略不计 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 1 静电力的确定 1 大小计算 利用库仑定律计算静电力时不必将表示电性的正 负号代入公式 只代入q1和q2的绝对值即可 2 方向判断 利用同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引来判断 2 两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律不论电荷量大小如何 两点电荷间的库仑力大小总是相等的 3 库仑定律的适用范围 1 库仑定律只适用于能看成点电荷的带电体之间的相互作用 2 两个形状规则的均匀球体相距较远时可以看作点电荷 相距较近时不能看作点电荷 此时球体间的作用力会随着电荷的分布而变化 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 例题1 多选 两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球 相距很远放置 其中一个球带的电荷量是另一个的5倍 它们之间的库仑力大小是F 现将两球接触后再放回原处 它们之间的库仑力大小可能为 思考问题 设两物体带的电荷量的数值分别为q和5q 两带电体接触后的带电荷量可能是多少 答案 若带同种电荷 两物体带电荷量均为3q 若带异种电荷 两物体带电荷量均为2q 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 答案 BD 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 静电力的叠加如图所示 真空中有三个点电荷A B C 它们固定在边长为a的等边三角形的三个顶点上 电荷量都是Q 则电荷C所受的库仑力多大 方向向哪 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 当堂检测 1 真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关 跟它们的周围是否存在其他电荷无关 2 若空间存在多个点电荷 某点电荷受到的作用力等于其他点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和 库仑力就是力 一定遵守力的所有规律 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 例题2 如图所示 在A B两点分别放置点电荷Q1 2 10 14C和Q2 2 10 14C 在AB的垂直平分线上有一点C 且AB AC BC 6 10 2m 如果有一个电子在C点 它所受到的库仑力的大小和方向如何 思考问题 请分别求出A B对C的作用力的大小 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 解析 答案 8 0 10 21N方向平行于AB向左 探究一 探究二 问题探究 名师精讲 典例剖析 库仑力的叠加原理当多个带电体同时存在时 每两个带电体间的库仑力都遵守库仑定律 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 这就是库仑力的叠加原理 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 1 下列说法正确的是 A 点电荷就是体积很小的带电体B 点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体C 据可知 当r 0时F D 静电力常量的数值是由实验得出的解析 点电荷是带电体的理想化模型 实际带电体在体积和形状对问题的研究没有影响或影响不大时 都可以看作点电荷 选项A B错误 库仑定律仅适用于真空中的点电荷 当r 0时 任何带电体都不能再看作是点电荷 库仑定律不成立 基于库仑定律进行的分析也是错误的 选项C错误 静电力常量的数值是库仑通过扭秤实验得出的 答案 D 探究一 探究二 1 2 3 当堂检测 2 真空中有两个点电荷 它们之间的静电力为F 如果保持它们所带的电荷量不变 将它们之间的距离增大为原来的2倍 则它们之间作用力的大小等于 答案 D 探究一 探究二 1 2 当堂检测 3 如图所示 三个完全相同的金属小球a b c位于等边三角形的三个顶点上 a和c带正电 b带负电 a的电荷量比b的电荷量小 已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示 它应是 A F1B F2C F3D F4解析 据 同电相斥 异电相吸 规律 确定金属小球c受到a和b的静电力方向 考虑a的电荷量小于b的电荷量 故Fac与Fbc的合力只能为F2 选项B正确 答案 B 3