2019春高中物理 第1章 静电场 2 库仑定律课件 新人教版选修3-1.ppt

第一章 静电场 2库仑定律 课前预习 探究影响电荷间相互作用力的因素 mgtan 变大 变小 变小 变大 变大 变小 距离 电荷量 1 库仑力电荷间的 也叫做静电力 2 点电荷 1 点电荷是只有电荷量 没有 的理想化的模型 类似于力学中的 实际并不存在 2 特点 带电体间的距离比它们自身的大小 带电体的形状 大小及电荷分布状况对电荷间的 的影响可以忽略 库仑定律 相互作用力 大小 形状 质点 大得多 作用力 3 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F的大小 与它们的电荷量q1 q2的 成正比 与它们的距离r的 成反比 作用力的方向在它们的 上 2 表达式 F 其中静电力常量k N m2 C2 方向 在两点电荷的连线上 同种电荷 异种电荷 3 适用范围 乘积 二次方 连线 9 0 109 相斥 相吸 真空中的点电荷 1 实验装置库仑扭秤 如图所示 库仑的实验 距离r 电荷量q F q1q2 C 想一想 用干燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦一下 然后将两张塑料片靠近发现它们相互排斥 如图 通过此现象说明摩擦后的透明塑料片之间的相互作用力不是万有引力 试叙述你的理由 解析 理由一 透明塑料片互相排斥 而万有引力使物体相互吸引 显然这种排斥力不是万有引力 理由二 象透明塑料片这样质量小的物体之间存在的万有引力很小 我们一般无法观察到明显的受力情况 而摩擦后的塑料片之间的相互作用力可以明显观察到 显然不是万有引力 理由三 这种力的存在和大小取决于透明塑料片是否受到摩擦 万有引力与是否摩擦无关 因此这种力不是万有引力 课内探究 嫦娥三号 月球探测器发射升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电 如果这些静电没有及时导走 在研究 嫦娥三号 与地球 地球带负电 的静电力时 能否把 嫦娥三号 看成点电荷 为什么 提示 能 探究一对点电荷的理解 1 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 1 一个带电体能否看成点电荷 要看它本身的线度是否比它们之间的距离小得多 即使是比较大的带电体 只要它们之间的距离足够大 也可以视为点电荷 2 带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷 还与问题所要求的精度有关 在测量精度要求的范围内 带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时 带电体就可以看成点电荷 特别提醒 1 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 2 带电的物体能否看成点电荷 有时还要考虑带电体的电荷分布情况 D 解题指导 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来确定 解析 当带电体的大小和形状对它们间相互作用力的影响可忽略时 这个带电体可看作点电荷 带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定 与自身大小形状无具体关系 D正确 对点训练1 2017 安徽蚌埠五中 蚌埠十二中期中联考 关于点电荷的说法正确的是 A 点电荷的带电量一定是1 60 10 19CB 实际存在的电荷都是点电荷C 点电荷是理想化的物理模型D 大的带电体不能看成点电荷 C 解析 点电荷是将带电物体简化为一个带电的点 元电荷是电量的最小值 点电荷的值可以等于元电荷 也可以是元电荷的整数倍 故A错误 在研究带电体间的相互作用时 若带电体的尺寸远小于它们之间的距离时 才可把带电体看成点电荷 并不是所有电荷都可以看成点电荷 故B错误 点电荷是理想化的物理模型 故C正确 大的带电体 在间距更大的情况下 可以看成是点电荷 故D错误 故选 C 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 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 探究二对库仑定律的理解 2 1 库仑定律的适用条件 1 真空中 2 静止点电荷 以上两个条件是理想化的 在空气中也近似成立 2 k值的确定库仑定律中的静电力常量k 只有在公式中的各量都采用国际单位时 才可以取k 9 0 109N m2 C2 3 静电力的确定方法静电力的大小计算和方向判断一般分开进行 1 大小计算 利用库仑定律计算大小时 不必将表示电性的正 负号代入公式 只代入q1 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 4 多个点电荷的静电力叠加对于两个以上的点电荷 其中每一个点电荷所受的总的静电力等于其他点电荷分别单独存在时对该电荷的作用力的矢量和 5 库仑力是 性质力 库仑力是电荷之间的一种相互作用力 具有自己的特性 与重力 弹力 摩擦力一样是一种 性质力 同样具有力的共性 例如两个点电荷之间的相互作用力也遵守牛顿第三定律 大小相等 方向相反 作用在同一直线上 在实际应用时 与其他力一样 受力分析时不能漏掉 对物体的平衡或运动起着独立的作用 6 库仑定律与万有引力定律的比较 BD 解题指导 解答本题应注意两点 1 两金属球可能带同种电荷 也可能带异种电荷 2 两相同金属球接触后平分总电量 对点训练2 2018 湖北华中师大附中高二上学期期末 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所带电荷量比b的小 若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 B 解析 小球c将受到小球a b的库仑力 由于a的电荷量比b的小 故Fac Fbc 对球c受力分析如图所示 根据平行四边形定则知Fac与Fbc的合力应偏向Fbc一侧 故选B 素养提升 库仑力作用下的平衡问题 A 解析 当Q3为负电荷 分别置于A左侧 A与B之间 B右侧时 三者受力情况如下表所示 当Q3为正电荷 分别置于A左侧 A与B之间 B右侧时 三者受力情况如下表所示