高中物理1.2　电荷间的相互作用 课件（鲁科选修1-1）

欢迎进入物理课堂 1 2电荷间的相互作用 课标定位 学习目标 1 知道点电荷的概念 知道点电荷是一种理想化的模型 认识理想化模型 了解理想化方法在物理学研究中所起的作用 2 知道验电器的构造和工作原理 会使用验电器来检验带电体所带电荷的多少 3 知道库仑的扭秤实验 认识物理实验在物理学中的地位和作用 4 了解电荷间的相互作用规律 知道库仑定律 能利用库仑定律计算真空中静止的两点电荷间的相互作用力 5 了解类比方法 知道类比方法在物理学发展中所起的作用 重点难点 1 知道点电荷 理解点电荷是一种理想化模型 2 知道库仑定律 能灵活应用库仑定律解决两点电荷间的相互作用力 课前自主学案 一 电荷量与点电荷1 电荷量 电荷量指物体所带 的多少 单位是库仑 简称库 符号C 2 点电荷 当两个带电体之间的距离比它们自身的尺度大得多时 带电体的 和电荷量分布对相互作用力的影响就小到可以忽略不计 在这种情况下 我们就可以把带电体简化为一个点 并称之为点电荷 点电荷是一种 的物理模型 实际上并不存在 电荷 形状 大小 理想化 思考感悟点电荷所带电量一定很小吗 提示 不一定 能否看成点电荷与所带电量无关 二 电荷量的检验1 验电器 是一种最简单的检验物体是否 并能粗略判断所带电荷量多少的仪器 2 验电器的构造 一根一端装有光滑金属球的 通过橡胶塞插入玻璃瓶内 在杆的下端连上两片金属箔 如图1 2 1所示 带电 金属杆 图1 2 1 三 库仑定律1 内容 在真空中两个静止的点电荷间相互作用的库仑力跟它们 的乘积成正比 跟它们 的平方成反比 作用力的方向在它们的连线上 2 公式 F电 3 适用条件 库仑定律适用于 中的两点电荷 对可以视为点电荷的两个带电体间也可用库仑定律 电荷量 距离 真空 4 静电力常量k 它是由 决定的 在国际单位制中 k 9 0 109N m2 C2 它的单位为导出单位 k的物理意义是当两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时 相互作用力是 单位制 9 109N 核心要点突破 一 点电荷与电荷量的认识1 点电荷是无尺寸 无形状但有电荷量的一个理想化模型 在实际测量中 只有当带电体间的距离比它们自身的尺寸大得多 以至于带电体的形状和尺寸对相互作用的影响可以忽略不计时 带电体才可以视为点电荷 类似于力学中的质点 2 一个带电体能否被视为点电荷完全取决于自身的几何形状大小与带电体之间的距离的比较 与带电体的大小无关 带电体很小 不一定可视为点电荷 带电体很大 也不一定不能视为点电荷 例如研究相距很远的两个带电球之间的相互作用力时 不管球有多大 只要它们之间的距离比球的直径大得多就可以把带电球视为点电荷 再如研究质子中的夸克问题 质子虽然很小很小 但也不能当做点电荷来处理 3 电荷量 物体所带电荷的多少 简称电量 其符号是Q或q 国际单位制中电荷量的单位是库仑 符号为C 在实验室中可以用验电器来检验物体是否带电 并可以粗略判断所带电荷量的多少 带电体接触金属球时 带电体上的电荷转移到金属球 金属杆及金属箔上 使金属箔片带同种性质的电荷 相互间存在斥力作用而张开一定角度 带电体带的电荷量越多 金属箔片的张角越大 反之张角越小 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 2011年福州高二检测 关于点电荷 下列说法中不正确的是 A 点电荷是一个带有电荷的几何点 它是实际带电体的抽象 是一种理想化的模型B 点电荷自身不一定很小 所带电荷不一定很少C 体积小于1mm3的带电体就是点电荷D 体积大的带电体 只要满足一定的条件也可以看成点电荷 解析 选C 点电荷是实际的带电体在一定条件下抽象出的一个理想化模型 这个条件是带电体大小和形状在研究问题中对相互作用力的影响可以忽略不计 2 注意应用库仑定律计算两点电荷间的作用力时 电荷符号不必代入 只计算其量值 电荷的电性只影响库仑力的方向 而相互作用力的方向根据同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引来判断 3 库仑力具有力的共性 如两点电荷间的相互作用力也遵守牛顿第三定律 某个点电荷受几个点电荷作用时 用矢量合成法则求出合力 4 注意代入数据时 要统一单位 各量必须都采用国际单位制 特别提醒 库仑力是一种性质力 类似于力学中的万有引力 在应用时与其它性质力一样 受力分析时不要漏掉 其大小与距离和电荷量的乘积有关 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 两个点电荷甲和乙同处于真空中 1 甲的电荷量是乙的电荷量的4倍 则甲对乙的作用力与乙对甲的作用力的大小 2 若把每个电荷的电荷量都增加为原来的2倍 那么它们之间的相互作用力变为原来的 倍 3 若保持电荷量不变 而将距离增加为原来的4倍 那么它们之间的作用力变为原来的 4 若保持其中一个电荷量不变 而另一个电荷量增加为原来的4倍 为使其相互作用力不变 则它们之间的距离将变为原来的 倍 5 把每个电荷的电荷量都增加为原来的4倍 那么它们之间的距离必须变为原来的 倍 才能使其间的相互作用力不变 课堂互动讲练 如图1 2 2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 电荷量均为Q 两球间的静电力为下列选项中的哪一个 图1 2 2 答案 B 误区警示 本题若不考虑到库仑定律的适用条件 很容易根据库仑定律计算选择A 实际上在本题中两球不符合简化成点电荷的条件 因此不能用库仑定律计算 真空中有两个静止的点电荷 相距18cm 其中Q1带正电 电荷量为1 8 10 12C 它们之间的引力F 1 0 10 12N 求Q2所带的电荷量及电性 答案 2 0 10 12C负电变式训练在真空中有两个点电荷 其中一个电荷的电荷量是另一个电荷的4倍 当它们相距0 05m时 相互斥力为1 6N 当它们相距0 1m时 相互斥力为 N 那么 这两个点电荷的电荷量分别为 C和 C 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