2018年高中物理第一章静电场1.2库仑定律的适用条件学案新人教版.docx
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2018年高中物理第一章静电场1.2库仑定律的适用条件学案新人教版.docx
库仑定律的适用条件一、考点突破:知识点考纲要求题型说明库仑定律的适用条件 1. 掌握库仑定律的内容及表达式;2. 理解库仑定律的适用条件;3. 会根据库仑定律计算点电荷之间的库仑力。选择题计算题库仑定律是高中阶段重要的平方反比定律,是静电力计算的基本公式,通常在力的平衡知识中进行考查,属于高频考点,命题形式为选择题或计算题。二、重难点提示: 重点:1. 库仑定律的内容及表达式; 2. 点电荷之间的库仑力。难点:库仑定律的适用条件。一、点电荷概念:当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看做带电的点,叫做点电荷。二、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,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。2. 表达式:Fk,式中k9.0×109 N·m2/C2,叫作静电力常量。 3. 适用条件:真空中的点电荷。(1)在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式。(2)当两个带电体的间距远大于其本身的大小时,可以把带电体看成点电荷。三、对库仑定律的理解和应用1. 电荷的分配规律(1)两个相同的导体球,一个带电,一个不带电,接触后电荷量平分。(2)两个相同导体球带同种电荷,先接触再分离,则其电荷量平分。(3)两个相同导体球带异种电荷,先接触再分离,则其电荷量先中和再平分。2. 对库仑定律的深入理解(1)Fk,r指两点电荷间的距离。对可视为点电荷的两个均匀带电球,r为两球心间距。(2)当两个电荷间的距离r0时,电荷不能视为点电荷,它们之间的静电力不能认为趋于无限大。(3)用公式计算式库仑力时电荷量均代绝对值,方向根据同斥异吸判断。例题1 使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上3Q和5Q的电荷后,将它们固定在相距为a的两点,它们之间库仑力的大小为F1.现用绝缘工具使两小球相互接触后,再将它们固定在相距为2a的两点,它们之间库仑力的大小为F2.则F1与F2之比为()A. 21 B. 41 C. 161 D. 601思路分析:两个完全相同的金属小球相互接触并分开后,带电荷量均变为Q,距离变为原来的两倍,根据库仑定律可知选项D正确。答案:D例题2 如图所示,一个均匀的带电圆环,带电荷量为Q,半径为R,放在绝缘水平桌面上。圆心为O点,过O点作一竖直线,在此线上取一点A,使A到O点的距离为R,在A点放一检验电荷q,则q在A点所受的库仑力为()A. ,方向向上B. ,方向向上C. ,方向水平向左 D. 不能确定思路分析:先把带电圆环分成若干个小部分,每一小部分可视为一个点电荷,各点电荷对检验电荷的库仑力在水平方向上相互抵消,竖直方向上的电场力大小为,方向向上,故选B. 答案:B例题3 两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球,并悬挂在O点,当两个小球静止时,它们处在同一水平面上,两细线与竖直方向间的夹角分别为、,<,如图所示。现将两细线同时剪断,则()A. 两球都做匀变速运动B. 两球下落时间相同C. 落地时两球水平位移相同D. a球落地时的速度小于b球落地时的速度思路分析:当两小球静止时,设两球之间的库仑力大小为F,则有Fmagtan mbgtan ,因为<,所以有ma>mb.将两细线同时剪断后,两球在竖直方向都做自由落体运动,下落时间相同,B正确。水平方向,库仑力逐渐变小,两球在库仑力作用下做变加速直线运动,A错误。由a可知,加速度aa<ab,所以两球落地时水平位移xa<xb,落地速度va<vb,C错误,D正确。答案:BD【方法提炼】割补法解决带电体的电场力问题 在应用库仑定律解题时,由于其适用条件是点电荷,所以造成了一些非点电荷(即带电体)问题中的求解困难,对于环形或球形缺口问题用“割补法”分析非常有效 。满分训练:如图所示,一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电量为+Q的电荷,另一电荷量为+q的点电荷放在球心O上,现在球壳上N处挖去半径为r(r<<R)的一个小圆孔,则此时置于球心的点电荷所受力的大小为_(已知静电力常量为k),方向为_.思路分析:根据对称性,未挖去前q所受合力为零,可以把球面看成两部分,即:挖去的小平面和剩余部分,两部分对q的合力为零,挖去部分可以看成点电荷,电荷量为,对q的库仑力为由受力平衡可得:剩余部分对q的作用力,方向沿ON方向。答案: 沿ON方向