2019_20学年高中物理第一章电场第二节探究静电力课件粤教版.pptx

,第一章 电 场,第二节 探究静电力,1.知道点电荷的概念. 2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件.,学科素养与目标要求,物理观念：,1.经历探究实验过程，得出电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的定性关系. 2.了解库仑扭秤实验，体会实验的巧妙之处.,科学探究：,1.通过抽象概括建立点电荷这种理想化模型. 2.进一步了解控制变量法在实验中的作用. 3.会用库仑定律进行有关的计算.,科学思维：,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习,达标检测,课时对点练,预习新知 夯实基础,检测评价 达标过关,注重双基 强化落实,重点探究,启迪思维 探究重点,自主预习,1.定义：可以抽象成 的带电体. 2.特点 (1)本身的大小比它到其他带电体的距离 . (2)研究它与其他带电体的相互作用时，可以忽略电荷在带电体上的 . (3)点电荷是一种 的物理模型，和力学中的 模型一样，是一种科学的抽象.,一、点电荷,一个几何点,小得多,具体分布情况,质点,理想化,3.理想化模型：当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住 ，忽略 ，将研究对象抽象为理想模型，从而使问题的处理大为简化.,主要因素,次要因素,1.探究影响静电力大小的因素： (1)图1中，A为一固定的导体小球，B、C为相同的轻质导体小球. (2)实验原理： 轻质小球的 大小反映静电力的大小. 研究静电力与距离和电荷量的关系，要采用 法.,二、库仑定律,偏角,图1,控制变量,(3)实验探究： 使小球A、B、C带同种电荷且qBqC，使rACrAB，观察到小球B的偏角_ (选填“大于”“小于”或“等于”)小球C的偏角. 结论：q一定时，r越大，F越 ；r越小，F越 . 使A、B球带同种电荷，C球不带电，且保持rAB一定，让C球与B球接触后再移走C球，观察到B的偏角 . 结论：r一定时，q越小，F越 . 总结：静电力F的大小与带电体的电荷量q及带电体间的距离r都有关.q越 ，r越 ，则F越大；反之则F越小.,大于,小,大,变小,小,大,小,2.库仑定律： (1)内容：在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成 ，跟它们间的距离的二次方成 .作用力的方向在 上. (2)公式：F 其中k9.0109 Nm2/C2，叫静电力常量. (3)适用条件： ； .,正比,反比,它们的连线,真空中,点电荷,1.判断下列说法的正误. (1)探究电荷间的作用力与某一因素的关系时，必须采用控制变量法.( ) (2)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷.( ) (3)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷.( ) (4)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. ( ),即学即用,2.真空中两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果将两个点电荷的距离增大为原来的4倍，电荷量都增大为原来的2倍.它们之间静电力的大小变为原来的 _倍.,重点探究,1.点电荷 (1)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)带电体能否看成点电荷视具体问题而定，不能单凭它的大小和形状下结论.如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略，此时带电体就可以看成点电荷.,一、库仑定律的理解与应用,2.库仑定律 (1)库仑定律只适用于真空中点电荷之间的相互作用，一般没有特殊说明的情况下，都可按真空来处理. (2)当r0时，电荷不能再看成点电荷，库仑定律不再适用. (3)两个规则的带电球体相距比较近时，电荷的分布会发生改变，库仑定律不再适用. (4)两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律.不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大.,例1 下列说法中正确的是 A.点电荷就是体积小的带电体 B.带电荷量少的带电体一定可以视为点电荷 C.大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷 D.根据库仑定律表达式F ，当两电荷之间的距离r0时，两电荷之间的库 仑力F,解析 点电荷不能理解为体积很小的带电体，也不能理解为电荷量很少的带电体.同一带电体，如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时，就不能看成点电荷，而研究它与离它很远的电荷间的作用力时，就可以看成点电荷，带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，A、B错误，C正确. 两电荷距离r0时，不能看做点电荷，库仑定律不再适用，D错误.,例2 甲、乙两导体球，甲球带有4.81016 C的正电荷，乙球带有3.21016 C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径均远小于10 cm.(结果保留三位有效数字) (1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？,解析 因为两球的半径都远小于10 cm，因此可以作为两个点电荷考虑.,答案 1.381019 N 引力,两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力.,(2)如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？,解析 如果两个导体球完全相同，则接触后电荷量先中和后平分，,答案 5.761021 N 斥力,(3)将两个体积不同的导体球相互接触后再放回原处，还能求出其作用力吗？,解析 由于两球不同，分开后分配的电荷量将不相等，因而无法知道电荷量的大小，也无法求出两球间的作用力.,答案 不能,点拨：用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷q1、q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入即可；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别.,二、库仑力的叠加,1.对于三个或三个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的库仑力，等于其余所有点电荷单独对它作用产生的库仑力的矢量和. 2.电荷间的单独作用符合库仑定律，求各库仑力的矢量和时应用平行四边形定则.,例3 如图2所示，分别在A、B两点放置点电荷Q121014 C和Q22 1014 C.在AB的垂直平分线上有一点C，且ABACBC6102 m.如果有一电子静止放在C点处，则它所受的库仑力的大小和方向如何？,答案 见解析,图2,解析 电子带负电荷，在C点同时受A、B两点电荷的作用力FA、FB，如图所示.,同理可得：FB8.01021 N. 由矢量的平行四边形定则和几何知识得静止放在C点的电子受到的库仑力FFAFB8.01021 N，方向平行于AB连线由B指向A.,针对训练 (2018德州市期末)如图3所示，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab8 cm、ac6 cm、bc10 cm，小球c所受库仑力合力的方向平行于ab的连线斜向下.关于小球a、b的电性及所带电荷量比值的绝对值n，下列说法正确的是,图3,解析 由题意知b37，a90，由小球c所受库仑力合力的方向知a、b带异号电荷，小球a、b对小球c的作用力如图所示.,达标检测,1,2,3,4,1.(对点电荷的理解)(多选)下列说法中正确的是 A.点电荷是一种理想化模型，真正的点电荷是不存在的 B.点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体 C.两带电荷量分别为Q1、Q2的球体间的作用力在任何情况下都可用公式F D.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 对所研究问题的影响是否可以忽略不计,解析 点电荷是一种理想化模型，实际中并不存在.一个带电体能否看成点电荷不是看其尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究问题的影响能否忽略不计，A、D对.,1,2,3,4,2.(库仑定律的理解)(2018南平市检测)关于库仑定律，下列说法正确的是 A.库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积最小的带电体 B.根据F 当两个带电体间的距离趋近于零时，库仑力将趋向无穷大 C.带电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到 的静电力的3倍 D.库仑定律的适用条件是：真空和静止点电荷,1,2,3,4,解析 如果带电体的形状、大小以及电荷分布对所研究问题的影响可以忽略不计，则可将它看做点电荷，故A错误. 两个带电体间的距离趋近于零时，带电体已经不能看成点电荷了，F 不再适用，故B错误. 根据牛顿第三定律得：B受到的静电力和A受到的静电力大小相等，故C错误. 库仑定律的适用条件是：真空和静止点电荷，故D正确.,1,2,3,4,3.(库仑定律的应用)真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球A和B(可视为点电荷)，分别固定在两处，它们之间的静电力为F.用一个不带电的同样金属球C先后与A、B球接触，然后移开球C，此时A、B球间的静电力为,1,2,3,4,解析 假设金属小球A、B开始时带电荷量为Q，A、B小球间距为r，,1,2,3,4,4.(库仑力的叠加)如图4所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量同种点电荷QA、QB，QAQBQ，求在顶点C处带电荷量为QC的正点电荷所受的静电力.,图4,1,2,3,4,解析 正点电荷QC在C点的受力情况如图所示，QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其他电荷的存在而改变，仍然遵循库仑定律.,因为QAQBQ，所以FAFB，,课时对点练,一、选择题 考点一 对库仑定律的理解 1.(多选)对于库仑定律，下列说法正确的是 A.凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F B.两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律 C.相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大 小一定相等 D.当两个半径为r的带电金属球中心相距为2r时，对于它们之间的作用力大小， 只取决于它们各自所带的电荷量多少,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 由库仑定律的应用条件可知，A选项正确； 两带电小球距离非常近时，带电小球不能视为点电荷，库仑定律不再适用，故B选项错误； 由牛顿第三定律可知，相互作用的两个点电荷之间的作用力总是大小相等的，故C选项正确； 当带电小球之间的距离较近时，不能看成点电荷，它们之间的作用力不仅跟距离和电荷量多少有关，还跟带电体所带电荷电性有关，故D选项错误.,2.如图1所示，两个带电球，大球的电荷量大于小球的电荷量，可以肯定 A.两球都带正电 B.两球都带负电 C.大球受到的静电力大于小球受到的静电力 D.两球受到的静电力大小相等,1,2,3,4,5,6,7,8,图1,解析 两个带电球之间存在着排斥力，故两球带同号电荷，可能都带正电，也可能都带负电，故A、B项均错； 由牛顿第三定律知，两球受到的静电力大小相等，故C项错，D项对.,考点二 库仑定律的简单应用 3.(2018东北师大附中高二上期中)两个点电荷所带电荷量分别为2Q和4Q.在真空中相距为r，它们之间的静电力为F.现把它们的电荷量各减小一半，距离减小为 .则它们间的静电力为,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 由库仑定律可得原来两点电荷之间的静电力为：,1,2,3,4,5,6,7,8,故A正确，B、C、D错误.,4.(2018人大附中高二上期中)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.601,1,2,3,4,5,6,7,8,考点三 库仑力的叠加 5.如图2所示，在一条直线上的三点分别放置QA3109 C、QB4109 C、QC3109 C的A、B、C点电荷，则作用在点电荷A上的库仑力的大小为 A.9.9104 N B.9.9103 N C.1.17104 N D.2.7104 N,1,2,3,4,5,6,7,8,图2,解析 A受到B、C点电荷的库仑力如图所示，,规定沿这条直线由A指向C为正方向，则点电荷A受到的合力大小为FAFBAFCA(1.081039105) N9.9104 N，故选项A正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,根据库仑定律有,6.如图3所示，直角三角形ABC中B30，点电荷A、B所带电荷量分别为QA、QB，测得在C处的某正点电荷所受静电力方向平行于AB向左，则下列说法正确的是 A.A带正电，QAQB18 B.A带负电，QAQB18 C.A带正电，QAQB14 D.A带负电，QAQB14,图3,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 要使C处的正点电荷所受静电力方向平行于AB向左，该正点电荷所受力的情况应如图所示，所以A带负电，B带正电. 设AC间的距离为L，则BC间的距离为2L.,1,2,3,4,5,6,7,8,二、非选择题 7.(2018潍坊市期末)如图4所示，abc处在真空中，边长分别为ab5 cm，bc3 cm，ca4 cm.三个带电小球固定在a、b、c三点，电荷量分别为qa6.41012 C，qb2.71012 C，qc1.61012 C.已知静电力常量k9.0109 Nm2/C2，求c点小球所受库仑力的大小及方向.,图4,1,2,3,4,5,6,7,8,答案 7.21011 N，方向平行于