广东省河源市龙川县第一中学高中物理 第一章 探究静电力课件 新人教版选修31.ppt

受到牛顿的万有引力定律的启发 18世纪的科学家推测带电物体间的相互作用力也是跟距离的平方成反比的 18世纪末 法国科学家库仑通过实验总结出静止电荷间的相互作用力规律 即静电力的规律 人们把这一规律称为库仑定律 电荷间的作用力会跟哪些因素有关 第二节探究静电力 一 点电荷 点电荷本身的线度不一定很小 它所带的电量也可以很大 点电荷这个概念与力学中的 质点 类似 观察表明 带电体之间的相互作用力除与电荷量及相对位置有关外 还与带电体的形状有关 这大大增加了研究这一问题的复杂性 为了方便研究 物理学中引入了引入了点电荷这一物理概念 是一种理想模型 当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时 带电体可视为点电荷 我们还学过那些理想化模型 质点 在力学中 当一个物体的大小 形状与研究的问题关系不大时 我们可以忽略这些次要因素 而把物体当作一个仅有质量的点 以后 会学到 弹簧振子 单摆 理想气体 光线 等理想化模型 理想模型方法是物理学常用的研究方法 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主要因素 忽略次要因素 将研究对象抽象为理想模型 这样可以使问题的处理大为简化 地球能否看成质点 电荷量越大 作用力越大 距离越大 作用力越小 实验探究 猜想 q不变 r越小 偏角越大 力越大 r不变 q越小 偏角越小 力越小 实验方法 控制变量法 二 探究影响点电荷间相互作用的因素 三 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正比 跟它们间的距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 2 大小 3 方向 在两个电荷的连线上 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 4 适用条件 真空中的点电荷 k叫静电力常量 k 9 0 109n m2 c2 课堂训练1 b 两点电荷之间作用力为f 若保持电荷间的距离不变 一个点电荷的电荷量变为原来的2倍 另一个点电荷的电荷量不变 则库仑力变为原来的 a fb 2fc d 课堂训练2 思考题 当两个带电体之间的距离趋近于零时 库仑力将趋于无穷大吗 答 不 此时不能看成点电荷 c 课堂训练3 关于点电荷的下列说法中不正确的是 a 真正的点电荷是不存在的 b 点电荷是一种理想模型 c 足够小的电荷就是点电荷 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的问题的影响是否可以忽略不计 下列说法中正确的是 a 点电荷就是体积很小的电荷 b 点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 c 根据可知 当r0时 f d 静电力常量的数值是由实验得到的 d 课堂训练4 真空中有两个点电荷 它们之间的静电力为f 若将每个电荷的电量都加倍 同时使它们之间的距离减半 那么它们之间的静电力将变为a 16fb 4fc f 4d f 16 真空中有两个完全相同的导体球 它们带等量异种电荷 当它们的距离r时 库仑力为f 若将一个与它们完全相同的导体球分别与它们接触一下后移开 在保持它们之间的距离不变的情况下 它们之间的静电力将变为a 16fb 8fc f 8d f 16 a c 课堂训练5 课堂训练6 把质量为2克的带电小球a用细绳吊起来 若将带电小球b靠近a 当b球带电量qb 4 10 6库时 两个带电体恰在同一高度 且相距l 30厘米 绳与竖直方向的夹角为30 试求 1 a球所受的静电力大小 2 a球的带电量 1 16 10 2n2 9 10 6c 课堂训练7 c 课堂训练8 下列说法不正确的是 a 已知验电器上带正电荷后 验电器上的金箔张开了一定角度 如果用另一带电体接触验电器的金属球 金箔张角更大 则可以判定带电体一定带正电b 让两个带电体接触后分开 两个带电体都不带电 则两个带电体原来一定带等量异种电荷c 两个带电体之间的库仑力总是与它们所带电荷量的乘积成正比 与它们之间的距离的平方成反比d 两个点电荷间的相互作用力 不因第三个电荷的引入而发生变化 课堂训练9 若将c球放在a球左边 则c球应带负电 但由于fac fbc 不可能使a b两球同时静止 故不能将c球放在a球左边 若将c球放在a b球之间 则无论c球带何种电 都不可能使a b两球同时静止 故不能将c球放在a b球之间 若将c球放在b球右边 则c球应带正电 若c球到a b两球的距离合适 则可满足fac fbc 能使a b c三球同时静止 故应把c球放在b球右边 解 总结 三点共线 两同夹异 两大夹小 近小远大 两个带电量分别为q 4q的负电荷a b 在真空中相距l 现引入第三个点电荷c 能使三个电荷都处于静止状态 确定c的位置 电性及它的电荷量 第三个小球应放在电荷量为 q的右边 假设两个带负电的小球 电荷量为 q也在左边 相距为l 3 电荷量为 4 9q 一 两导体接触后电荷分配规律 完全相同的金属小球接触后电荷分配同种电荷 先相加再平分异种电荷 先中和再平分 两个带电量分别为q 4q的负电荷a b 在真空中相距l 现引入第三个点电荷c 能使三个电荷都处于静止状态 确定c的位置 电性及它的电荷量 例1 两个相同的金属小球 带电量之比为1 7 相距为r 两者相互接触后在放回原来的位置上 则它们间的库仑力可能为原来的 4 7b 3 7c 9 7d 16 7 cd 例2 两个带同种电荷的相同金属小球 两球距离远大于小球的直径 所带电量分别为q1 q2 现让它们接触后再放回原处 那么它们的相互作用与原来相比 a 可能变大b 可能变小c 可能不变d 以上三种都可能存在 q1 q2 ac 例3 有两个完全相同的带电小球 和 分别带电10 和 q 球心间距为r 将它们用绝缘支柱固定起来 现用第三个一样的不带电的金属球c反复不断地和a b轮流接触 最后移开c a b间的作用力变为原来的多少倍 9 10 不完全相同的金属物体接触后电荷分配规律 不一定均分 分配的比例与两个导体的大小及形状有关 如果两个导体的大小形状确定 则分配比例一定 二 含库仑力的共点力的平衡 分析方法与力学相同 1 确定对象 2 受力分析 3 合成或正交分解 4 运用平衡条件 例5 a b两个点电荷 相距为r a带有9q的正电荷 b带有4q的正电荷 1 如果a和b固定 应如何放置第三个点电荷c 才能使此电荷处于平衡状态 此时对c的电性及电量q有无要求 2 如果a和b是自由的 又应如何放置第三个点电荷 使系统处于平衡状态 此时对第三个点电荷c的电量q的大小及电性有无要求 a b 9q 4q 三 含库仑力的动力学问题 运用牛顿第二定律结合运动学公式求解 例7 如图 质量均为m的三个带电小球a b c 放置在光滑的绝缘水平面上 彼此相隔的距离为l l比球半径r大的多 b球带电量为qb 3q a球带电量为qa 6q 若在c