高考物理总复习 第7章 第1课时 电荷守恒定律 库仑定律课件.ppt

第1课时电荷守恒定律库仑定律 导学目标 1 能利用电荷守恒定律进行相关判断 2 会解决库仑力参与的平衡及动力学问题 一 电荷守恒定律 基础导引 如图1所示 用绝缘细线悬挂一轻质小球b 并且b球表面镀有一层金属膜 在靠近b球旁有一金属球a 开始时a b均不带电 若给a球带电 则会发生什么现象 图1 答案 a吸引b 接触后 再把b排斥开 解析 a球带电 b由于静电感应 靠近a侧出现与a异种电荷 远离a侧出现与a同种电荷 虽然在b上感应电荷等量异号 但由于异种电荷距a球近 所以表现为a对b有引力作用 当a吸引b且接触后 使a b带上同种电荷 呈现斥力 由于相互排斥而分开 知识梳理 1 物质的电结构 构成物质的原子本身包括 的质子和 的中子构成 核外有带 的电子 整个原子对外表现为 2 元电荷 最小的电荷量 其值为e 其他带电体的电荷量皆为元电荷的 带正电 不带电 原子核 负电 电中性 1 60 10 19c 整数倍 3 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不能创造 也不能消灭 它们只能从一个物体 到另一个物体 或者从物体的一个部分 到另一个部分 在转移过程中 电荷的代数和 2 起电方式 感应起电 3 带电实质 物体带电的实质是 转移 转移 不变 摩擦起电 接触起电 得失电子 答案 同种电荷电荷量平均分配 异种电荷先中和后平分 知识梳理 1 点电荷 是一种理想化的物理模型 当带电体本身的 和 对研究的问题影响很小时 可以将带电体视为点电荷 大小 形状 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 作用力的方向在它们的 上 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 2 公式 f 其中比例系数k叫作静电力常量 k 9 0 109n m2 c2 3 适用条件 正比 反比 连线 真空中 点电荷 3 库仑定律的理解 库仑定律的适用条件是真空中的点电荷 点电荷是一种理想化的物理模型 当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时 可以视其为点电荷而适用库仑定律 否则不能适用 答案 从数学角度分析是正确的 但从物理角度分析 这一结论是错误的 错误的原因是 当r 0时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件 何况实际电荷都有一定的大小 根本不会出现r 0的情况 也就是说当r 0时 已不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力了 考点解读 1 使物体带电的三种方法及实质摩擦起电 感应起电和接触带电是使物体带电的三种方法 它们的实质都是电荷的转移 实现电荷转移的动力是同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 考点一电荷守恒定律及静电现象 2 验电器与静电计的结构与原理玻璃瓶内有两片金属箔 用金属丝挂在一根导体棒的下端 棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出 如图3甲所示 如果把金属箔换成指针 并用金属作外壳 这样的验电器又叫静电计 如图3乙所示 注意金属外壳与导体棒之间是绝缘的 不管是静电计的指针还是验电器的箔片 它们张开角度的原因都是同种电荷相互排斥的结果 图3 典例剖析 例1使带电的金属球靠近不带电的验电器 验电器的箔片张开 下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况 正确的是 解析由于静电感应 当带电的金属球靠近不带电的验电器时 验电器达到静电平衡 近端 靠近金属球端 感应出异种电荷 远端 金属箔片 感应出同种电荷 答案b特别提醒电荷守恒定律是电学中的基本规律之一 对电荷守恒定律的考查每年都有 但往往渗透在各类电学题目中 很少单独考查 而对感应起电的考查难度不大 一般出现在选择题中 跟踪训练1一带负电绝缘金属小球被放在潮湿的空气中 经过一段时间后 发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了 这说明 a 小球上原有的负电荷逐渐消失了b 在此现象中 电荷不守恒c 小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了d 该现象是由于电子的转移引起的 仍然遵循电荷守恒定律 答案 cd 解析 带负电的金属小球在潮湿的空气中 经过一段时间后 小球上的负电荷 电子 被潮湿的空气导走了 但电荷转移的过程中 电荷守恒 故cd正确 2 三个自由点电荷的平衡问题 1 条件 两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零 或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等 方向相反 2 规律 三点共线 三个点电荷分布在同一条直线上 两同夹异 正负电荷相互间隔 两大夹小 中间电荷的电荷量最小 近小远大 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 答案c 跟踪训练2 2015 普宁模拟 绝缘细线的一端与一带正电的小球m相连接 另一端固定在天花板上 在小球m下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球n 在下列情况下 小球m能处于静止状态的是 答案 b 解析 m受到三个力的作用处于平衡状态 则绝缘细线的拉力与两个球的库仑力的合力必与m的重力大小相等 方向相反 其受力分析图如图所示 选项b正确 19 挖掘隐含条件寻求解题突破 答案6mg 方法提炼在审题过程中 不但要了解题目所描述的是什么物理现象 物理过程如何 求解什么问题 更重要的是要对题目文字和图象的关键之处仔细领会 从中获取有效信息 即所谓要挖掘题目中的隐含条件 对有些物理问题 能否快速正确地挖掘隐含条件可成为解题的关键 本题中 细管截面半径远小于半径r 表明小球做圆周运动的半径就是r 小球在最高点时恰好对细管无作用力 表明在最高点时小球所需向心力由重力和库仑力二力的合力提供 另外库仑力参与的动力学问题与牛顿运动定律中的动力学问题本质上是相同的 值得注意的两点是 1 列方程时 注意库仑力的方向 如本题中在最高点时向上 在最低点时向下 2 本题中 库仑力总与速度方向垂直 库仑力不做功 2 若中心电荷带电荷量在 1 问基