江苏省淮安市涟水中学高中物理 1.2 库仑定律课件 新人教版选修31.ppt

2 库仑定律 一 库仑定律1 探究影响电荷间相互作用力的因素 mgtan 变大 变大 变小 变小 变大 变大 变小 距离 电荷量 2 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 与它们的成反比 作用力的方向在它们的连线上 2 公式 3 适用条件 在中 4 静电力常量公式中的比例常数k 叫做静电力常量 在国际单位制中 k 9 0 109n m2 c2 其意义是两个电荷量是1c的点电荷在真空中相距1m时 相互作用力是9 0 109n 正比 距离的二次方 真空 点电荷 5 点电荷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 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成带电的点 叫做点电荷 特别提醒 点电荷是只有电荷量 没有大小 形状的理想化模型 形状 反比 正比 二 库仑的实验 1 对点电荷的理解 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 是一种科学的抽象 其建立过程反映了一种分析处理问题的思维方式 2 实际的带电体在满足一定条件时可近似看做点电荷 一个带电体能否看成点电荷 不能单凭其大小和形状确定 也不能完全由带电体的大小和带电体间的关系确定 关键是看带电体的形状和大小对所研究的问题有无影响 若没有影响 或影响可以忽略不计 则带电体就可以看做点电荷 3 点电荷 带电体 元电荷的比较 下面关于点电荷的说法正确的是 a 只有体积很小的带电体才能看成是点电荷b 体积很大的带电体一定不能看成是点电荷c 当两个带电体的大小远小于它们间的距离时 可将这两个带电体看成是点电荷d 一切带电体都可以看成是点电荷解析 本题考查对点电荷的理解 带电体能否看做点电荷 和带电体的体积无关 主要看带电体的体积对所研究的问题是否可以忽略 如果能够忽略 则带电体可以看成是点电荷 否则就不能 答案 c 2 库仑定律的正确理解和应用 1 库仑定律只适用于计算真空中两个点电荷间的相互作用力 空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计算 2 应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的正 负号代入公式中 只将其电荷量的绝对值代入公式中算出力的大小 力的方向根据同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引的原则另行判断 各物理量要统一用国际单位 只有采用国际单位时 k的值才是9 0 109n m2 c2 库仑力具有力的一切性质 可以与其他力合成 分解 可以与其他力平衡 可以产生加速度 两点电荷间的库仑力是一对相互作用力 遵从牛顿第三定律 3 规律辨析 如下图所示 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b 其壳层的厚度和质量分布均匀 将它们固定于绝缘支座上 两球心间的距离为l为球半径的3倍 若使它们带上等量异种电荷 使其电荷量的绝对值均为q 那么关于a b两球之间的万有引力f引和库仑力f库的表达式正确的是 答案 d 1 能否说 大的带电体一定不能看成点电荷 小的带电体一定能看成点电荷 提示 不能 一个带电体能否看成点电荷 并不在于它体积的大小 而是应具体问题具体分析 即使是大的带电体 在一定条件下 也可以看成点电荷 小的带电体 在一定条件下也不一定能看成点电荷 3 库仑力和学过的重力 弹力 摩擦力是并列的吗 它具有力的一切性质吗 提示 1 库仑力也称为静电力 它具有力的共性 2 两点电荷之间的作用力是相互的 其大小相等 方向相反 3 库仑力在合成分解时遵守平行四边形定则 有三个完全一样的球a b c a球带电荷量为7q b球带电荷量为 q c球不带电 将a b两球固定 然后让c球先跟a球接触 再跟b球接触 最后移去c球 则a b球间的作用力变为原来的多少 思路点拨 求解此题应把握以下三点 1 先据库仑定律写出原来a b间库仑力的表达式 2 据电荷均分原理确定接触后a b的带电量 3 再据库仑定律写出现在a b间的库仑力 答案 c 如右图所示 悬挂在o点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球a 在两次实验中 均缓慢移动另一带同种电荷的小球b 当b到达悬点o的正下方并与a在同一水平线上 a处于受力平衡时 悬线偏离竖直方向的角度为 若两次实验中b的电荷量分别为q1和q2 分别为30 和45 则q2 q1为 答案 c 反思总结 力电综合题 可以归纳为 电学问题 力学方法 只是把库仑力当作一个服从库仑定律的普通力就可以了 其在效果上 和重力 弹力 摩擦力等一样遵循力学规律 跟踪发散 2 1 如下图所示 在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q q 0 的相同小球 小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接 当3个小球处在静止状态时 每根弹簧长度为l 已知静电力常量为k 若不考虑弹簧的静电感应 则每根弹簧的原长为 答案 c 有两个带正电的小球 电荷量分别为q和9q 在真空中相距l 如果引入第三个小球 恰好使得3个小球只在它们相互的静电力作用下都处于平衡状态 第三个小球应带何种电荷 应放在何处 电荷量又是多少 思路点拨 求第三个小球的位置和电量时 可按以下思路进行 解析 没有引入第三个小球前 两球之间存在斥力作用 f21和f12 它们互为作用力和反作用力 欲使两球平衡 则必须受到f31和f32这两个力作用 而这两个力是由引入的第三个带电小球施加的 因此第三个小球应放在这两球之间 且带负电 如图所示 反思总结 三个电荷在同一直线上只受库仑力处于平衡状态的规律 1 三个电荷的位置关系是 同性在两边 异性在中间 或记为 两同夹一异 2 三个电荷中 中间电荷的电荷量最小 两边同性电荷中哪个的电荷量小 中间异性电荷距哪个近一些 或可记为 两大夹一小 近小远大 跟踪发散 3 1 如右图所示 同一直线上的三个点电荷q1 q2 q3恰好都处于平衡状态 除相互作用的静电力外不受其他外力作用 已知q1 q2间的距离是q2 q3间距离的2倍 下列说法正确的是 a q1 q3为正电荷 q2为负电荷b q1 q3为负电荷 q2为正电荷c q1 q2 q3 36 4 9d q1 q2 q3 9 4 36 答案 abc 1 下列关于点电荷的说法中 正确的是 a 带电球体一定可以看成点电荷b 直径大于1cm的带电球体一定不能看成点电荷c 直径小于1cm的带电球体一定可以看成点电荷d 点电荷与质点都是理想化的模型解析 点电荷与质点都是为研究问题而理想化的模型 只要其体积 形状不影响研究的问题就可以理想化 故d正确 能否看成点电荷并不是依据电荷本身的大小和形状 故a b c错 答案 d 2 真空中有两个点电荷q和q 它们之间的库仑力为f 下列的哪些做法可以使它们之间的库仑力变为1 5f a 使q的电荷量变为2q 使q的电荷量变为3q 同时使它们的距离变为原来的2倍b 使每个电荷的电荷量都变为原来的1 5倍 距离也变为原来的1 5倍c 使其中一个电荷的电荷量变为原来的1 5倍 距离也变为原来的1 5倍 答案 a 答案 a 4 如下图所示 有三个点电荷a b c位于一个等边三角形的三个顶点上 已知a b都带正电荷 a所受b c两个电荷的静电力的合力如图中fa所示 那么可以判定点电荷c所带电荷的电性为 a 一定是正电b 一定是负电c 可能是正电 也可能是负电d 无法判断 解析 因a b都带正电 所以表现为斥力 即b对a的作用力沿ba的延长线方向 而不论c带正电还是带负电 a和c的作用力方向都必须在ac连线上 由平行四边形定则