高中物理 1.2 探究电荷相互作用规律课件 沪科版选修31.ppt

第2课时探究电荷相互作用规律 课前自主学习 一 库仑定律1 库仑定律 真空中两个静止的点电荷之间相互作用力的大小 跟它们的电荷量q1与q2的乘积成 跟它们的距离r的平方成 作用力的方向在它们的 1 电荷间的相互作用力称为静电力或 2 库仑定律适用于真空中两个静止的点电荷 在空气中也 知识梳理 正比 反比 连线上 库仑力 近似成立 近似成立 3 如果存在多个点电荷时 某点电荷受的静电力是其他所有点电荷单独对其作用的静电力的 2 点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多 以至带电体的形状 大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以 时 这样的带电体就可以看作带电的点 叫做点电荷 特点 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 2 一个带电体能否看作点电荷 是相对于具体问题而言的 不能单凭其 确定 矢量和 忽略不计 并不存在 大小和形状 二 库仑的实验1 用库仑扭秤做实验时 改变两个球之间的距离 记录每次悬丝扭转的角度 便可找到力f与距离r的关系 力f与距离r的二次方成 即2 电荷间的作用力与电荷量的关系 力f与q1和q2的乘积成 即f q1q2 库仑定律的表达式 反比 正比 1 在国际单位制中 电荷量的单位是库仑 c 力的单位是 距离的单位是 2 k是静电力常量 k 其意义是 两个电荷量为1c的点电荷 在真空中相距1m时 相互作用力是 n 米 m 牛顿 n 9 0 109n m2 c2 9 0 109 1 下列关于点电荷的说法正确的是 a 点电荷可以是带电荷量很大的带电体b 带电体体积很大时不能看成点电荷c 点电荷所带电荷量可能是2 56 10 20cd 大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷答案 ad 基础自测 答案 c 3 关于静电力常量 下列说法中正确的是 a 由k f r2 q1q2可知 当两个点电荷之间的距离r越大 两个点电荷电量的乘积q1q2越小时 静电力常量k的值就越大b k是一个无单位的常数c 因为静电力有方向 所以k是一个矢量d k在数值上等于两个1c的点电荷相距1m时的相互作用力的大小 解析 k是一个常数 与q和r无关 与q和r所选的单位制有关 若各量都选用国际单位制中的单位时 则k 9 0 109n m2 c2 故选项d正确 答案 d 4 有三个完全一样的金属小球a b c a带电荷量为7q b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倍 解析 由库仑定律知 开始时a b两球间的作用力 课堂互动探究 点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多 以至带电体的形状 大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时 这样的带电体就可以看作带电的点 叫做点电荷 1 点电荷具有相对意义 带电体的尺寸不一定很小 带电荷量也不一定很小 应视具体问题而定 2 点电荷是一种科学的抽象 真正的点电荷是不存在的 这个特点类似于力学中的质点 对点电荷的理解 3 一个带电体能否看作点电荷 是相对于具体问题而言的 不能单凭其大小和形状确定 例如 一个半径为10cm的带电圆盘 如果考虑它和相距10m处某个电子的作用力 就完全可以把它看作点电荷 而如果这个电子离带电圆盘只有1mm 那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面 例1 关于点电荷的说法 正确的是 a 只有体积很小的带电体 才能看作点电荷b 体积很大的带电体一定不能看作点电荷c 点电荷一定是电荷量很小的带电体d 两个带电的金属小球 不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理 解析 在研究带电体间的相互作用时 如果带电体本身的线度远小于它们之间的距离 带电体本身的大小 对我们所讨论的问题影响甚小 相对来说可把带电体视为一几何点 并称它为点电荷 但点电荷本身的线度不一定很小 它所带的电荷量也可以很大 点电荷这个概念与力学中的 质点 类似 a b c选项均不对 d选项正确 答案 d 题后反思 点电荷概念的理解可以参照质点概念的理解 一个电荷能不能看成点电荷 并不是取决于这个带电体的绝对体积 而是取决于自身的大小和体积对所研究的问题有没有影响 关于点电荷 以下说法正确的是 a 足够小的电荷 就是点电荷b 一个电子 不论在何种情况下均可视为点电荷c 点电荷是一种理想化的模型d 一个带电体能否看成点电荷 不是看它尺寸的绝对值 而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计答案 cd 1 内容 真空中两个静止的点电荷间的作用力f的大小 跟它们的电荷量q1 q2的乘积成正比 跟它们的距离r的二次方成反比 作用力的方向沿着它们的连线 同种电荷相斥 异种电荷相吸 库仑定律 3 方向 在两点电荷的连线上 4 适用范围 适用于真空中两点电荷间的相互作用 对于不能看成点电荷的带电体不能直接利用库仑定律求解 但我们可以用一组点电荷代替实际带电体 从而完成问题的求解 例2 两个半径为r的带电金属球体所带电荷量分别为q1和q2 当两球心相距3r时 相互作用的静电力的大小为 答案 d 题后反思 库仑定律适用于点电荷 对于带电球体 由于电荷间的相互作用会使电荷分布不均匀 这点与万有引力不同 应引起注意 如图1 2 1所示 两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上 两球面最近距离为r 带等量异种电荷 电荷量绝对值均为q 两球之间的静电力为 答案 b 图1 2 1 物体处于平衡的条件 f合 0 每个电荷都处于平衡 则每个电荷受到其它两个电荷对它的库仑力等大反向 判断三个点电荷受库仑力作用下的平衡 图1 2 2 例3 如图1 2 2所示 q1 q2 q3分别表示在一条直线上的三个点电荷 已知q1与q2之间的距离为l1 q2与q3之间的距离为l2 且每个电荷都处于平衡状态 1 如q2为正电荷 则q1为 电荷 q3为 电荷 2 q1 q2 q3三者电量大小之比是 解析 1 已知三点电荷在一直线上 且每个电荷都处于平衡状态 如q2带正电荷 q1和q3必带负电 2 由力的平衡条件和库仑定律有 题后反思 根据库仑定律和力的平衡条件 可推出三个自由点电荷平衡的条件是 三个电荷在同一直线上 位于中间的电荷带电量最小 与两侧电荷异号 并靠近两侧电荷中带电量较小的那一个 概括