《静电力 库仑定律》课件1.ppt

第1章 第2节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 读教材 填要点 要点一 要点二 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 试身手 夯基础 要点三 1 知道点电荷概念 及其带电体可简化为点电荷模型的条件 2 理解库仑定律的内容 公式 适用条件 会用其求解点电荷间的作用力 3 知道静电力常量 了解库仑扭秤实验 4 通过对静电力与万有引力的对比 体会自然规律的多样性和统一性 读教材 填要点 一 静电力与点电荷模型1 点电荷物理学上把本身的比相互之间的距离的带电体叫做点电荷 2 静电力电荷之间存在的 也叫库仑力 关键一点 点电荷是一种理想化模型 两个带电体能否视为点电荷 要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多 而不是看物体本身有多大 线度 小得多 相互作用力 二 库仑定律1 内容真空中两个之间的相互作用力F的大小 跟它们的电荷量Q1 Q2的乘积成 跟它们的距离r的二次方成 作用力的方向沿着它们的连线 电荷相斥 异种电荷 点电荷 反比 同种 相吸 正比 2 公式F 3 静电力常量k 4 适用条件 1 空气中近似适用 2 9 0 109N m2 C2 真空中 点电荷 5 静电力叠加原理对于两个以上的点电荷 其中每一个点电荷所受的总的静电力 等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的 矢量和 关键一点 1 计算库仑力时 电荷量一般取绝对值 力的方向由电荷的性质确定 2 库仑定律只适用于真空中两个点电荷的相互作用 但两个均匀带电球体相距较远也可视为点电荷 r应指两球体的球心距 三 静电力与万有引力的比较 关键一点 对于微观粒子 相互之间的静电力要比它们之间的万有引力大得多 因此在研究微观粒子间的相互作用时 经常忽略万有引力的影响 1 关于点电荷 下列说法中正确的是 A 体积小的带电体B 球形带电体C 带电少的带电体D 大小和形状对作用力影响可忽略的带电体 试身手 夯基础 解析 带电体可视为点电荷的条件是本身线度比相互之间的距离小得多 即大小和形状对作用力影响可忽略的带电体 故D正确 答案 D 2 库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤 如图1 2 1所示 当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时 A和C之间的作用力使悬丝扭转 库仑扭秤实验的两个发现是 1 静电力F 2 静电力F 图1 2 1 3 两个点电荷甲和乙同处于真空中 若把每个电荷的电荷量都增加为原来的3倍 保持它们之间的距离不变 那么它们之间的相互作用力变为原来的 倍 答案 9 答案 2d 1 点电荷与元电荷的差别点电荷是为了研究问题方便而抽象出来的理想化物理模型 实际中并不存在 而元电荷是自然界中存在的最小的电荷量 两者有着完全不同的含义 点电荷的带电量应该是元电荷的整数倍 2 质点与点电荷的差别质点和点电荷都是用来代替物体的科学抽象 理想化物理模型 是同类概念 但质点代替的是平动物体 或者相互间距离比其大小大得多的物体 而点电荷只能在带电物体间距离比带电物体大小大得多时 才可以代替带电物体 点电荷是只有电荷量 没有大小 形状的理想化模型 与力学中的质点相似 在实际中并不存在 名师点睛 一个带电体能否看做点电荷 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10m处某个电子的作用力就完全可以把它看做点电荷 而如果这个电子离圆盘只有1mm 那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面 1 一枚火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射塔冲天而起 这是美国未来载人航天工具 战神I X 火箭的发射升空 升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电 如果这些静电没有被及时导走 下列情况中升空后的 战神I X 火箭能被视为点电荷的是 A 研究 战神I X 火箭外部与其相距1m处的一个带电微粒之间的静电力B 研究 战神I X 火箭与地球 带负电 之间的静电力C 任何情况下都可视为点电荷D 任何情况下都不可视为点电荷 审题指导 解决本题需把握以下两点 1 明确带电体视为点电荷的条件 2 同一带电体能否视为点电荷 要具体问题具体分析 解析 对带静电的 战神I X 火箭 如果研究一个悬浮在距它1m处的带电粒子 那么 战神I X 火箭就相当于一个很大的带电体 与两者距离相比不能忽略 因此这时不能把 战神I X 火箭视为点电荷 A项不正确 当考虑 战神I X 火箭和地球之间的静电力时 战神I X 火箭大小比它与地球之间的距离小得多 战神I X 火箭本身大小可以忽略 可以把它视为点电荷 B项正确 由以上分析可见 战神I X 火箭能否被视为点电荷 要具体问题具体分析 所以C D不正确 答案 B 对于点电荷的题目 一定要正确理解看做点电荷的条件 即其大小和形状对所研究问题的影响 点电荷是相对而言的 严格地说点电荷是一种理想模型 实际上是不存在的 1 适用条件 适用于真空中的点电荷 真空中的电荷若不是点电荷 如图1 2 2所示 同种电荷时 实际距离会增大 如图甲所示 异种电荷时 实际距离会减小 如图乙所示 图1 2 2 3 计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行 即用公式计算库仑力的大小时 不必将电荷Q1 Q2的正 负号代入公式中 而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小 力的方向根据同种电荷相斥 异种电荷相吸加以判断即可 4 式中各量的单位要统一用国际单位 与k 9 0 109N m2 C2统一 思路点拨 答案 A 1 建立科学模型是一种重要方法 深刻领会物体抽象为模型的条件 带电体相距不是足够远时 要考虑电荷相互作用后的重新分配问题 最后等效出半径 2 质量大小不是决定能不能抽象为质点的条件 电量大小也不是决定能不能抽象为点电荷的条件 1 库仑力具有力的一切性质 相互作用的点电荷之间的作用力遵守牛顿第三定律 应用库仑定律时 应该对带电体进行受力分析 库仑力同样遵守平行四边形定则 在解决多个电荷相互作用时 同样可以用矢量合成法则进行运算 2 一个点电荷如果同时受到多个点电荷的作用力 该点电荷与每一个点电荷间的作用力都可以用库仑定律进行计算 这个点电荷受到的库仑力 可以根据静电力的叠加原理求出 名师点睛 库仑力是电荷之间的一种相互作用力 具有自己的特性 与重力 弹力 摩擦力一样是一种 性质力 同样具有力的共性 例如两个点电荷之间的相互作用力也遵守牛顿第三定律 大小相等 方向相反 作用在同一直线上 在实际应用时 与其他力一样 受力分析时不能漏掉 对物体的平衡或运动起着独立的作用 3 如图1 2 3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的电量分别为q1和q2 分别为30 和45 则q2 q1为 图1 2 3 思路点拨 解析 设细线长为l A的带电荷量为Q A与B处在同一水平线上 以A为研究对象 受力分析作出受力图 如图所示 根据平衡条件可知 库仑力跟重力的合力与细线的拉力等大反向 由几何关系列式得 答案 C 库仑力跟重力 弹力 摩擦力一样 都是性质力 受力分析时应包括库仑力 正确判断库仑力的大小和方向后 即可将题目转化为力学问题 然后根据力学知识进行求解 1 对应要点一 下列关于点电荷的说法中 正确的是 A 只有体积很小的带电体才能看做点电荷B 体积很大的带电体一定不是点电荷C 当两个带电体的形状对它们相互作用力的影响可忽略时 这两个带电体可看做点电荷D 任何带电球体 都可看做电荷全部集中于球心的点电荷 解析 带电体能否看成点电荷 不看它的体积大小 而是看带电体的距离与带电体的大小关系 只要带电体间的距离远远大于带电体的大小 带电体就可以看成点电荷 故A B D错误 C正确 答案 C 答案 C 3 对应要点三 如图1 2 4所示 质量分别是m1和m2 带电荷量分别为q1和q2的小球 用长度不等的轻丝线悬挂起来 两丝线与竖直方向的夹角分别是 和 两小球恰在同一水平线上 那么以下判断正确的是 图1 2 4 两球一定带同种电荷 q1一定大于q2 m1一定小于m2 m1所受库仑力一定大于m2所