高中物理 第一章 静电场 2 库仑定律课件课件 新人教版选修31.ppt

2库仑定律 1 掌握库仑定律 要求知道点电荷的概念 2 理解库仑定律的含义及其公式表达 知道静电力常量 3 会用库仑定律的公式进行有关的计算 教学目标 重点 掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定 库仑定律 难点 库仑定律的实际应用 重点难点 本节作为一堂物理规律课的教学 重点是对概念的建立和对规律的理解 为了使学生的感性认识真正上升到理性认识 必须使学生参与科学的抽象过程 使他们在这个过程中区别和辨别本质的东西与非本质的东西 在此基础上让他们试作概括 并由他们自己得出结论 为此本课可以采用教师演示实验 学生在老师的启发和帮助下通过实验操作来发现问题 解决问题来获取新的知识 利用实验来验证结论的探究发展的课堂教学模式 在教学过程中 积极引导学生主动探究 突出课堂教学中学生的主体地位 教学建议 导入一 教师 上节课我们学习了电荷及电荷守恒定律 了解了物质内部的微观结构 掌握了物体带电的质 通过静电感应现象知道了电荷间存在相互作用力 那么电荷间相互作用力的大小跟什么有关 存在怎样的规律 这节课我们就来深入学习这方面的知识 新课导入 导入二 复习准备 引入新知在课的开始让学生先观察2组演示实验 并通过学生对旧知识的回顾 进一步了解电学的基本知识 为学生对库仑定律及应用的学习做好知识和思路方面的准备 新课导入 新课导入 演示1 摩擦起电提出问题 摩擦起电的原因是什么 如何判断物体是否带电 演示2 电荷间的相互作用两种电荷 自然界只存在正 负两种电荷 1 正电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷 2 负电荷 用毛皮摩擦过的硬橡胶棒上带的电荷叫负电荷 3 电荷量 带电体上所带电荷的多少叫电荷量 物体的带电方式有三种 1 摩擦起电 2 接触起电 3 感应起电 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能消灭 任何起电方式都是电荷的转移 它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分 在同一隔离系统中正 负电荷量代数和不变 电荷间的相互作用规律 电荷间有相互作用力 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 两个电荷间的相互作用力大小相等 方向相反 作用在同一直线上 新课导入 1 点电荷是只有 而没有的理想化模型 2 条件 当带电体的比相互作用的距离小得多 以致带电体的形状 大小及电荷分布对它们之间的作用力的影响可以忽略时 带电体可视为点电荷 点电荷 知识必备 知识点一 电荷量 大小 形状 大小 1 内容 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 与它们的距离的二次方成 作用力的方向在它们的 2 表达式 其中k是静电力常量 k 其意义为 两个电荷量为1c的点电荷在中相距时 相互作用力的大小为 3 适用条件 1 2 库仑定律 知识必备 知识点二 真空 9 0 109n m2 c2 真空 正比 反比 连线上 1m 9 0 109n 真空中 点电荷 要点总结 1 点电荷是一个的模型 实际生活中并不存在 2 当带电体的比小得多 以致带电体的形状 大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略不计时 带电体可视为点电荷 学习互动 对点电荷概念的理解 考点一 理想化 大小 它们间的距离 学习互动 例1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成点电荷b 体积很大的带电体一定不能看成点电荷c 当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时 可将这两个带电体看成点电荷d 一切带电体都可以看成点电荷 答案 c 解析 当带电体的形状 大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略不计时 带电体可看成点电荷 选项c正确 学习互动 对库仑定律的理解 考点二 要点总结 1 库仑定律只适用于计算真空中两个间的相互作用力 空气中两个点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计算 2 1 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 只需将其的绝对值代入公式中算出力的大小 力的方向可根据同种电荷相互 异种电荷相互的原则另行判断 2 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 学习互动 点电荷 电荷量 排斥 吸引 学习互动 例2如图1 2 1所示 两个完全相同的金属球壳a与b固定在绝缘支架上 质量均为m 壳层的厚度和质量分布均匀 两球心间的距离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 已知引力常量为g 静电力常量为k a f引 g f库 kb f引 g f库 kc f引 g f库 kd f引 g f库 k 图1 2 1 学习互动 学习互动 例3甲 乙两导体球完全相同 甲球带有4 8 10 16c的正电荷 乙球带有3 2 10 16c的负电荷 放在真空中相距为10cm的两处 甲 乙两球的半径远小于10cm 静电力常量k 9 0 109n m2 c2 1 试求两球之间的静电力 并说明是引力还是斥力 2 将两个导体球相互接触一会儿 再放回原处 其作用力能求出吗 该作用力为多大 是斥力还是引力 学习互动 想一想 真空中若有两个以上的点电荷存在时 电荷所受的静电力怎么求 利用什么方法 学习互动 库仑定律的应用 考点三 要点总结 1 当多个点电荷同时存在时 任意两个点电荷间的作用力仍遵循库仑定律 任一点电荷所受的库仑力可利用合成矢量的求出其合力 2 库仑力具有力的一切性质 可以与其他力合成 可以分解 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 遵从 学习互动 平行四边形定则 相互作用力 牛顿第三定律 学习互动 例4真空中有两个相距r的点电荷a和b 它们位于同一条直线上 带电荷量分别为q1 q和q2 4q 若a b固定 在此条直线上的什么位置放入第三个点电荷c 可使三个点电荷处于平衡状态 对c的电荷量及电性有无要求 学习互动 学习互动 例5如图1 2 2所示 在a b两点放置着电荷量分别为q1 2 10 14c和q2 2 10 14c的点电荷 在ab的垂直平分线上有一点c 且ab ac bc 6 10 2m 如果有一电子被放置在c点处 它所受的库仑力的大小和方向如何 已知静电力常量k 9 0 109n m2 c2 图1 2 2 学习互动 备用习题 1 三个相同的金属小球1 2 3分别置于绝缘支架上 各球之间的距离远大于小球的直径 球1带的电荷量为 q 球2带的电荷量为 nq 球3不带电且离球1和球2很远 此时球1 2之间作用力的大小为f 现使球3先与球2接触 再与球1接触 然后将球3移至远处 此时球1 2之间作用力的大小仍为f 方向不变 由此可知 a n 3b n 4c n 5d n 6 备用习题 2 例4补充训练 2 若以上三个点电荷处于同一条直线上且皆可自由移动 要使它们都处于平衡状态 对c的电荷量q3及电性有何要求 备用习题 图1 2 6 备用习题 图1 2 7 备用习题 4 一个内表面光滑的半球形碗放在水平桌面上 碗口处于水平状态 o点是球心 有两个带同种电荷 质量分别为m1和m2且可视为质点的小球 当它们静止后处于如图1 2 8所示状态 则质量分别为m1 m2的小球对碗的压力大小之比为 a 1 b 1c 2 d 2 图1 2 8 备用习题 备用习题 5 甲 乙两个点电荷带异种电荷 电荷量分别为q1 q2 相距为l 在库仑力作用下 不计万有引力 类似双星系统那样各自绕它们连线上的某一固定点在同一水平面内做匀速圆周运动 已知甲的动能为ek 则乙的动能为多少 备用习题 备用习题 6 如图1 2 5所示 在光滑绝缘的水平面上沿一直线等距离排列三个小球a b c 三球质量均为m a与b b与c相距均为l l比球半径r大得多 若小球均带电 且qa 10q qb q 将一水平向右的恒力f作用于c球 使三球一起向右做匀加速运动 若三者的间距在运动过程中不发生变化 求 1 f的大小 2 c球的电性和电荷量 图1 2 5 备用习题 自我检测 1 点电荷 多选 关于点电荷 下列说法正确的是 a 电子和质子在任何情况下都可视为点电荷b 均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一般可视为点电荷c 带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷d 带电的金属球一定不能视为点电荷 答案 bc 解析 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 而不是看带电体本身有多大 也不是看它所带的电荷量有多大 选项b c正确 自我检测 答案 d 解析 由库仑定律可知 在点电荷的电荷量不变的情况下 它们之间作用力的大小与距离的二次方成反比 选项d正确 自我检测 3 库仑定律 如图1 2 3所示 在光滑绝缘的水平面上 相隔一定距离放置两个带同种电荷的小球 同时将它们由静止释放 则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是 a 速度变大 加速度变大b 速度变小 加速度变小c 速度变大 加速度变小d 速度变小 加速度变大 答案 c 解析 因电荷的运动方向与电荷所受的静电力方向相同 故电荷将一直做加速运动 又由于两电荷间距离越来越大 则它们之