河北省二十冶综合学校高中分校高三物理一轮复习 库伦定律学案.doc

河北省二十冶综合学校高中分校高三物理一轮复习 库伦定律学案【学习目标】1、通过演示实验，定性了解电荷之间的作用力大小与电荷量的多少以及电荷之间距离大小的关系2、明确点电荷是个理想模型。知道带电体简化为点电荷的条件，3、理解库仑定律的含义及其表达式、适用条件，知道静电力常量4、了解库仑扭秤实验。【重点难点】对库仑定律的理解和应用。【学法指导】认真阅读教材，观察实验，体会电荷间相互作用力的大小与什么因素有关？体会库仑的实验方法 【自主学习】1探究电荷间作用力的大小跟距离的关系：保持电荷的电荷量不变，距离增大时，作用力_；距离减小时，作用力_ 2探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系：保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力_；电荷量减小时，作用力_ 3静电力：_间的相互作用力，也叫_它的大小与带电体的_及_有关 4点电荷：自身的_比相互之间的距离_的带电体5库仑定律：真空中的两个点电荷之间的相互作用力的大小，与它们电荷量的乘积成_，与它们距离的二次方成_，作用力的方向在它们的_6库仑定律的公式f_，式中k叫做静电力常量，k的数值是_【核心知识】一、点电荷 问题情境1点电荷是不是指带电荷量很小的带电体？是不是体积很小的带电体都可看做点电荷？2点电荷与元点荷一样吗？ 要点提炼1点电荷是只有电荷量，没有_和_的理想化模型2带电体看成点电荷的条件：当带电体间的_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时，这样的带电体就可以看做点电荷二、库仑定律问题情境1什么是库仑力？其大小如何确定？方向又如何确定？2库仑定律及表达式与哪个定律相似？ 要点提炼库仑定律的适用条件是：(1)_；(2)_ 问题延伸 有人根据f推出当r0时，f，正确吗？三、库仑的实验问题情境库仑扭秤是如何把力的作用效果放大的，如何确定力f的大小？此实验是如何把带电金属球所带的电荷量均匀改变的？【典型例题】例1两个半径为r的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3r时，相互作用的静电力大小为()afk bfkcfk d无法确定变式训练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多的带电体b带电体体积很大时不能看成点电荷c点电荷的带电荷量可能是2.561020 cd一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定例2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两球间的作用力变为原来的多少？变式训练2两个分别带有电荷量q和3q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为f，两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为() a.f b.f c.f d12f例3两个正电荷q1和q2的电荷量都是3 c，静止于真空中的a、b两点，相距r2 m.(1)在它们的连线ab的中点o放入正电荷q，求q受的静电力(2)在它们连线上a点左侧p点，ap1 m，放置负电荷q3，q31 c，求q3所受的静电力变式训练3如图1所示，两个点电荷，电荷量分别为q14109 c和q29109 c，两者固定于相距20 cm的a、b两点上，有一个点电荷q放在a、b所在直线上且静止不动，该点电荷所处的位置是()a距a点外侧40 cm处b距a点内侧8 cm处c距b点外侧20 cm处 图1d无法确定【即学即练】1下列关于点电荷的说法中，正确的是()a体积大的带电体一定不是点电荷b当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷c点电荷就是体积足够小的电荷d点电荷是电荷量和体积都很小的带电体2关于库仑定律，以下说法中正确的是()a库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的带电体b库仑定律是实验定律c库仑定律仅适用于静止电荷间的相互作用d根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大3相隔一段距离的两个点电荷，它们之间的静电力为f，现使其中一个点电荷的电荷量变为原来的2倍，同时将它们间的距离也变为原来的2倍，则它们之间的静电力变为()a. b4f c2f d.4如图2所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比为()图2a(9)4(36) b9436c(3)2(6) d326课前自主学习答案1.减小增大2.增大减小3.电荷库仑力电荷量距离4.大小小得多5.正比反比连线上6.k9.0109 nm2/c2一、点电荷问题情境答案1.不是：一个物体能否被看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状而定 2(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍要点提炼答案1.大小形状2.距离二、库仑定律问题情境答案1.电荷间的相互作用力叫做静电力，又叫库仑力；其大小由公式f计算；其方向根据同种电荷相斥，异种电荷相吸的原理，在二者连线上确定.2.与万有引力定律的表达式相似要点提炼答案(1)真空中(2)点电荷问题延伸答案 从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上分析却是错误的。因为当r0时，两带电体已不能看做点电荷，库仑定律不再适用了三、库仑的实验问题情境答案利用“”形架增大库仑力扭转悬丝的效果，根据扭转角度确定力f的大小利用电荷平分原理，完全相同的两个带电体接触后分开：(1)同种电荷，电荷量平分；(2)异种电荷，先中和后平分.解题方法探究例1解析因为两球心距离不比球的半径大很多，所以两带电球不能看做点电荷，必须考虑电荷在球上的实际分布当q1、q2是同种电荷时，相互排斥，分布于最远的两侧，电荷中心距离大于3r；当q1、q2是异种电荷时，相互吸引，分布于最近的一侧，电荷中心距离小于3r，如图所示所以静电力可能小于k，也可能大于k，d正确答案d变式训练1答案ad解析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及带电荷量的多少来判断，因此a、d正确，b错误因为任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，所以c错误故正确选项为a、d. 例2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的带电荷量(3)再据库仑定律写出现在a、b间的库仑力解析设a、b两球间的距离为r，由库仑定律知，开始时a、b两球之间的作用力为fk当a、c两球接触时，据电荷均分原理可知，两球均带电q；当b、c两球接触时，两球均带电(qq)q故后来a、b两球之间的作用力fkf.答案变式训练2答案c解析两金属球间原来的库仑力fkk，两球接触后各带相同电荷量qq，又因它们的距离变为，所以此时它们间的库仑力fkkf，故c项正确例3思路点拨解答本题时，可按以下思路分析：(1)q1对q的库仑力；(2)q2对q的库仑力；(3)库仑力的合力 解析(1)依据库仑定律知道q1、q2对q的库仑力大小相等，方向相反，故合力为零(2)如图，q3受q1的引力f31，受q2的引力f32，方向向右，合力为f3f31f32k k 31010n.答案(1)零(2)31010 n，方向向右变式训练3答案a解析此电荷电性不确定，根据平衡条件，它应在q1点电荷的外侧，设距q1距离为x，由kk，将数据代入，解得x40 cm，故a项正确即学即练1答案b解析带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论，故a、c、d错一个带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略，即可视为点电荷故b正确2答案b解析一个带电体能否看做点电荷不以它的体积大小来确定，体积小的带电体不一定能视为点电荷，a错；库仑定律是在大量的实验探究基础上总结出来的，b对；库仑定律适用于真空中的点电荷，电荷间的库仑力与电荷的运动状态无关，c错；当两带电体很近时，它们已不能看做是点电荷，库仑定律不再适用，不能再用k来