高中物理 第1章 静电场 2 库仑定律课件 新人教版选修31.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 1 静电场 第一章 2库仑定律 第一章 我们知道同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 那么电荷之间相互作用力的大小决定于哪些因素呢 探究影响电荷间相互作用力的因素 mgtan 变大 变小 变小 变大 变大 变小 距离 电荷量 库仑定律 1 库仑力电荷间的 也叫做静电力 2 点电荷 1 点电荷是只有电荷量 没有 的理想化的模型 类似于力学中的 实际并不存在 2 特点 带电体间的距离比它们自身的大小 带电体的形状 大小及电荷分布状况对电荷间的 的影响可以忽略 相互作用力 大小 形状 质点 大得多 作用力 3 库仑定律 1 内容 真空中两个点电荷之间的相互作用力f的大小 与它们的电荷量q1 q2的 成正比 与它们的距离r的 成反比 作用力的方向在它们的 上 2 表达式 f 其中静电力常量k n m2 c2 方向 在两点电荷的连线上 同种电荷 异种电荷 3 适用范围 乘积 二次方 连线 9 0 109 相斥 相吸 真空中的点电荷 1 实验装置库仑扭秤 如图所示 库仑的实验 2 实验步骤 1 改变a和c之间的距离 记录每次悬丝扭转的角度 便可找出力f与 的关系 2 改变a和c的带电荷量 记录每次悬丝扭转的角度 便可找出力f与 之间的关系 距离r 电荷量q f q1q2 一 对点电荷的理解1 点电荷是理想化的物理模型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 2 带电体看成点电荷的条件 1 一个带电体能否看成点电荷 要看它本身的线度是否比它们之间的距离小得多 即使是比较大的带电体 只要它们之间的距离足够大 也可以视为点电荷 2 带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷 还与问题所要求的精度有关 在测量精度要求的范围内 带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时 带电体就可以看成点电荷 特别提醒 1 从宏观意义上讨论电子 质子等带电粒子时 完全可以把它们视为点电荷 2 带电的物体能否看成点电荷 有时还要考虑带电体的电荷分布情况 河南省中原名校联考2014 2015学年高二上学期 关于点电荷 下列说法正确的是 a 只有体积很小的带电体才可以看做点电荷b 只有球形带电体才可以看做点电荷c 一切带电体都可以看做点电荷d 带电体能否被看做点电荷既不取决于带电体大小 也不取决于带电体的形状答案 d 解析 当带电体的大小和形状对它们间相互作用力的影响可忽略时 这个带电体可看作点电荷 带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定 与自身大小形状无具体关系 d正确 二 对库仑定律的理解1 库仑定律的适用条件 1 真空中 2 点电荷 以上两个条件是理想化的 在空气中也近似成立 2 k值的确定库仑定律中的静电力常量k 只有在公式中的各量都采用国际单位时 才可以取k 9 0 109n m2 c2 3 静电力的确定方法静电力的大小计算和方向判断一般分开进行 1 大小计算 利用库仑定律计算大小时 不必将表示电性的正 负号代入公式 只代入q1 q2的绝对值即可 2 方向判断 利用同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引来判断 4 多个点电荷的静电力叠加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电荷的作用力的矢量和 5 库仑力是 性质力 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 如图所示 可视为点电荷的小物体a b分别带负电和正电 b固定 其正下方的a静止在绝缘斜面上 则a受力个数可能为 a 2b 3c 4d 5答案 ac 解析 小物体a必定受到两个力作用 即重力和b对它的库仑力 这两个力方向相反 若两者恰好相等 则a应只受这两个力作用 若向上的库仑力小于a的重力 则a还将受到斜面的支持力 这三个力不能平衡 用假设法可得a必定也受到了斜面的静摩擦力 所以a受到的力可能是2个 也可能是4个 选a c 三 库仑定律与万有引力定律的比较 特别提醒 1 库仑力和万有引力是两种不同性质的力 受力分析时要分别分析 2 库仑力和万有引力表达式的相似性 揭示了大自然的和谐美和多样美 两个相同的金属小球 带电量之比为1 7 相距为r r远大于小球半径 两者相互接触后再放回原来的位置上 则它们间的库仑力可能为原来的 库仑定律公式的应用 答案 cd 点评 解答本题时应注意以下两点 1 两金属小球所带电性可能相同 也可能相反 2 两相同金属小球接触后平分总电量 广西桂林十八中2014 2015学年高二上学期检测 要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍 下列方法中可行的是 a 每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍 电荷间的距离不变b 保持点电荷的带电荷量不变 使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍 答案 a 两个可自由移动的点电荷分别放在a b两处 如图所示 a处电荷带正电q1 b处电荷带负电q2 且q2 4q1 另取一个可以自由移动的点电荷q3 放在直线ab上 欲使整个系统处于平衡状态 则 a q3为负电荷 且放于a左方b q3为负电荷 且放于b右方c q3为正电荷 且放于a与b之间d q3为正电荷 且放于b右方 电荷的平衡问题 答案 a 点评 三个带电体在一条直线上 都在静电力作用下处于平衡状态 它们遵循的规律是 中间的电荷与两边的电荷电性相反 两边电荷电性相同 中间电荷量最小 即 两同夹一异 两大夹一小 沈阳市2014 2015学年高二上学期期末 如图所示 大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球a和b相互排斥 静止时绝缘细线与竖直方向的夹角分别为 和 且 两小球在同一水平线上 由此可知 a b球受到的库仑力较大 电荷量较大b b球的质量较大c b球受到的拉力较大d 两球接触后 再处于静止状态时 两球仍位于同一高度 悬线的偏角 仍满足 答案 d 用干燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦一下 然后将两张塑料片靠近发现它们相互排斥 如图 通过此现象说明摩擦后的透明塑料片之间的相互作用力不是万有引力 试叙述你的理由 开放 探究 解析 理由一 透明塑料片互相排斥 而万有引力使物体相互吸引 显然这种排斥力不是万有引力 理由二 象透明塑料片这样质量小的物体之间存在的万有引力很小 我们一般无法明显观察到明显的受力情况 而摩擦后的塑料片之间的相互作用力可以明显观察到 显然不是万有引力 理由三 这种力的存在和大小取决于透明塑料片是否受到摩擦 万有引力与是否摩擦无关 因此这种力不是万有引力 宇航员在探测某星球时有如下发现 1 该星球带负电 而且带电均匀 2 该星球表面没有大气 3 在一次实验中 宇航员将一个带电小球 小球的带电量远小于星球的带电量 置于离星球表面某一高度处无初速释放 带电小球恰好能处于悬浮状态 则根据以上信息可以推断 a 小球一定带正电b 小球一定带负电c 只改变小球的电荷量 从原高度无初速释放后 小球仍将处于悬浮状态d 只改变小球离星球表面的高度 无初速释放后 小球仍将处于悬浮状态答案 bd 易错点 对物理定律理解不透导致错误案例 如图所示 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b 壳层的厚度和质量分布均匀 将它们分别固定于绝缘支座上 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 两球电量的绝对值均为q 那么 a b两球之间的万有引力f引 库仑力f库分别为 易错分析 本