高中物理 第一章 静电场 第二节 库伦定律课堂探究学案 新人教版选修3-1.doc

第二节 库伦定律课堂探究探究一 点电荷的理解问题导引观察图片，思考：实际中存在点电荷吗？同一个带电体为什么有时能看成点电荷，而有时又不能？提示：实际中不存在点电荷；当带电体的大小和形状及电荷分布对它们间的作用力影响可以忽略时，可以看作点电荷名师精讲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，要看它自身的大小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）带电体的大小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3点电荷只具有相对意义点电荷是一个相对的概念，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4注意区分点电荷与元电荷（1）元电荷是电荷量，点电荷是带电体的抽象，两者的内涵不同（2）电子、质子的带电量等于元电荷，研究宏观问题时，电子、质子均可看作点电荷点电荷的带电量可能较大也可能较小，但一定是元电荷的整数倍特别提醒 （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【例1】 （多选）关于点电荷的说法正确的是（）a体积很小的带电体一定能看成点电荷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和形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看成点电荷d一切带电体都有可能看成点电荷解析：一个带电体能否看作点电荷不是以其大小、形状而定，而是看它的大小、形状对它们之间作用力的影响是否可以忽略若可以忽略，就可以看作点电荷，否则就不能看作点电荷一切带电体都有可能看作点电荷，选项c、d正确答案：cd题后反思 一个带电体能否看作点电荷，取决于它本身的大小是否比它们之间的距离小得多探究二 库仑定律的理解和应用问题导引如图为原子模型示意图，该模型中，电子绕原子核高速旋转，观察图片，思考：（1）电子旋转所需的向心力由什么力提供？（2）库仑力的大小与带电体的电性有关吗？提示：原子核对电子的吸引力提供向心力；库仑力的大小与带电体的电性无关名师精讲1静电力的确定方法（1）大小计算：利用库仑定律计算静电力大小时，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：利用同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引来判断2库仑定律的两个应用（1）应用库仑定律计算两个可视为点电荷的带电体间的库仑力（2）应用库仑定律分析两个带电球体间的库仑力两个规则的均匀带电球体，相距比较远时，可以看成点电荷，库仑定律也适用，二者间的距离就是球心间的距离两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看成点电荷，此时两带电球体之间的作用距离会随电荷的分布发生改变如图甲，若带同号电荷时，由于排斥而作用距离变大，此时；如图乙，若带异号电荷时，由于吸引而作用距离变小，此时.特别提醒 （1）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nm2/c2.（2）库仑定律不但适用于静止电荷，也适用于运动电荷【例2】 （多选）两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球，其中一个球的带电荷量是另一个的5倍，它们之间的库仑力大小是f，现将两球接触后再放回原处，它们之间的库仑力大小可能为（）a. b.c. d.解析：设一个球带电荷量为q，另一个球带电荷量为5q，由库仑定律得，.若两球带同号电荷，接触之后，每个小球的带电荷量为，库仑力，选项d正确若两球带异号电荷，接触之后，每个小球的带电荷量为，库仑力，选项b正确答案：bd题后反思 对带电体间的相互作用问题，在题中未给出具体电性的情况下，应当考虑带电体带两种电荷的情况，分别进行讨论探究三 库仑力作用下的平衡问题问题导引图甲中两个带电小球放在光滑水平面上，图乙中三个带电小球放在光滑水平面上，思考：两个带电小球能静止在光滑水平面上吗？三个带电小球能静止在光滑水平面上吗？提示：两个带电小球受的合力不可能为零，不会静止在光滑水平面上；若是三个小球，每个小球受到其他两个小球的作用力有可能平衡，小球会静止在光滑水平面上名师精讲1库仑力的特征（1）真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否存在其他电荷无关（2）两个电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律，与两个电荷的性质、带电荷量多少均无关，即互为作用力与反作用力的两个库仑力总是等大反向2库仑力作用下的平衡问题的处理方法（1）分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时，与力学问题一样，具体方法是：确定研究对象；受力分析；列出平衡方程；联立求解（2）共线的三个点电荷平衡的规律可总结为：“两同夹一异，两大夹一小，近小而远大”，且三个点电荷的电荷量满足：.特别提醒 （1）库仑力是电荷间的一种相互作用力，是一种性质力，受力分析时不能漏掉（2）三个点电荷在静电力作用下平衡时，只要其中两个点电荷平衡，第三个点电荷一定平衡所以，只需针对两个电荷根据平衡条件列式即可【例3】 如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷a、b，a所带电荷量为q，b所带电荷量为9q.现引入第三个点电荷c，恰好使三个点电荷都处于平衡状态，问：c应带什么性质的电荷？应放于何处？所带电荷量为多少？点拨：根据点电荷间的相互作用规律知能使引入的第三个点电荷平衡的可能位置应在a、b连线的延长线上，且在a的左侧，然后列式计算解析：根据题意，三个点电荷中每个点电荷都在库仑力的作用下处于平衡状态，由此可知，三个点电荷应位于同一条直线上，且c应带负电放在a的左侧，如图所示设c所带电荷量为q，与a相距为x，则以a为研究对象，由平衡条件得以c为研究对象，受力分析可得由解得，.即c应带负电，应放在ab延长线上a点的左侧0.2 m处，所带电荷量为.答案：带负电放在ab延长线上a点的左侧0.2 m处题后反思 三个电荷平衡问题的处理技巧（1）利用好平衡条件：三个电荷均处于平衡状态，每个电荷所受另外两个电荷对它的静电力等大反向，相互抵消（2