高中物理 1.2 静电力库仑定律课件 鲁科版选修31.ppt

第2节静电力库仑定律 1 知道点电荷的概念 了解理想化模型 体会理想化方法在科学研究中的作用 2 理解库仑定律的内容及公式并说明库仑定律描述的客观规律和适用条件 3 通过静电力和万有引力的对比 体会自然规律的多样性和统一性 了解类比法 体会类比法在物理发展中的作用 1 自然界中任何两个物体都是相互吸引的 引力的方向沿两物体的连线 引力的大小f与这两个物体质量的乘积m1m2成 与这两个物体间距离r的平方成 答案 正比反比2 甲 乙两个小球分别带有一定量的电荷 两球在同一条水平线上 如右图所示 则两球在水平方向上一定存在相互的 答案 吸引力 1 什么是静电力 2 什么是点电荷 把带电体能看成点电荷的大小是什么 3 库仑定律的内容是什么 表达式如何 4 静电力和万有引力有何异同 一 静电力与点电荷模型1 静电力 1 定义 电荷间的相互作用力叫做静电力也叫做库仑力 2 影响静电力大小的因素 两带电体的及二者之间的等 静电力遵守牛顿第三定律吗 提示 遵守牛顿第三定律 电荷量 距离 2 点电荷 1 物理学上把本身的比相互之间的距离得多的带电体叫做点电荷 2 两个带电体能否视为点电荷 要看它们本身的是否比它们之间的距离小得多 而不是看物体有多大 二 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 跟它们的成正比 跟它们的成反比 作用力的方向沿着 同种电荷相斥 异种电荷相吸 线度 小 线度 本身 电荷量q1 q2的乘积 距离r的 二次方 它们的连线 2 定义式 3 k是一个常量 如果各物理量都采用国际单位制 则k 4 库仑定律是法国物理学家提出来的 5 实验表明 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和 这个结论通常叫做静电力原理 9 0 109n m2 c2 库仑 矢量 叠加 三 静电力和万有引力的比较1 库仑定律描述的是由于物体引起的相互作用 其作用力的大小跟带电体的有关 2 万有引力定律描述的是由于物体具有引起的相互作用 作用力大小跟物体有关 3 二者的相似 两力都与成反比 两公式中都有与作用力有关的物理量 电荷量或质量 的乘积 且两种力都与乘积成正比 两种力的方向都在两物体的连线上 4 二者的不同 静电力可能是力 也可能是力 而万有引力只能是力 带电 电荷量多少及距离 质量 质量的大小及距离 距离的二次方 斥 引 引 一 对 点电荷 的正确理解1 点电荷的物理模型 只有电荷量 没有大小 形状的理想化的模型 类似于力学中的质点 实际中并不存在 2 带电体能否看成点电荷的条件 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多 以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小 就可以忽略形状 大小等次要因素 只保留对问题有关键作用的电荷量 带电体就能看成点电荷 这样的处理会使问题大为简化 对结果又没有太大的影响 是物理学上经常用到的方法 3 点电荷只具有相对意义 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 1 点电荷与力学中的质点类似 是在研究复杂物理问题时引入的一种理想化模型 2 不少物理问题都与较多的因素有关 要研究其与所有因素的关系是很困难的 抓住主要因素构建物理模型 才可以简化研究的过程 1 关于点电荷 下列说法正确的是 a 直径为0 01mm的带电粒子在任何情况下都可视为点电荷b 点电荷就是体积和带电量都很小的带电体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 c 5 库仑定律的适用条件 1 真空 2 点电荷库仑定律严格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时也可视为点电荷 r应指两球体的球心距对于不能视为点电荷的物体间的库仑力不能随便用库仑定律求解 要视具体情况而定 答案 a 三 库仑定律与万有引力定律的比较 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 多样性的美 答案 d 下面关于点电荷的说法正确的是 a 只有体积很小的带电体才可看做点电荷b 只有做平动的带电体才可看做点电荷c 只有带电荷量很少的带电体才可看做点电荷d 点电荷所带电荷量可多可少 解析 能否将一个带电体看成点电荷 关键在于我们分析时是否无需考虑它的体积大小和形状 即它的体积大小和形状可不予考虑时就可以将其看成点电荷 至于它的电荷量就可多可少 答案 d 1 1 下列关于点电荷的说法中 正确的是 a 带电球体一定可以看成点电荷b 直径大于1cm的带电球体一定不能看成点电荷c 直径小于1cm的带电球体一定可以看成点电荷d 点电荷与质点都是理想化的模型 解析 点电荷与质点都是为研究问题而理想化的模型 只要其体积 形状不影响研究的问题就可以理想化 故d正确 能否看成点电荷并不是依据电荷本身的大小和形状 故a b c错 答案 d 如右图所示 在一条直线上的a b c三点上分别放置qa 3 10 9c qb 4 10 9c qc 3 10 9c的点电荷 试求作用在a电荷上的作用力 答案 9 9 10 4n方向由a c 1 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 2 如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力 可由静电力叠加的原理求出合力 2 1 真空中有两个点电荷q和q 它们之间的库仑力为f 下列的哪些做法可以使它们之间的库仑变为1 5f a 使q的电荷量变为2q 使q的电荷量变为3q 同时使它们的距离变为原来的2倍b 使每个电荷的电荷量都变为原来的1 5倍 距离也变为原来的1 5倍c 使其中一个电荷的电荷量变为原来的1 5倍 距离也变为原来的1 5倍 答案 a 真空中相距3m的光滑绝缘平面上 分别放置两个电荷量为 q 4q的点电荷a b 然后再在某一位置放置点电荷c 这时三个点电荷都处于平衡状态 求c的电荷量以及相对a的位置 如果要求三个电荷a b c均在静电力作用下处于平衡 1 三个电荷必须在一条直线上 2 位于中间的电荷量最小 3 中间电荷与两侧异号 4 中间电荷与电荷量较小的电荷较近 即 三点共线 两同夹异 两大夹小 近小远大 3 1 如右图所示 同一直线上的三个点电荷q1 q2 q3恰好都处于平衡状态 除相互作用的静电力外不受其他外力作用 已知q1 q2间的距离是q2 q3间距离的2倍 下列说法正确的是 a q1 q3为正电荷 q2为负电荷b q1 q3为负电荷 q2为正电荷c q1 q2 q3 36 4 9d q1 q2 q3 9 4 36 答案 abc 1 已知点电荷a的电荷量是点电荷b的2倍 则a对b的作用力与b对a的作用力大小之比为 a 2 1b 1 2c 1 1d 不一定 答案 c2 a b两个点电荷带电荷量及距离恒定 当第三电荷c移近a b时 a b间的库仑力将 a 变大b 变小c 不变d 都有可能 答案 c 3 如右图所示 在绝缘光滑水平面上 相隔一定距离有两个带同种电荷的小球 同时从静止释放 则两个小球的加速度大小和