教科版选修31 第1章 第2节　库仑定律 课件（36张）.ppt

第2节库仑定律 课堂探究 自主学习 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 目标导航 教师参考 重点 点电荷 库仑定律的理解及应用难点 库仑定律与力学问题的综合 教材梳理 一 探究影响点电荷之间相互作用的因素1 点电荷当一个带电体比它到其他带电体的距离小很多 以至在研究它与其他带电体的相互作用时 该带电体的以及电荷在其上的均无关紧要 该带电体可看做一个带电的点 这样的电荷称为点电荷 点电荷是一个的物理模型 本身的线度 形状 分布状况 理想化 2 实验探究 越大 越大 越大 越大 增大 减小 想一想教材p7的实验是属于探究性实验 实验应用的是控制变量法还是等效法 答案 实验应用了控制变量法 真空 二 库仑定律1 内容 中两个静止的之间的作用力 斥力或引力 与这两个电荷所带电荷量的乘积成 与它们之间距离的平方成 作用力的方向沿着这两个点电荷的 2 公式 f 静电力常量k n m2 c2 点电荷 正比 反比 连线 9 0 109 想一想教材p8图1 2 2库仑扭秤实验中 当把另一个带电的金属球c插入容器并使它靠近a球时 如何比较作用力的大小 又如何改变和确定金属球的带电荷量 答案 a和c间的相互作用力使悬丝扭转 通过悬丝扭转的角度可以比较作用力的大小 通过让带电金属球与不带电的相同的金属球接触 改变和确定金属球的带电荷量 1 带电的金属球一定不能视为点电荷 2 两个带电小球即使相距非常近 也能用库仑定律 3 只要是计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力 就可以使用公式f k 4 在库仑扭秤实验中 对于库仑力的研究 用到了均分思想 5 两个带电小球所带电荷量不相等 它们受到的库仑力的大小不相等 思考判断 答案 1 2 3 4 5 要点一点电荷的理解 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 一个半径为10cm的带电圆盘 如果考虑它和10m处某个电子的作用力 能否把带电圆盘看成点电荷 如果这个电子离圆盘只有1mm呢 答案 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 就可以忽略带电体的形状 大小等次要因素 只保留对问题有关键作用的电荷量 故距离10m时 带电圆盘可看成点电荷 距离只有1mm时不能看成点电荷 要点归纳 1 带电体看成点电荷的条件关键是看带电体的形状和大小对所研究的问题有无影响 若没有影响 或影响可以忽略不计 则带电体就可以看成点电荷 2 概念辨析 例1 关于点电荷的说法正确的是 a 只有体积很小的带电体 才能作为点电荷b 体积很大的带电体一定不能看成点电荷c 点电荷一定是电荷量很小的电荷d 体积很大的带电体只要距离满足一定条件也可以看成点电荷 d 解析 当带电体的体积相对于研究的问题可以忽略时 带电体就能看成点电荷 并不是体积很小的带电体 就能作为点电荷 体积很大的带电体就不能看成点电荷 选项a b错误 带电体能否看成点电荷 主要看其体积的大小相对于研究的问题是否可以忽略不计 与带电荷量的多少无关 选项c错误 当带电体间距离远大于带电体本身线度时 体积很大的带电体也可以看成点电荷 选项d正确 物理模型点电荷 1 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 一个带电体能否看成点电荷 是相对于具体问题而言的 不能单凭其大小和形状确定 3 带电体可看做点电荷的几种情况 均匀带电球体 半径为r a 若电荷分布不变 研究r r的任何点的电场分布时 可看成点电荷 与电荷量集中在球心的点等效 b 若电荷分布是可改变的 在附近放另一个电荷时 其表面电荷量的分布发生改变 就不能看成点电荷 c 若研究的位置离得很远 r r 就可以把球看成点电荷 板状带电体或杆状带电体 对于附近的其他电荷 均不能看成点电荷 只有研究的位置到带电体的距离远远大于其线度时 才能当成点电荷处理 教师备用 例1 1 多选 对点电荷的理解 你认为正确的是 a 点电荷可以是带电荷量很大的带电体b 点电荷的带电荷量可能是2 56 10 20cc 只要是均匀的球形带电体 不管球的大小 都能被看做点电荷d 当两个带电体的形状对它们的相互作用力的影响可忽略时 这两个带电体都能看做点电荷 ad 解析 能否把一个带电体看做点电荷 不是取决于带电体的大小 形状等 而是取决于研究问题的实际需要 看带电体的形状 大小和电荷分布情况对电荷之间的作用力的影响是否可以忽略 针对训练1 1 多选 下列哪些物体可视为点电荷 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 bc 解析 能否看成点电荷取决于带电体间距离与它们自身的大小之间的关系 而不是取决于其他的条件 如果它们之间的距离比它们自身的大小大得多 以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计 这样的带电体就可以看作是点电荷 故选项b c正确 要点二对库仑定律的理解与应用 问题导学 库仑定律的适用条件是真空中的点电荷 当两个带电体不能当作点电荷时 如何比较它们间的库仑力大小 答案 应用库仑定律计算电荷间的相互作用力时 两带电体必须看成点电荷 若不能看成点电荷 要考虑电荷重新分布而造成的距离变化 利用库仑定律定性比较 要点归纳 1 库仑力的理解和确定方法 1 大小计算 利用库仑定律计算库仑力大小时 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 利用同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引来判断 3 库仑力是 性质力 库仑力与重力 弹力 摩擦力一样具有自己的特性 同样遵循牛顿运动定律 在实际应用时 库仑力与其他力一样 对物体的平衡或运动起着独立的作用 受力分析时不能漏掉 2 库仑定律的应用 1 计算两个可视为点电荷的带电体间的库仑力 2 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 特别提示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 例2 半径为r的两个较大金属球放在绝缘桌面上 若两球都带等量同种电荷q时相互之间的库仑力为f1 两球带等量异种电荷q与 q时库仑力为f2 则 a f1 f2b f1 f2c f1 f2d 无法确定 b 解析 因为两个金属球较大 电荷间的相互作用力使电荷分布不均匀 不能简单地看成点电荷 带同种电荷时 两球的电荷在较远处分布得多一些 带异种电荷时 在较近处分布得多一些 如图 甲 和图 乙 所示 可见带同种电荷时两球电荷中心间距离大于带异种电荷时两球电荷中心间距离 由f 可知有f1 f2 选项b正确 误区警示应用库仑定律计算时应注意的问题 应用库仑定律计算电荷间的相互作用力时 两带电体必须是看成点电荷 若不能看成点电荷 要考虑因电荷重新分布而造成的距离变化 教师备用 例2 1 真空中两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上 两球面最近距离为r 所带电荷量分别为 7q和 q 则两球之间的静电力 解析 由于两带电金属球间的距离较小 故不能看做点电荷 因此 不能利用库仑定律计算两球之间的静电力 由于两球带电荷量相反 故会相互吸引 使多数电荷集中于球的内侧 故可定性得出f静 k的结论 因此选项a正确 a 针对训练2 1 2017 四川雅安中学期中 两个完全相同的小金属球 皆可视为点电荷 所带电荷量之比为5 1 它们在相距一定距离时相互作用的吸引力为f1 如果让它们充分接触后再放回各自原来的位置上 此时相互作用力变为f2 则f1 f2为 a 5 2b 5 4c 5 6d 5 9 b 要点三库仑定律与力学规律的综合应用 问题导学 库仑定律与力学综合问题的分析方法是什么 答案 和必修1所学的力学知识和方法相同 即电学问题 力学方法 要灵活运用整体法与隔离法进行受力分析 要点归纳 库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向 库仑力毕竟也是一种力 同样遵循力的合成与分解法则 遵循牛顿运动定律等力学基本规律 例3 在真空中有两个相距为r的点电荷a和b 带电荷量分别为q1 q q2 4q 1 若a b固定 在什么位置放入第三个点电荷q3 可使之处于平衡状态 平衡条件中对q3的电荷量及正负有无要求 2 若以上三个点电荷皆可自由移动 要使它们都处于平衡状态 对q3的电荷量及电性有何要求 审题指导 答案 1 在q1的外侧距离为r处 对q3的电性和电荷量均没有要求 2 电荷量为4q带正电 规律方法三个点电荷在同一直线上只受库仑力处于平衡状态的规律 1 三个点电荷的位置关系是 同性在两边 异性在中间 或记为 两同夹异 2 三个点电荷中 中间电荷的电荷量最小 离中间电荷远的电荷量最大 可记为 两大夹小 越远越大 教师备用 例3 1 多选 如图所示 q1 q2 q3分别表示在一条直线上的三个点电荷 已知q1与q2之间的距离为l1 q2与q3之间的距离为l2 且每个电荷都处于平衡状态 则 a 如果q2为正电荷 则q1 q3都为负电荷b 如果q2为负电荷 则q1为负电荷 q3为正电荷 ac 针对训练3 1 如图所示 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 为保证三球间距不发生变化 将一水平向右的恒定推力f作用于a球 使三者一起向右匀加速运动 求 1 f的大小 2 c球的电性和电荷量 达标测评随堂演练 检测效果 1 多选 关于点电荷的下列说法中正确的是 a 点电荷是真实存在的b 较大的带电体 不能看做点电荷c 点电荷是一种理想模型d 一个带电体能否看做点电荷 不是看它的尺寸的绝对值 而是看它的形状和大小对相互作用力的影响是否能忽略不计 cd 解析 点电荷是一种理想化物理模型 实际中并不存在 选项a错误 c正确 一个实际带电体能否被看做点电荷 不是看带电体本身的大小 而是看它的形状和大小对相互作用力的影响是否能忽略不计 选项b错误 d正确 2 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 b 4fc 2fd a 3 2017 济南高二期中 如图所示 三个完全相同的金属小球a b c位于等边三角形的三个顶点上 a和c带正电 b带负电 a所带的电荷量比b所带的电荷量小 已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示 它应是 解析 根据 同电相斥 异电相吸 规律 确定金属小球c受到a和b的静电力方向 考虑a的带电荷量小于b的带电荷量 故fac与fbc的合力只能为f2 选项b正确 b a f1b f2c f3d f4