学鲁科版选修31 1.2静电力 库仑定律 课件（1）（42张）.ppt

1 2静电力库仑定律 课标定位学习目标 1 知道点电荷的概念 体会科学研究中理想化模型的应用 2 理解库仑定律的含义及其表达公式适用条件 并能够用公式进行相关计算 重点难点 1 对点电荷的理解 2 库仑定律的适用条件及其应用 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第2节静电力库仑定律 课前自主学案 课前自主学案 一 静电力与点电荷模型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 线度 小 线度 本身 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 跟它们的电荷量q1 q2的乘积成 跟它们的距离r的 成反比 作用力的方向沿着它们的 同种电荷相斥 异种电荷相吸 正比 二次方 连线 2 表达式 f 其中q1 q2表示两个点电荷的 r表示它们的 k为比例系数 也叫 k 9 0 109n m2 c2 电荷量 距离 静电力常量 提示 不对 r 0时不能看成点电荷 公式不能适用 三 静电力与万有引力的比较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 及 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 其作用力的大小跟物体 及 有关 带电 距离 质量 距离 3 二者的相似 两种力都与 成反比 两个公式中都有与作用力有关的物理量 电量或质量 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 距离的二次方 斥 引 引 核心要点突破 一 对点电荷的理解1 点电荷 当带电体间的距离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不计时 这样的带电体就可以看成带电的点 叫做点电荷 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 2 举例说明 1 均匀带电球体 半径为r 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 与电荷量集中的球心的点等效 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 若研究的位置离得很远 r r 就可以把球看成点电荷 2 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 只有你研究的位置到电荷的距离远远大于带电体的线度时 才能当作点电荷处理 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 下列关于点电荷说法错误的是 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一般可视为点电荷c 带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷d 带电的金属球有时能视为点电荷 有时不能视为点电荷 解析 选a 带电体能否视为点电荷 要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多 而不是看物体本身有多大 也不是看它所带的电荷量有多大 3 两个电荷间的距离r 0时 两电荷已失去了点电荷的前提条件 所以违背了库仑定律的适用条件 不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力 因此不能认为f 4 库仑力具有力的一切性质 相互作用的两个点电荷之间的作用力遵守牛顿第三定律 应用库仑定律时仍应该对带电体进行受力分析 库仑力同样遵守平行四边形定则 在解决多个电荷相互作用时矢量合成法则同样有效 5 式中各量的单位要统一用国际单位 与k 9 0 109n m2 c2统一 6 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 2011年福州高二单元检测 对于库仑定律的理解错误的是 a 库仑定律适用于真空中的点电荷b 当半径为r的两带电小球相距为r时 可用库仑定律计算它们间的静电力c 在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算d 相互作用的两个点电荷 不论它们的电荷量是否相同 它们各自所受的库仑力大小一定相等 解析 选b 库仑定律的适用条件是真空中的点电荷 干燥空气中的点电荷也近似适用 故a c正确 半径为r的两小球距离是r时 不能看做点电荷 故库仑定律不适用 b错误 两点电荷间的静电力是一对作用力与反作用力 大小一定相等 故d正确 三 电场力与万有引力的比较 特别提醒 1 库仑力和万有引力是不同性质的力 2 万有引力定律适用时 库仑定律不一定适用 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 如图1 2 1所示 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b 其壳层的厚度和质量分布均匀 将它们固定于绝缘支座上 两球心间的距离l为球半径的3倍 若使它们带上等量异种电荷 使其电荷量的绝对值均为q 那么 a b两球之间的万有引力f引与库仑力f库分别为 图1 2 1 解析 选d 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体 虽然两球心间的距离l只有其半径r的3倍 但由于其壳层的厚度和质量分布均匀 两球壳可看成质量集中于球心的质点 因此 可以应用万有引力定律 由错解原因分析可知 此时两小球不能看成点电荷 即库仑定律不适用 综上所述 对于a b两带电球壳的整体来说 满足万有引力定律的适用条件 不满足库仑定律的适用条件 故只有选项d正确 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 带等量异种电荷 电荷量为q 两球间的静电力为下列选项中的哪一个 课堂互动讲练 图1 2 2 精讲精析 两球间距和球本身大小差不多 不符合简化为点电荷的条件 因为库仑定律的公式计算仅适用于点电荷 所以不能用公式计算 我们可以根据电荷间的相互作用规律作一个定性分析 由于两带电体带等量异种电荷 电荷间相互吸引 因此电荷在导体球上的分布 答案 b 方法总结 库仑定律另一条件是 真空中 一般在没有特殊说明的情况下 都可按真空来处理 本题若不考虑到库仑定律的适用条件 很容易根据库仑定律计算选择a 实际上在本题中两球不符合简化为点电荷的条件 因此不能使用库仑定律计算 2011年太原质检 如图1 2 3所示 悬挂在o点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球a 在两次实验中 均缓慢移动另一带同种电荷的小球b 当b到达悬点o的正下方并与a在同一水平线上时 a处于 图1 2 3 受力平衡 悬线偏离竖直方向的角度为 若两次实验中b的电荷量分别为q1和q2 分别为30 和45 则q2 q1为 精讲精析 设细线长为l a的带电荷量为q a与b处在同一水平线上 以a为研究对象 受力分析作出受力图 如图1 2 4所示 根据平衡条件可知 库仑力跟重力的合力与细线的拉力等大反向 由几何关系列式得 图1 2 4 答案 c 方法总结 对于力电综合问题 其解决问题的关键仍然是研究对象的选取和正确的受力分析 但要注意库仑力的大小不仅和距离有关 而且还与所带电量有关 库仑力的变化又会导致物体的受力情况和位置的改变 2011年龙岩高二综合检测 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和q2 4q 若要将第三个电荷q3放入 要求放入q3后三电荷均处于平衡状态 对q3的电荷量及电性有何要求 思路点拨 解此题注意以下几点 1 正确选取研究对象并受力分析 2 根据库仑力公式计算每个电荷的受力大小 3 根据静电力的叠加结合平衡条件列方程求解 自主解答 1 若a b固定 要让q3平衡 只需是q3所受的a b对它的静电力大小相等 方向相反即可 让q3受力平衡 必须和q1 q2在同一直线上 因为q1 q2带异种电荷 所以q3不可能在它们之间 再根据库仑定律 静电力和距离的平方成反比可推知q