电荷间的相互作用.ppt

1 2 探究电荷相互作用规律 定性实验 控制变量法 猜想 与带电体的电量有关与带电体之间的距离有关与带电体自身的大小及形状有关与带电体所处的空间物质即介质有关 一 电荷之间的相互作用力 定性研究 影响电荷相互作用的因素 实验表明 电荷之间的作用力 1 随电荷量的增大而增大 2 随距离的增大而减少 实验表明 电荷之间的作用力 1 随电荷量的增大而增大 2 随距离的增大而减少 实验表明 电荷之间的作用力 1 随电荷量的增大而增大 2 随距离的增大而减少 实验表明 电荷之间的作用力 1 随电荷量的增大而增大 2 随距离的增大而减少 实验表明 1 随电荷量的增大而增大 2 随距离的增大而减少 三大困难 1 这种作用力非常小 没有足够精密的测量器具 2 连电量的单位都没有 当然就无法比较电荷的多少了 3 带电体上电荷的分布不清楚 难以确定相互作用的电荷之间的距离 定量研究 三大困难的对策 卡文地许扭称实验 库仑扭称实验 对称性 等分电荷法 质点 点电荷 放大思想转化思想均分思想模型思想 限定 真空中 点电荷 理想模型 忽略带电体的大小 L R 类比 万有引力定律 实际带电体的大小远小于它们之间的距离时 以致带电体的形状和大小对相互作用的影响可以忽略不计时 可近似看作点电荷 带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷 库仑定律 大小 条件 真空中 点电荷 内容 在真空中两个点电荷之间的作用力 跟它们的电荷量的乘积成正比 跟它们间的距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 方向 在两点电荷的连线上 同种电荷相斥 异种电荷相吸 2q 万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似 表述的都是力 这是相同之处 它们的实质区别是 首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力 绝没有相排斥的力 其次 由计算结果看出 电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多 因此在研究微观带电粒子间的相互作用时 主要考虑静电力 万有引力虽然存在 但相比之下非常小 所以可忽略不计 扩展 任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的 任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律 用矢量求和法求合力遵循力的平行四边形定则 静电力同样具有力的共性 遵循牛顿第三定律 电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力 图1 2 3 例题2 已知氢核质子的质量m2 1 67 10 27kg电子的质量m1 9 1 10 31kg 电子和质子的电荷量都是1 60 10 19C 在氢原子内电子与质子间的最短距离为r 5 3 10 11m 试比较氢原子中氢核和电子之间的库伦力和万有引力 1 影响两电荷之间相互作用力的因素 1 距离 2 电量 2 库仑定律内容表述 力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比 跟它们的距离的二次方成反比 作用力的方向在两个点电荷的连线上公式 静电力常量k 9 0 109N m2 C2适用条件 真空中 点电荷 理想化模型 课堂小结 例1 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能看成是点电荷B 体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C 当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时 可将这两个带电体看成是点电荷D 一切带电体都可以看成是点电荷 课堂练习 考向1 对点电荷的考查 两个相同的均匀带电小球分别带Q1 1CQ2 2C在真空中相距r且静止相互作用的库伦力为F 1今将Q1 Q2 r都加倍问作用力F变化2只改变两电荷的电性作用力如何3只将r增大两倍 作用力如何4将两个球接触一下后仍放回原处作用力如何5使两球接触后如果库伦力的大小不变 应如何放置两球 考向2 库仑力的计算 例2 两个相距很远的带电金属小球A和B所带电量分别为 4 10 5C和 6 10 5C 用和它们完全一样的金属小球C先后分别与A B各接触一下后拿走 A B之间的静电力变成原来的多少倍 课堂练习 F F 6 A球和B球原来所带电量分别为 4 10 5C和 6 10 5C 例题3 真空中有三个点电荷它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上每个点电荷都是 2 10 6它们各自所受的库仑力 考向3 库仑力的叠加 例3 两个正电荷q1与q2电量都是3C 静止于真空中 相距r 2m 1 在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q 求Q受的静电力 2 在O点放入负电荷Q 求Q受的静电力 3 在连线上A点的左侧C点放上负点电荷q3 q3 1C且AC 1m 求q3所受静电力 课堂练习 考向4 万有引力定律与库仑定律的对比分析 如图所示 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 两球心间的距离为L 为球半径的4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与b两球之间的万有引力 库仑力分别为 考向5 利用对称思想求解非点电荷之间的库仑力 如图所示 一个半径为R的绝缘球壳上均匀带有 Q的电荷 另一个电荷量为 q的电荷放在球心O上 由于对称性 点电荷受力为0 现在球壳上挖去半径为r r R 的一个小圆孔S 则此时置于球心的点电荷所受的力的大小为 已知静电力恒量为k 方向 因为电荷均匀分布 所以可知小圆孔带电量为假设不挖去小孔 则电荷受力平衡 合外力为零 现在挖去小孔 则点电荷受力大小 根据库仑定律可得 方向由球心指向小孔中心由球心指向小孔中心 1 相距为L的点电荷A B带电量分别为 4Q和 Q 今引入第三个点电荷C 使三个点电荷都处于平衡状态 求C的电量和放置的位置 考向6 平衡问题 k k k k k k 规律总结 两大夹小两同夹异近小远大 2 如图所示 两个大小相同的小球带有同种电荷 质量分别为m1 和m2 带电量分别为q1和q2 用细绝缘线悬挂后 因静电力而使两悬线张开 它们与竖直线所成的角度均为 且两球同处一水平线上 则下述结论中正确的是 A q1一定等于q2 C m1一定等于m2 D 必须同时满足q1 q2 m1 m2 B 一定满足 3 如图所示 真空中