高中物理鲁科版选修3-1第1节1-2静电力库仑定律ppt课件.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 电荷 电荷量 二者之间的距离 线度 距离 正比 反比 它们的连线 相斥 相吸 9 0 109 静电力常量 距离 平方反比 点电荷 矢量和 四 静电力与万有引力的比较 距离的平方 质量 质点 电荷量 点电荷 温馨提示对于微观粒子 相互之间的静电力远大于万有引力 因此 在讨论电子这类微观粒子的相互作用时 万有引力可以忽略不计 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 例如 一个半径10cm的带电圆盘 如果考虑它和10m处某个电子的作用力 就完全可以把它看做点电荷 而如果这个电子离圆盘只有1mm 那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面 另外 带电体的线度比相关的距离小多少时才能看做点电荷 还与问题所要求的精度有关 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 二 对库仑定律的理解1 适用范围 适用于真空中两个点电荷间的相互作用 1 在空气中库仑定律也近似成立 2 对于不能看成点电荷的带电体不能直接应用库仑定律求解 但我们可以用一组点电荷来替代实际的带电体 从而完成问题的求解 3 两个均匀带电球体间的库仑力也可利用库仑定律计算 此时 r应指两球体的球心距 2 当多个带电体同时存在时 每一对带电体间的库仑力仍遵守库仑定律 某一带电体同时受多个库仑力作用时 可利用力的平行四边形定则求出其合力 3 库仑定律中的常量k 只有在采用国际单位制单位时 它的值才是9 0 109N m2 C2 4 库仑定律表明 库仑力与万有引力十分相似 都与距离的平方成反比 对于某些问题可利用这一相似性 借助于类比的方法求解 5 库仑力具有力的共性 它与学过的重力 弹力 摩擦力一样 具有力的一切性质 它是矢量 合成 分解时遵循平行四边形定则 能与其他的力合成 能使物体发生形变 能使物体产生加速度 例如 如图1 2 1甲所示 一个半径为R的圆环均匀带电 ab为一段极小的缺口 缺口长为L L R 圆环带的电荷量为QL 正电荷 在圆心处放置一带电荷量为q的负点电荷 试求负点电荷受到的库仑力 如图1 2 1乙所示 在环上任取对称的两点 或两小段 P Q P对O点处的负电荷产生吸引力FP 同样Q对O点处的负电荷产生吸引力FQ 这两个力大小相同 方向相反 合力为零 同理还可取P Q 等等相互对称的点 都具有相同的结论 而圆环正是由无数这样的点组成的 不难发现 在这样的圆环中心处的点电荷受力为零 2 库仑定律与力学综合应用库仑力也称为静电力 它具有力的共性 它与学过的重力 弹力 摩擦力是并列的 它具有力的一切性质 它是矢量 合成分解时遵循平行四边形定则 可以与其他的力平衡 使物体发生形变 产生加速度 分析问题的思路与方法完全是力学问题的思路与方法 即 电学问题 力学方法 1 库仑力作用下的平衡问题 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 a 确定研究对象 b 受力分析 c 列出平衡方程 d 联立求解 2 库仑力作用下的非平衡问题跟力学问题的处理方法相同 明确研究对象 分析运动过程 再分析包括库仑力在内的所有力 再依据牛顿运动定律或者动能定理列方程 并灵活选用整体法和隔离法分析问题 典例1 有三个完全一样的金属球A B C A球带的电荷量为7Q B球带的电荷量为 Q C球不带电 将A B两球固定 然后让C球先跟A球接触 再跟B球接触 最后移去C球 则A B球间的作用力变为原来的多少倍 变式1 上题中若把A B两球固定 然后让C反复与A B两球接触 最后移去C球 A B两球间的相互作用力变为原来的多少倍 答案8 0 10 21N方向平行于AB向左 借题发挥当多个带电体同时存在时 每两个带电体间的库仑力都遵守库仑定律 某一带电体同时受到多个库仑力作用时可利用力的平行四边形定则求出其合力 这就是库仑力的叠加原理 变式2 如图1 2 4所示 等边三角形ABC 边长为L 在顶点A B处有等量异种点电荷QA QB QA Q QB Q 求在顶点C处的点电荷 QC所受的静电力 答案2d 变式3 两个带有同种电荷的小球A B 放在光滑绝缘水平面上 其中小球A固定 小球B只在库仑力作用下由静止开始沿水平面运动 在运动过程中 小球B的加速度a和速度v的变化是 A a一直在增大B a一直在减小C v一直在增大D v一直在减小 库仑定