高中物理 1.2《库伦定律》学案 新人教版选修3-1.doc

1.2库仑定律一、学习目标:1掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量2会用库仑定律的公式进行有关的计算3知道库仑扭秤的实验原理二、学习重点：电荷守恒定律学习难点：电荷基本性质与电荷守恒定律的理解及应用。三、知识连接： 电荷间的相互作用力：同种电荷相排斥、异种电荷相吸引。四、学习过程：（一）探究电荷之间的相互作用力的因素：(参见课本图1.21)由探究实验过程可知，影响两电荷之间相互作用力的因素：1 ，2 （二）库仑定律：1.内容表述： 2.公式： 3.公式中K表示： 、K= 4.适用条件： ， .注意：（1）容易出现的错误是：只要体积小就能当点电荷，这一点在学习中应结合实例予以纠正。在实际问题中只有当带电体间的距离比它们自身的大小大的多，以至于带电体的形状和大小对相互作用的影响可以忽略不计时，带电体才可以视为点电荷。（2）库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体介质，为了排除其他介质的影响，将实验和定律约束在真空的条件下（4）静电力同样具有力的共性，遵循牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则（3）带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷rrr（5）如果两个带电体是均匀带电球体，那么距离r是指两球心之间的距离。但如果电荷分布不均时匀库仑定律则不适用。【例如：】半径为r 的金属球，其边缘相距r ，现使两球带上等量的同种电荷Q，设两电荷Q间的库仑力大小为F，则F等于kQ.Q(3r)2吗？5.点电荷间库仑力的作用方向在 ，而具体方又如何判断呢： （三）库仑扭秤实验（1785年，法国物理学家库仑）库仑扭秤实验原理：库仑的扭秤是由一根悬挂在细长线上的轻棒和在轻棒两端附着的两只平衡球构成的。当球上没有力作用时，棒取一定的平衡位置。如果两球中有一个带电，同时把另一个带同种电荷的小球放在它附近，则会有电力作用在这个球上，球可以移动，使棒绕着悬挂点转动，直到悬线的扭力与电的作用力达到平衡时为止。因为悬线很细，很小的力作用在球上就能使棒显著地偏离其原来位置，转动的角度与力的大小成正比，距离倒数的平方正比于角度，也就是说距离倒数的平方乘以角度应为常数（做图很容易看出关系），也就是说力与距离倒数的平方正比。同理，当距离一定时，只改变小球所带的电量可验证力与两小球所带电量的乘积成正比。实验技巧：（1）.小量放大（2）电量的确定（四）典型例题：1. 试比较电子和质子间的库仑力和万有引力已知电子的质量m1=9.1010-31kg，质子的质量m2=1.6710-27kg电子和质子的电荷量都是1.6010-19C可以看出，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 力，绝没有 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 力，忽略 力。2.参考P7例2完成课后“问题与练习”的第4小题。（注意需用到力的平行四边形定则）。可以看出当一个点电荷受到多个点电荷的作用时，可以根据力的独立作用原理进行力的合成和分解并进行矢量运算. 五、小结：（请大家自行总结本节课内容）v 对于库仑定律需要强调的是：v （1）点电荷的电性有正负之分，但在计算静电力的大小时，可用所带电量的绝对值进行计算根据电荷之间的电荷异同来判断是吸引力还是斥力.v （2）在两点电荷之间距离接近为零时，由于两个点电荷已经失去了点电荷的前提条件，因此不能根据库仑定律得到库伦力无穷大的结论v （3）当一个点电荷受到多个点电荷的作用，可以根 据力的独立作用原理进行力的合成分解并进行矢量运算. 六、过关训练：1 下列说法正确的是（ ）A、元电荷就是质子 B、点电荷是很小的带电体C、摩擦起电说明电荷可以创造D、库仑定律适用于在真空中两个点电荷之间相互作用力的计算2 、 电荷量分别为q1 、q2的两个点电荷，相距r时相互作用力为F，则A、如果q1 、q2 恒定，当距离变为r/2 时，作用力将变为2F B、如果其中一个电荷的电荷量不变，而另一个电荷的电荷量和它们之间的距离都减半时，作用力变为2FC、如果它们的电荷量和距离都加倍，则作用力不变D、如果它们的电荷都加倍，距离变为r时，作用力变为2F3真空中有两个相同的带电金属小球A和B（可视为点电荷），相距为r，带电量分别为+q和+2q，它们之间相互作用力的大小为F有一个不带电的金属球C，大小跟A、B相同，当C先跟A接触后再跟B小球接触时，A的电量为 ，B的电量为 ；再将A、B间距离变为2r，那么A、B间的作用力的大小为： 4.如图所示，A、B、C三点在一条直线上，各点都有一个点电荷，它们所带电量相等A、B两处为正电荷，C处为负电荷，且BC=2AB那么A、B、C三个点电荷所受库仑力的大小之比为_5、 有A、B两个带电小球（可视为点电荷），电荷分别为和q1=q、q2=9q,相距0.4m，如果引入第三个小球C，正好使第三个小球都处于止状态，则C小球应带什么电，应放在离A球多远处？且C球所带电荷量为多少 ？(提示：C求平衡时所受合力为0；可设C的电量为Q)七、当堂检测1、关于点电荷，下列说法正确的是：（ ） A、它是一个带有电荷的几何点； B、它自身不一定很小，所带电荷不一定很少； C、体积小于1mm3的带电体就是点电荷； D、体积大的带电体，只要满足一定的条件也可以看成点电荷。 2、两个完全相同的金属球A和B，带异号不等量电荷，相隔一定距离，库仑力为F；把两球相互接触后再放回原处，则两球间的库仑力将：（ ） A、减小 B、增大 C、不变 D、以上情形都有可能3、真空中两个点电荷Q1和