一、电荷库仑定律 (3).doc

课堂互动三点剖析一、本节的重点是库仑定律的含义及其表达1、使用条件，并会用库仑定律进行简单的计算1应用库仑定律解题应注意的问题（1）在理解库仑定律时，有人根据公式设想当时得出的结论从数学角度分析是正确的，但从物理角度分析，这一结论是错误的错误的原因是：当时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件，何况实际电荷都有一定大小，根本不会出现的情况也就是时，不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力（2）将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷、带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判断（3）要统一国际单位，与=9.0109 Nm2/C2统一（4）如果一个点电荷同时受到另外两个或更多的点电荷的作用力，可根据静电力叠加的原理求出合力温馨提示解决带电体平衡问题的方法是：（1）确定研究对象；（2）受力分析；（3）建立坐标系；（4）列平衡方程求解2库仑定律与万有引力定律的比较共同点：（1）都与距离的平方成反比；（2）都有一个常量.区别：万有引力与两个物体的质量有关；库仑力与两个物体的电荷量有关影响大小的因素：万有引力：，库仑力：，、二、本节的难点有1如何确认感应起电?使物体带电有不同的方式，在初中阶段我们已经认识到摩擦起电，现在再通过演示实验确认另一种起电方式感应起电用一根与丝绸摩擦过的玻璃棒靠近验电器的金属球(注意：不要接触)，会看到验电器的指针发生偏转，这说明验电器的指针带上了电保持玻璃棒的位置不变，用手接触验电器的金属球，发现指针偏角为零先把手移开，再把玻璃棒移开，会发现指针又发生了偏转这种把一带电物体靠近导体也可以使导体带电的方式叫感应起电感应起电和摩擦起电的不同是前者没有接触只是靠近，后者必须直接接触2完全相同的带电金属球接触后的电量分配原则（1）若两金属球带同种电荷，两金属球接触后总电量平分（2）若带异种电荷，两金属球接触后电量先中和再平分3怎样理解“点电荷”点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型类似于力学中的质点，实际中并不存在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，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，这样的处理会使问题大为简化，对结果又没有太大的影响，因此物理学上经常用到此方法一个带电体能否看作点电荷，不能单凭其大小和形状确定例如，一个半径10cm的带电圆盘，求它和10 m处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷；而如果这个电子离圆盘只有1mm，就不能再这样处理了三、正、负电子对的湮灭与电荷守恒定律矛盾吗？这是本节的疑点在近代物理学中，一对正、负电子湮灭，转化为一对光子；一个中子衰变成一个质子和一个电子这种情况下带电粒子总是成对湮灭和产生，两种电荷数目相等，正负相反，而光子或中子都是中性的，本身不带电，所以电荷的代数和不变,与电荷守恒定律不矛盾各个击破【例1】 两个相同的金属小球，电荷量之比为17，相距为，两者接触后再放回原来的位置，它们间的库仑力可能变为原来的倍解析：当两球带同种电荷时，即，接触后每球电荷量,;当两球带异种电荷时，即，接触后每球电荷量 ，.解得,.答案：或图1-1-1【例2】 如图1-1-1所示，带电量分别为和的两个点电荷，相距.求在何处放一个什么性质的电荷，才可以使三个电荷都处于平衡状态?思路分析：两点电荷同性相斥，相互作用的静电力均沿连线向外若能平衡，第三个电荷对的作用力方向必沿连线向内故必与带异性电，且在连线上解：设带电荷量为，距为，则距为，对、列平衡方程对：；对：,联立解得, ,即带电荷量为负电荷置于距点处，系统可平衡答案：在连线上距点处，放带电量为的负电荷，系统可平衡.图112【例3】 两个质量分别是的小球，各用长为的丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为时，两丝线张开一定的角度，如图112所示，则下列说法正确的是（）A若，则B若，则 C若，则D若，则答案：BC图1-1-3解析：对和进行受力分析，如图113.根据三角形相似关系，得由可得：（1）当，即时，,.（2）当，即时，,.【例4】 氢原子中，电子绕核做圆周运动的半径为R0.5310-10m，已知电子和原子核上的电荷量都是1.610-19C，电子的质量为9.110-31kg，氢原子核的质量为1.6710-27kg，计算它们间的静电力和万有引力，并加以比较解析：静电力:8.2108N万有引力：3.610-47N答案：8.2108N3.610-47N远大于温馨提示因为万有引力远远小于静电力，所以受力分析时一般就不再分析万有引力了图114【例5】 如图114所示，有一带正电的验电器，当一金属球靠近验电器的小球 (不接触)时，验电器的金箔张角减小，则（）A球可能不带电B金属球可能带负电 C金属球可能带正电D金属球一定带负电解析：验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥张开角度的大小决定于两金箔带电荷的多少如果球带负电，靠近验电器的球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减少，选项B正确，同时否定选项C如果球不带电，在靠近球时，发生静电感应现象使球电荷发生极性分布，靠近球的端面出现负的感应电荷，而背向球的端面出现正的感应电荷球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用，因距离的不同而表现为吸收作用，从而使金箔张角减小答案：AB【例6】 绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球，的表面镀有铝膜，在的附近有一绝缘金属球，开始时，都不带电，如图1-1-5所示，现使，分别带正、负电，则（）图1-1-5A将吸引，吸引后不放开B先吸引，接触后又把排斥开C，之间不发生相互作用D立即把排斥开解析：因带正电，带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球将向靠拢并与接触，当小球与接触后，将对两球所带的电荷进行重新分配，结果两球带同种电荷将会被排斥开；若、原来带电量相等，则、接触后中和而都不带电，、将自由分开答案：B图1-1-6【例7】如图1-1-6所示，半径为的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为的电荷，另一电荷量为+q的点电荷放在球心上，由于对称性，点电荷受力为零，现在球壳上挖出半径为()的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为多少?方向如何?(已知静电力常量) 思路分析：根据题目中的提示，由于对称性，点电荷受力为零，将球分割成关于球心对称的许多部分，每两对称部分对点电荷的库仑力为零 解析：由于球壳上带电均匀，原来每条直径两端相等的一小块圆面上的电荷对球心+q的力互相平衡现在球壳上A处挖出半径为r的小圆孔后，其他直径两端电荷对球心+q的力仍互相平衡，剩下的就是与A相对的B处，半径也等于的一小块圆面上的电荷对它的力F，B处这一小块圆面上的电荷量为.由于半径rR，可以把它看成点电荷根据库仑定律，它对中心+q的作用力大小为,其方向由球心指向小孔中心【例8】 （2004上海）真空中两个静止点电荷相距10 cm它们之间相互作用力大小为910