高中物理 12 点电荷之间的相互作用规律—库仑定律课件 教科版选修11.ppt

2点电荷之间的相互作用规律 库仑定律 1 探究影响点电荷间相互作用的因素 掌握类比推理的思想方法 2 知道点电荷的概念 知道点电荷是 种理想化的物理模型 3 理解库仑定律的含义和适用条件 学习用库仑定律解决简单的问题 4 了解库仑扭秤的结构和原理 2 库仑对电荷之间相互作用规律的发现在真空中两个点电荷之间的相互作用力的大小与它们所带的电荷量的乘积成正比 与它们之间的距离平方成反比 1 点电荷 1 定义 一般来说 只要两个带电体间的距离比它们自身的线度大得多 以至带电体的形状和电荷的分布对相互作用力的影响可以忽略不计 这样的带电体就可以看做点电荷 2 点电荷是一种理想化的物理模型 思维类比 5 静电力常量k 数值 k 9 0 109n m2 c2 物理意义 真空中两个相距为1m 电荷量都为1c的点电荷之间的库仑力的大小为9 0 109n 三 库仑定律的应用1 库仑力具有力的共性 1 两个点电荷间的相互作用力遵守牛顿第三定律 2 库仑力可使带电体产生加速度 3 库仑力可以和其他力平衡 4 某个点电荷受几个点电荷作用时 要用矢量合成法则求出合力 2 应用库仑定律时注意 1 计算两点电荷间库仑力时 电荷符号可不代入 只计算量值 电荷的电性只影响库仑力的方向 相互作用力的方向根据同种电荷相斥 异种电荷相吸定性判断 计算时 也可以将电荷正负代入计算 得到的结果中正值表示斥力 负值表示引力 2 库仑定律也适用于一个电荷静止 另一个电荷运动的情况 例如 原子核外电子绕核运动时 核对电子的力同样遵循库仑定律 3 两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力 等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和 这个结论通常叫做静电力叠加原理 1 点电荷的体积必须很小吗 点电荷是无大小 无形状而有电荷量的一个几何点 一个实际的带电体能否被看作点电荷并不决定于带电体的线度 形状 而是决定于其线度 形状对所研究问题的影响程度 若该影响很小 可以忽略时 带电体就可看作点电荷 反之 则不可以 所以一个很小的带电体不一定能视为点电荷 带电体很大 也不一定不能视为点电荷 典例1 关于点电荷的说法 正确的是 a 只有体积很小的带电体 才能看作点电荷b 体积很大的带电体一定不能看作点电荷c 点电荷一定是电荷量很小的带电体d 两个带电的金属小球 不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理 解析在研究带电体间的静电力作用时 如果带电体本身的线度远小于它们之间的距离 带电体本身的大小对我们所讨论的问题影响甚小 相对来说可把带电体视为一几何点 并称它为点电荷 但点电荷本身的线度不一定很小 它所带的电荷量也可以很大 点电荷这个概念与力学中的 质点 类似 所以a b c均不对 两个带电的金属小球 距离近时电荷不会均匀分布 故d对 答案d 变式1 关于点电荷 以下说法正确的是 a 足够小的电荷 就是点电荷b 一个电子 不论在何种情况下均可视为点电荷c 点电荷是一种理想化的模型d 一个带电体能否看成点电荷 不是看它尺寸的绝对值 而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计解析点电荷是一个抽象的物理模型 类似于质点模型 带电体的形状和大小对电学特征影响很小 以至于可以忽略时 该带电体可以看做点电荷 故c d选项正确 答案cd 答案b借题发挥库仑定律公式只适用于真空中静止的点电荷间库仑力的求解 但不能看成点电荷的带电体之间的库仑力可用此公式定性分析 答案d 典例3 如图1 2 3所示 两个质量为m1和m2的小球各用长丝线悬挂在同一点 当两小球带电荷量分别为 q1和 q2时 两丝线张开且两球等高 两丝线与竖直方向夹角分别为 1 2 下列说法正确的是 a 若m1 m2 则 1 2b 若m1 m2 则 1 2c 若m1 m2 则 1 2d 若m1 m2 且 q1 q2 则 1 2 答案ac借题发挥库仑定律给出了两个点电荷间的作用力的大小及方向 库仑力也是一种力 同样遵从力的合成与分解法则 遵从牛顿定律等力学基本规律 当把整个体系作为一个研究对象 列平衡方程或动力学方程时系统内物体间的相互作用的静电力为内力 不予考虑 但研究系统内物体受力时不能漏掉静电力 变式3 如图1 2 4所示 q1 q2 q3分别表示在一条直线上的三个点电荷 已知q1与q2之间的距离为l1 q2与q3之间的距离为l2 且每个电荷都处于平衡状态 1 如果q2为正电荷 则q1为 电荷 q3为 电荷 2 q1 q2 q3三者电荷量大小之比是 开拓视野 是巧合还是必然的联系 一个让物理学家们仍在思考的问题库仑力和万有引力呈现出的既相似又相异的特点 表明了自然规律的多样性和统一性 同时促使人们思考这样的问题 这两种力有没有内在的联系 从更深层次上看 它们会不会是同一种相互作用在不同条件下的特殊表现呢 物理学家至今还在致力于这方面的探索 典例4 在氢原子里 有一个电子和一个质子 已知质子 电子电荷量都是1 6 10 19c 轨道半径r 5 3