优化方案高中物理 第一章 第2节 库仑定律课件 新人教版选修31.ppt

第二节库仑定律 第一章静电场 学习目标1 通过演示实验 定性了解电荷之间的作用力大小与电荷量的多少以及电荷之间距离大小的关系 2 知道点电荷的概念 体会科学研究中的理想模型方法 3 理解库仑定律的内容 公式及适用条件 知道静电力常量 并会求点电荷间的作用力 4 通过对比静电力和万有引力 体会自然规律的多样性和统一性 第一章静电场 一 探究影响电荷间相互作用力的因素 越小 越大 增大 减小 正比 反比 想一想 1 该演示实验采用了哪种物理方法 提示 控制变量法 二 库仑定律1 内容 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的电荷量的乘积成 与它们的 成反比 作用力的方向在它们的连线上 3 适用条件 1 2 正比 距离的二次方 k 9 0 109n m2 c2 在真空中 点电荷 4 点电荷当带电体间的距离比它们自身的大小大得多 以至带电体的 大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时 这样的带电体就可以看成带电的点 叫做点电荷 判一判 2 两个电荷之间的静电力 电量大的所受静电力大 电量小的所受静电力小 这种说法正确吗 提示 不正确 两个电荷相互作用的静电力遵守牛顿第三定律 形状 3 是否只有体积很小的带电体才能看成点电荷 提示 不是 一个带电体能否看成点电荷 并不在于它体积的大小 而是应具体问题具体分析 三 库仑的实验1 库仑扭秤实验是通过 比较静电力f大小的 实验结果发现静电力f与距离r的 成反比 2 库仑在实验中为研究f与q的关系 采用的是用两个 的金属小球 电荷量 的方法 发现f与q1和q2的 成正比 四 静电力叠加原理对于两个以上的点电荷 两个电荷间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变 其中每一个点电荷所受的总的静电力 等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的 悬丝扭转的角度 平方 完全相同 接触 平分 乘积 矢量和 做一做 4 如图所示 带有相同电荷量的a b c三个带电小球 在等边三角形的三个顶点上 试作图确定c球受到静电力的方向 提示 如图所示 对点电荷的正确理解 1 对比三个概念 理想化模型 没有大小 形状 只带有电荷量 当受到其他电荷的作用时不会引起电荷的分布变化 相互作用规律遵从库仑定律 有一定体积 形状 带有电荷的物体 如果受到其他电荷的作用时 一般会引起电荷在物体上的重新分布 是最小的电荷量 不是带电体 它就是e 1 6 10 19c 2 带电体看成点电荷的条件如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多 以至带电体的形状 大小及电荷分布状况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 带电体就能看成点电荷 特别提醒 1 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 2 带电的物体能否看成点电荷 有时还要考虑带电体的电荷分布情况 2014 抚顺一中高二检测 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 在实际中点电荷并不存在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 cd 解析 点电荷是一种理想化模型 一个带电体能否看成点电荷不是看其大小 而是应具体问题具体分析 看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计 因此大的带电体一定不能看成点电荷和小的带电体一定能看成点电荷的说法都是错误的 所以本题a b错误 c d正确 故选cd 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来确定 1 下列关于点电荷的说法正确的是 a 电子和质子在任何情况下都可视为点电荷b 均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一般可视为点电荷c 带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷d 带电的金属球一定不能视为点电荷解析 带电体能否视为点电荷 要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多 而不是看物体本身有多大 也不是看它所带的电荷量有多大 bc 对库仑定律的理解 1 库仑定律的适用条件 1 真空中 2 点电荷 以上两个条件是理想化的 在空气中也近似成立 3 库仑定律中的静电力常量k 只有在公式中的各量都采用国际单位时 才可以取k 9 0 109n m2 c2 3 静电力的确定方法 静电力的大小计算和方向判断一般分开进行 1 大小计算 利用库仑定律计算大小时 不必将表示电性的正 负号代入公式 只代入q1 q2的绝对值即可 2 方向判断 利用同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引来判断 思路探究 该题目中两个带电球能否看做点电荷 b 带电体能否简化为点电荷 是库仑定律应用中的关键点 另一个条件是 真空 中 一般没有特殊说明的情况下 都可按真空来处理 求解实际带电体间的静电力 可以把实际带电体转化为点电荷 再求解库仑力 对于不要求定量计算的实际带电体间的静电力 可以用库仑定律定性分析 b 库仑力的叠加原理 对于两个以上的点电荷 其中每一个点电荷所受的总的库仑力 等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和 库仑力的合成和分解仍满足力的平行四边形定则 中国的fy 3a卫星上可观测到高能质子和高能电子 如图所示 分别在a b两点放置点电荷q1 2 10 14c和q2 2 10 14c 在ab的垂直平分线上有一点c 且ab ac bc 6 10 2m 如果有一高能电子在c点处 它所受的库仑力的大小和方向如何 思路探究 高能电子在c处受到几个力 如何求它所受到的合力 答案 8 0 10 21n方向平行于ab向左 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 但要明确各个库仑力的大小和方向 充分利用好几何关系 3 2014 广东省实验中学高二测试 如图所示 三个完全相同的金属小球a b c位于等边三角形的三个顶点上 a和c带正电荷 b带负电荷 a所带电荷量比b的小 已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条线段中的一条来表示 它应是 a f1b f2c f3d f4 b 解析 a和c带同种电荷 其间库仑力为斥力 b c带异种电荷 其间库仑力为引力 又因为a所带电荷量比b的小 所以c受到a的作用力比c受到b的作用力小 根据平行四边形定则求合力如图所示 故选b 思维建模 库仑力作用下的平衡问题 范例 如图所示 在一条直线上有两个相距0 4m的点电荷a b a带电荷量 q b带电荷量 9