高中物理 第1章 一电荷库仑定律课件 新人教版选修11.ppt

一电荷库仑定律 一 电荷及其产生1 自然界中的电荷分为两种 即 和 2 电荷与电荷间有相互作用 相互作用力的规律是 同种电荷 异种电荷 3 电荷的多少叫 用 表示 在国际单位中电荷量的单位是 简称 用符号 表示 正电荷 负电荷 相斥 相吸 电荷量 q 库仑 库 c 4 起电的方式 1 摩擦起电 两个物体摩擦时 一些被原子核束缚的不紧的电子转移到另一个物体上 于是失去电子的物体带 得到电子的物体带 2 感应起电 由于外部电荷的作用 使本来不带电的导体内的 分开 电荷从导体的一部分转移到 温馨提示无论哪种起电方式 都没有创造出电荷 起电的本质是电荷在导体间或导体内部发生了转移 正电 负电 正负电荷 另一部分 二 电荷守恒定律1 内容 电荷既不能创生 也不能 只能从一个物体转移到 或者从物体的一部分转移到 在转移过程中 电荷的 保持不变 就是电荷守恒定律 2 元电荷电子 质子所带的电荷量是最小电荷量 人们把这个最小电荷量叫做 用e表示 e c 实验表明 所有带电体的电荷量或者等于e 或者是e的整数倍 消灭 另一个物体 另一部分 总量 元电荷 1 6 10 19 温馨提示电子 质子所带电荷量为元电荷 但它们本身不是元电荷 三 库仑定律1 内容 真空中两个静止点电荷间的相互作用力 跟它们电荷量的乘积成 跟它们之间距离的二次方成 作用力的方向在它们的 2 表达式 f 其中k是一个常量 叫 f是两个点电荷间的静电力 q1 q2是它们所带的电荷量 r是它们之间的 正比 反比 连线上 静电力常量 距离 3 适用条件 1 真空中 2 点电荷 4 点电荷一般地 如果带电体间的距离比它们自身线度的大小 以至带电体的 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作点电荷 大得多 形状和大小 一 摩擦起电与感应起电的比较 二 电荷守恒定律的理解1 中性 中和 的本质电中性的物体是有电荷存在的 只是代数和为零 对外不显电性 电荷的中和是指电荷的种类 数量达到异号 等量时 正负电荷代数和为零 2 总量 含义 指电荷的代数和 3 起电过程中电荷变化不论哪一种起电过程都没有创造电荷 也没有消灭电荷 本质都是电子发生了转移 也就是说物体所带电荷的重新分配 4 守恒的广泛性电荷守恒定律同能量守恒定律一样 是自然界中最基本的规律 任何电现象都不违背电荷守恒定律 三 库仑定律的理解和应用1 适用条件 适用于真空中的点电荷 真空中的电荷若不是点电荷 如图1 1 1所示 同种电荷时 实际距离会增大 如图 a 所示 异种电荷时 实际距离会减小 如图 b 所示 图1 1 1 3 计算库仑力的大小与判断库仑力的方向可以分别进行 即用公式计算库仑力的大小时 不必将电荷q1 q2的正 负号代入公式中 而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小 力的方向根据同种电荷相斥 异种电荷相吸加以判断即可 4 如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力 任意两个点电荷间的库仑力都可以用库仑定律来求解 某个点电荷所受的其他电荷的总库仑力可由静电力叠加的原理求出合力 5 两个点电荷间的库仑力为相互作用力 同样遵从牛顿第三定律 思考与讨论1 通过上面实验现象的观察 你认为电荷之间作用力的大小跟它们之间的距离有关吗 电荷之间作用力大小跟电荷量的大小有关吗 点拨电荷之间作用力的大小与电荷间的距离及带电荷量均有关 教材资料分析 2 看到库仑定律的数学表达式 我们有似曾相识的感觉 原来它跟万有引力的数学表达式在形式上相似 比较一下 它们在哪些方面相似 哪些方面不同 典例1 如图1 1 2所示 原来不带电的绝缘金属导体mn 在其两端下面都悬挂着金属验电箔 若使带负电的绝缘金属球a靠近导体的m端 可能看到的现象是 a 只有m端验电箔张开b 只有n端验电箔张开c 两端的验电箔都张开d 两端的验电箔都不张开 电荷的产生及作用 图1 1 2 解析a球带负电 靠近导体m端 则m端的自由电子被a上的负电荷排斥到n端 故m端带正电 n端带负电 m n下端的验电箔由于带同种电荷相互排斥而张开 答案c借题发挥感应起电的实质是导体靠近某带电体时 由于电荷间有同性相斥 异性相吸的特点 导体内的自由电子会靠近或远离带电体 也就是自由电子向导体一端转移显示负电 而在另一端感应出等量的正电荷 变式1 m和n是两个原来都不带电的物体 它们互相摩擦后 m带正电荷 下列判断正确的是 a 在摩擦前m和n的内部没有任何电荷b 摩擦的过程中电子从m转移到nc m在摩擦过程中创造了正电荷d n在摩擦过程中失去电子 答案 b 解析 物体内部既有正电荷又有负电荷 正负电荷数量相等 物体看起来不带电 故a错 m n摩擦时电子从m转移到n 故m带正电 在转移过程中 电荷的总量不变 正确选项为b 典例2 点电荷a b固定在真空中 所带电荷量均为q 若此时它们之间的库仑力为f 将两点电荷所带电荷量均变为 2q 则b所受的库仑力将变成 a 2f 方向与原来相同b 4f 方向与原来相同c 大小和方向均不变d 4f 方向与原来相反 库仑定律的理解和应用 答案b 借题发挥两点电荷之间的库仑力大小与电荷量及电荷间的距离有关 方向沿两点电荷的连线 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 它们之间库仑力的大小和方向不随第三个点电荷的引入而改变 这一点应特别注意理解 变式2 对于库仑定律的理解错误的是 a 库仑定律适用于真空中的点电荷b 当半径为r的两带电小球相距为r时 可用库仑定律计算它们间的静电力c 在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算d 相互作用的两个点电荷 不论它们的电荷量是否相同 它们各自所受的库仑力大小一定相等 答案 b 解析 由库仑定律可知a c d正确 当半径为r的两个带电小球相距r时 不能看成点电荷 故b选项错 1 2013年广东学业水平考试 将一束塑料绳一端打结 另一端撕成细条后 用手迅速捋细条 观察到细条散开了 如图1 1 3所示 下列对细条散开现象的分析中 正确的是 电荷的产生及作用 图1 1 3 a 撕成细条后 由于空气浮力作用使细条散开b 撕成细条后 所受重力减小 细条自然松散c 由于摩擦起电 细条带同种电荷 相互排斥散开d 细条之间相互感应起电 相互排斥散开 答案 c 解析 塑料绳与手摩擦起电 塑料绳上带的是同种电荷 同种电荷相互排斥 所以塑料绳会向四周散开 2 2013年广东学业水平考试 两个大小材质完全相同的金属小球a b 带电量分别为 3q和 q 两小球接触后分开 小球带电量为 a a为 3q b为 qb a为 q b为 3qc a为 2q b为 2qd a为 q b为 q 答案 d 3 多选 要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍 下列方法可行的是 a 每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍 电荷间的距离不变b 保持点电荷的带电荷量不变 使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍 库仑定律的理解和应用 答案 ad 4 如图1 1 4所示 两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上 两球面最近距离为r 带等量异种电荷 电荷量为q 两球之间的静电力为下列选项中的哪一个 图1 1 4 答案 b 答案 c 6 多选 如图1 1 5所示 两