经典高考物理 第1部分 第一章 第2节 库仑定律课件 新人教版选修3-1

1、第 2 节 第 一 章 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 知识点一知识点一 知识点二知识点二 考向一 考向二 随堂基础巩固随堂基础巩固 课时跟踪训练课时跟踪训练 考向三 1点电荷是一种理想化模型，当点电荷是一种理想化模型，当 带电体的形状、大小及电荷分带电体的形状、大小及电荷分 布对电荷间的相互作用的影响布对电荷间的相互作用的影响 可以忽略时，带电体可被看成可以忽略时，带电体可被看成 点电荷。点电荷。 自学教材自学教材 1点电荷点电荷 (1)定义：在研究带电体与其他带电体的相互作用时，定义：在研究带电体与其他带电体的相互作用时， 该带电体的该带电体的 、 及电荷在其上的分布状况均无关及

2、电荷在其上的分布状况均无关 紧要，该带电体可以看做一个带电的点，即为点电荷。紧要，该带电体可以看做一个带电的点，即为点电荷。 (2)点电荷是一种理想化的物理模型。点电荷是一种理想化的物理模型。 形状形状大小大小 2实验探究实验探究 实验原理实验原理 如图所示，如图所示，F ，变大，变大，F 变大；变大；变小，变小，F变小变小 方法方法(控制变量法控制变量法) 探究电荷间作用探究电荷间作用 力与距离的关系力与距离的关系 探究电荷间作用力探究电荷间作用力 与电荷量的关系与电荷量的关系 mgtan 实验操作实验操作 保持电荷量不变，改变保持电荷量不变，改变 悬点位置，从而改变小悬点位置，从而改变小

3、球间距球间距r，观察夹角，观察夹角变变 化情况化情况 改变小球带电荷改变小球带电荷 量量q，观察夹角，观察夹角 变化情况变化情况 实验实验 现象现象 r变小，变小，变大变大q变大，变大，变大变大 r变大，变大，变小变小q变小，变小，变小变小 实验结论实验结论 电荷之间的相互作用力随电荷量的增大电荷之间的相互作用力随电荷量的增大 而而 ，随它们之间距离的增大而，随它们之间距离的增大而 增大增大减小减小 重点诠释重点诠释 1对点电荷的理解对点电荷的理解 (1)点电荷的物理模型：只有电荷量，没有大小、形状的点电荷的物理模型：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

4、在。理想化的模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。 (2)点电荷只具有相对意义：一个带电体能否看做点电荷，点电荷只具有相对意义：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确定。是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定。 2点电荷与元电荷的区别点电荷与元电荷的区别 (1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对 值，是电荷量的最小单位。值，是电荷量的最小单位。 (2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，其带电点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，其带电 荷量可以很大也可以很小，但一定是一个元电荷电荷量荷量可以很大

5、也可以很小，但一定是一个元电荷电荷量 的整数倍。的整数倍。 1下列哪些物体可以视为点电荷下列哪些物体可以视为点电荷 () A电子和质子在任何情况下都可视为点电荷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均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一般可视为点 电荷电荷 C带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷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带电的金属球一定不能视为点电荷 解析：解析：带电体能否视为点电荷，要看它们本身的线度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是否比它们之间的距离

6、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。多大，也不是看它所带的电荷量有多大。 答案：答案：BC 自学教材自学教材 1内容内容 中两个静止中两个静止 之间的作用力之间的作用力(斥力或引力斥力或引力)与与 这两个电荷所带电荷量的这两个电荷所带电荷量的 成正比，跟它们的距离的成正比，跟它们的距离的 成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的 。 真空真空 点电荷点电荷 乘积乘积 平方平方 连线连线 9.0109 Nm2/C2 真空真空 点电荷点电荷 重点诠释重点诠释 1库仑力库仑力 (1)库仑力也称为静电力，它具有力的共性。库仑力也称为静电力

7、，它具有力的共性。 (2)两点电荷之间的作用力是相互的，其大小相两点电荷之间的作用力是相互的，其大小相 等、方向相反。等、方向相反。 (2)将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行，将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行， 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、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、 负号带入公式，只需将其电荷量的绝对值带入计算力的大小；负号带入公式，只需将其电荷量的绝对值带入计算力的大小； 力的方向再根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判定。力的方向再根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判定。 (3)因为静电力常量因为静电力常量k是有单位

8、的量，所以要注意统一到是有单位的量，所以要注意统一到 国际单位计算。国际单位计算。 (4)如果一个点电荷同时受到两个或更多的点电荷的作用如果一个点电荷同时受到两个或更多的点电荷的作用 力，可以根据力的合成法则求合力。力，可以根据力的合成法则求合力。 2如图如图121所示，两个质量均为所示，两个质量均为 m的完全相同的金属球壳的完全相同的金属球壳a和和b，壳层，壳层 的厚度和质量分布均匀，将它们分的厚度和质量分布均匀，将它们分 别固定于绝缘支座上，两球心间的别固定于绝缘支座上，两球心间的 距离为距离为l，为球半径的，为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电倍。若使它们带上等量异种电 荷，两球电荷量

9、的绝对值均为荷，两球电荷量的绝对值均为Q，那么，那么，a、b两球之两球之 间的万有引力间的万有引力F引 引、库仑力 、库仑力F库 库分别为 分别为 () 图图121 解析：解析：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽 然两球心间的距离然两球心间的距离l只有半径的只有半径的3倍，但由于壳层的厚度倍，但由于壳层的厚度 和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点。和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点。 因此，可以应用万有引力定律。对于因此，可以应用万有引力定律。对于a、b两带电球壳，两带电球壳， 由于两球的间距由于两球的间距l只有半径的

10、只有半径的3倍，不能看成点电荷，不倍，不能看成点电荷，不 满足库仑定律的适用条件。故选项满足库仑定律的适用条件。故选项D正确。正确。 答案：答案：D 例例1两个分别带有电荷量两个分别带有电荷量Q和和3Q的相同金属小球的相同金属小球 (均可视为点电荷均可视为点电荷)，固定在相距为，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的的两处，它们间库仑力的 大小为大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间。两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间 库仑力的大小为库仑力的大小为 () 审题指导审题指导解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点： (1)两相同金属小球接触后分电量的原则；两相同金属

11、小球接触后分电量的原则； (2)两球间距的变化。两球间距的变化。 答案答案C 利用库仑定律计算电荷间的相互作用力时，通常不利用库仑定律计算电荷间的相互作用力时，通常不 将电荷的正、负代入公式，而只计算电荷间的相互作用将电荷的正、负代入公式，而只计算电荷间的相互作用 力的大小，作用力的方向根据同种电荷互相排斥，异种力的大小，作用力的方向根据同种电荷互相排斥，异种 电荷互相吸引来判断。电荷互相吸引来判断。 如图如图122所示，半径相同的两所示，半径相同的两 个金属小球个金属小球A、B带有电量相等的带有电量相等的 电荷，相隔一定距离，两球之间电荷，相隔一定距离，两球之间 的相互吸引力的大小是的相互吸

12、引力的大小是F，今让，今让 第三个半径相同的不带电的金属第三个半径相同的不带电的金属 小球小球C先后与先后与A、B两球接触后移开，这时，两球接触后移开，这时，A、B两球两球 之间的相互作用力的大小是之间的相互作用力的大小是 () 图图122 答案：答案：A 例例2在真空中有两个相距在真空中有两个相距r的点电荷的点电荷A和和B，带电，带电 荷量分别为荷量分别为q1q，q24q。 (1)若若A、B固定，在什么位置放入第三个点电荷固定，在什么位置放入第三个点电荷q3， 可使之处于平衡状态，平衡条件中对可使之处于平衡状态，平衡条件中对q3的电荷量及正负有的电荷量及正负有 无要求？无要求？ (2)若以上

13、三个电荷皆可自由移动，要使它们都处于若以上三个电荷皆可自由移动，要使它们都处于 平衡状态，对平衡状态，对q3的电荷量及电性有何要求？的电荷量及电性有何要求？ 审题指导审题指导解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点： (1)电荷平衡时其库仑力的合力一定为零；电荷平衡时其库仑力的合力一定为零； (2)A、B固定和自由移动的区别。固定和自由移动的区别。 答案答案 (1)距距A左侧左侧r处，对处，对q3电荷量及电性均无要求电荷量及电性均无要求 (2)q34q，A左侧左侧r处处 对于三个自由电荷仅在库仑力作用下的平衡问题，根对于三个自由电荷仅在库仑力作用下的平衡问题，根 据库仑定律和力的平衡条件，可以概括成易记的口诀为：据库仑定律和力的平衡条件，可以概括成易记的口诀为： “三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大”。“两大夹小两大夹小” 是说三个电荷中，外面两个的电荷量必须大于中间的电荷是说三个电荷中，外面两个的电荷量必须大于中间的电荷 量；量；“两同夹异两同夹异”是说外面的两个电荷的电性必须相同，并是说外面的两个电荷的电性必须相同，并 且中间的一个电性与外面的两个相异；且中间的一个电性与外面的两个相异；“近小远大近小远大”是指中是指中 间电荷离电荷量小的电荷近，离电荷量大的电荷远。间电荷离电荷量