202X届高考物理总复习第7章静电场第1课时库仑定律电场力的性质课件教科版

1、第七章静电场第七章静电场动能定理、能量守恒定律动能定理、能量守恒定律相结合相结合. .第第1 1课时库仑定律电场力的性质课时库仑定律电场力的性质基础回顾基础回顾核心探究核心探究演练提升演练提升 基础回顾基础回顾 自主梳理自主梳理融会贯通融会贯通知识梳理知识梳理一、电荷及电荷守恒定律一、电荷及电荷守恒定律1.1.元电荷、点电荷元电荷、点电荷(1)(1)元电荷元电荷: :一个电子所带电荷量的绝对值为一个电子所带电荷量的绝对值为1.61.61010-19-19 C, C,它是电荷的最小单元它是电荷的最小单元, ,任何任何带电体所带电荷量都是元电荷的带电体所带电荷量都是元电荷的 . .(2)(2)当带

2、电体本身的当带电体本身的 比它到其他带电体的距离小很多比它到其他带电体的距离小很多, ,以至在研究它与其他带以至在研究它与其他带电体的相互作用时电体的相互作用时, ,该带电体的该带电体的 以及电荷在其上的分布状况均无关紧要以及电荷在其上的分布状况均无关紧要, ,该该带电体可看做一个带电的点带电体可看做一个带电的点. .点电荷是一种理想化模型点电荷是一种理想化模型. .2.2.电荷守恒定律电荷守恒定律(1)(1)内容内容: :电荷既不能被创造电荷既不能被创造, ,也不能被消灭也不能被消灭, ,它们只能从一个物体它们只能从一个物体 到另一个物体到另一个物体, ,或者从物体的一部分或者从物体的一部分

3、 到另一部分到另一部分. .在任何自然过程中在任何自然过程中, ,电荷的代数和是电荷的代数和是 的的. .(2)(2)三种起电方式三种起电方式: : 、 、 . .(3)(3)带电实质带电实质: :物体带电的实质是物体带电的实质是 . .整数倍整数倍线度线度形状形状转移转移转移转移守恒守恒摩擦起电摩擦起电接触起电接触起电感应起电感应起电电子的转移电子的转移二、库仑定律二、库仑定律1.1.内容内容: : 中两个静止的点电荷之间的作用力中两个静止的点电荷之间的作用力( (斥力或引力斥力或引力),),与这两个电与这两个电荷所带荷所带 成正比成正比, ,与它们之间的与它们之间的 成反比成反比, ,作用

4、力的方作用力的方向沿着这两个点电荷的连线向沿着这两个点电荷的连线. .2.2.表达式表达式: :F=F= , ,式中式中k=k= Nm Nm2 2/C/C2 2, ,叫静电力常量叫静电力常量. .3.3.适用条件适用条件: :真空中的真空中的 . .三、电场线电场强度三、电场线电场强度1.1.静电场静电场: :静电场是客观存在于电荷周围的一种物质静电场是客观存在于电荷周围的一种物质, ,其基本性质是对放入其中其基本性质是对放入其中的电荷有力的作用的电荷有力的作用. .真空真空电荷量的乘积电荷量的乘积距离的平方距离的平方122QQkr9.09.010109 9点电荷点电荷2.2.电场线的特点电场

5、线的特点(1)(1)电场线起始于正电荷电场线起始于正电荷, ,终止于终止于 , ,或者起始于无穷远处或者起始于无穷远处, ,终止于终止于 ; ;电场线不闭合电场线不闭合. .(2)(2)任何两条电场线都不会相交任何两条电场线都不会相交. .(3)(3)在同一电场中在同一电场中, ,电场强度较大的地方电场线电场强度较大的地方电场线 . .(4)(4)电场线上某点的切线方向表示该点的电场线上某点的切线方向表示该点的 . .(5)(5)沿电场线方向电势逐渐沿电场线方向电势逐渐 . .(6)(6)电场线和等势面在相交处电场线和等势面在相交处 . .(7)(7)几种典型电场的电场线分布几种典型电场的电场

6、线分布. .负电荷或无穷远处负电荷或无穷远处负电荷负电荷较密较密场强方向场强方向降低降低互相垂直互相垂直正电荷正电荷(3)(3)方向方向: :规定规定 在电场中某点受力的方向为该点的电场强度方向在电场中某点受力的方向为该点的电场强度方向. .Fq2kQr(2)(2)在在0 x6 cm0 x6 cm区间内区间内, ,电场强度方向沿电场强度方向沿x x轴正方向轴正方向; ;在在x0 x6 cmx6 cm区间内区间内, ,电场强度方向沿电场强度方向沿x x轴负方轴负方向向. .自主检测自主检测1.1.思考判断思考判断 (1)(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍任何带电体所带的电荷量都是元电

7、荷的整数倍.(.() )(2)(2)根据根据F=k ,F=k ,当当r0r0时时,F.(,F.() )(3)(3)电场强度反映了电场力的性质电场强度反映了电场力的性质, ,所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受电场力成正比点所受电场力成正比.(.() )(4)(4)电场中某点的电场强度的方向即为正电荷在该点所受电场力的方向电场中某点的电场强度的方向即为正电荷在该点所受电场力的方向.(.() )(5)(5)在点电荷产生的电场中在点电荷产生的电场中, ,以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同同.(.()

8、 )答案答案: :(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)122QQrC CB B4.(4.(20182018山东聊城质检山东聊城质检) )两个可自由移动的点电荷分别放在两个可自由移动的点电荷分别放在A,BA,B两处两处, ,如图所示如图所示.A.A处电荷带正电荷量处电荷带正电荷量Q Q1 1,B,B处电荷带负电荷量处电荷带负电荷量Q Q2 2, ,且且Q Q2 2=4Q=4Q1 1, ,另取一个可以自由移动的另取一个可以自由移动的点电荷点电荷Q Q3 3, ,放在放在ABAB直线上直线上, ,欲使整个系统处于平衡状态欲使整个系统处于平衡状态, ,则则( ( ) )A.QA

9、.Q3 3为负电荷为负电荷, ,且放于且放于A A左方左方B.QB.Q3 3为负电荷为负电荷, ,且放于且放于B B右方右方C.QC.Q3 3为正电荷为正电荷, ,且放于且放于A,BA,B之间之间D.QD.Q3 3为正电荷为正电荷, ,且放于且放于B B右方右方A A解析解析: :因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用, ,且已知且已知Q Q1 1和和Q Q2 2是异是异种电荷种电荷, ,对对Q Q3 3的作用力一为引力的作用力一为引力, ,一为斥力一为斥力, ,所以所以Q Q3 3要平衡就不能放在要平衡就不能放在A,BA,B之之间间. .根据库仑

10、定律知根据库仑定律知, ,由于由于B B处的电荷处的电荷Q Q2 2电荷量较大电荷量较大,Q,Q3 3应放在离应放在离Q Q2 2较远而离较远而离Q Q1 1较近的地方才有可能处于平衡较近的地方才有可能处于平衡, ,故应放在故应放在Q Q1 1的左侧的左侧. .要使要使Q Q1 1和和Q Q2 2也处于平也处于平衡状态衡状态,Q,Q3 3必须带负电必须带负电, ,选项选项A A正确正确. . 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破考点一库仑定律的理解与应用考点一库仑定律的理解与应用1.1.对库仑定律的理解对库仑定律的理解(1)F=k ,r(1)F=k ,r指两点电荷间的距离指两点电

11、荷间的距离. .对可视为点电荷的两个均匀带电球对可视为点电荷的两个均匀带电球,r,r为为两球的球心间距两球的球心间距. .(2)(2)当两个电荷间的距离当两个电荷间的距离r0r0时时, ,电荷不能视为点电荷电荷不能视为点电荷, ,它们之间的库仑力不它们之间的库仑力不能认为趋于无限大能认为趋于无限大. .2.2.“三个自由点电荷平衡三个自由点电荷平衡”的问题的问题(1)(1)平衡的条件平衡的条件: :每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零, ,或每个点电荷或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合场强为零的位置处于另外两个点电荷产生的合场强为零的位置. .122

12、QQr(2)(2)C C核心点拨核心点拨B B考点二电场强度的理解与计算考点二电场强度的理解与计算1.1.电场强度三个表达式的比较电场强度三个表达式的比较2.2.电场的叠加电场的叠加(1)(1)叠加原理叠加原理: :多个电荷在空间某处的电场为各电场在该处所产生的电场强度多个电荷在空间某处的电场为各电场在该处所产生的电场强度的矢量和的矢量和. .(2)(2)运算法则运算法则: :平行四边形定则平行四边形定则. .C C核心点拨核心点拨 (1)(1)带电薄板是非点电荷带电薄板是非点电荷, ,不能直接用公式求其电场强度不能直接用公式求其电场强度. .但带电薄板在但带电薄板在a,ba,b两点产生的电场

13、强度等大、反向两点产生的电场强度等大、反向, ,利用利用a a处电场强度为处电场强度为0,0,求出薄板在求出薄板在a a点的电场强度大小点的电场强度大小. .(2)(2)根据对称性获得薄板在根据对称性获得薄板在b b点产生电场强度的大小和方向点产生电场强度的大小和方向, ,利用公式求出利用公式求出点电荷在点电荷在b b点的电场强度大小和方向点的电场强度大小和方向, ,根据矢量合成求出根据矢量合成求出b b点的电场强度点的电场强度. .反思总结反思总结 电场强度叠加问题的分析方法电场强度叠加问题的分析方法(1)(1)确定分析计算电场的空间位置确定分析计算电场的空间位置; ;(2)(2)分析该处有

14、几个分电场分析该处有几个分电场, ,先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向和方向, ,如果是非点电荷产生的电场如果是非点电荷产生的电场, ,应通过对称法、割补法、等效法等方应通过对称法、割补法、等效法等方法求解法求解; ;(3)(3)依次利用矢量合成的平行四边形定则求出矢量和依次利用矢量合成的平行四边形定则求出矢量和. .【针对训练针对训练】 (2018 (2018河北石家庄质检河北石家庄质检) )如图所示如图所示, ,在真空中有两个固定的等量异种点电荷在真空中有两个固定的等量异种点电荷+Q+Q和和-Q.-Q.直线直线MNMN是两点电荷连线的中垂

15、线是两点电荷连线的中垂线,O,O是两点电荷连线与直线是两点电荷连线与直线MNMN的交点的交点.a,b.a,b是两点电荷连线上关于是两点电荷连线上关于O O的对称点的对称点,c,d,c,d是直线是直线MNMN上的两个点上的两个点. .下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ( ) )A.aA.a点的电场强度大于点的电场强度大于b b点的电场强度点的电场强度; ;将一检验电荷沿将一检验电荷沿MNMN由由c c移动到移动到d,d,所受电场力先增大后减小所受电场力先增大后减小B.aB.a点的电场强度小于点的电场强度小于b b点的电场强度点的电场强度; ;将一检验电荷沿将一检验电荷沿MNMN由由c c移

16、动到移动到d,d,所受电场力先减小后增大所受电场力先减小后增大C.aC.a点的电场强度等于点的电场强度等于b b点的电场强度点的电场强度; ;将一检验电荷沿将一检验电荷沿MNMN由由c c移动到移动到d,d,所受电场力先增大后减小所受电场力先增大后减小D.aD.a点的电场强度等于点的电场强度等于b b点的电场强度点的电场强度; ;将一检验电荷沿将一检验电荷沿MNMN由由c c移动到移动到d,d,所受电场力先减小后增大所受电场力先减小后增大C C解析解析: :根据等量异种电荷周围的电场分布根据等量异种电荷周围的电场分布,a,b,a,b两点的电场强度的大小相等两点的电场强度的大小相等, ,方向相同

17、方向相同.MN.MN为一条等势线为一条等势线, ,它上面的电场强度它上面的电场强度O O点最大点最大, ,向两边逐渐减小向两边逐渐减小, ,所所以检验电荷在以检验电荷在O O点受到的电场力最大点受到的电场力最大. .一检验电荷沿一检验电荷沿MNMN由由c c移动到移动到d,d,所受电场所受电场力先增大后减小力先增大后减小, ,选项选项C C正确正确,A,B,D,A,B,D错误错误. .考点三电场中的平衡与加速问题考点三电场中的平衡与加速问题1.1.电场力方向电场力方向正电荷受力方向与电场强度方向相同正电荷受力方向与电场强度方向相同, ,负电荷受力方向与电场强度方向相反负电荷受力方向与电场强度方

18、向相反. .2.2.恰当选取研究对象恰当选取研究对象, ,用用“整体法整体法”或或“隔离法隔离法”进行分析进行分析. .3.3.基本思路基本思路:(1):(1)平衡问题利用平衡条件列式求解平衡问题利用平衡条件列式求解. .(2)(2)非平衡问题利用牛顿第二定律求解非平衡问题利用牛顿第二定律求解. .4.4.库仑力作用下电荷的平衡问题与力学中物体的平衡问题相同库仑力作用下电荷的平衡问题与力学中物体的平衡问题相同, ,可以将力进可以将力进行合成与分解行合成与分解. .【典例典例3 3】 (2018(2018山东青岛模拟山东青岛模拟) )两根绝缘细线分别系住两根绝缘细线分别系住a,ba,b两个带电小

19、球两个带电小球, ,并并悬挂在悬挂在O O点点, ,当两个小球静止时当两个小球静止时, ,它们处在同一水平面上它们处在同一水平面上, ,两细线与竖直方向间夹两细线与竖直方向间夹角分别为角分别为,且且,QQB BC.C.如果如果q q在在ACAC段上的某一点受力为零段上的某一点受力为零, ,而在而在BCBC段上移动时始终受到向右的力段上移动时始终受到向右的力, ,则则Q QA A一定是负电荷一定是负电荷, ,且电荷量大小且电荷量大小Q QA AQEE2 2B.B.两处的电场方向相反两处的电场方向相反,E,E1 1EE2 2C.C.两处的电场方向相同两处的电场方向相同,E,E1 1EE2 2D.D

20、.两处的电场方向相反两处的电场方向相反,E,E1 1EE2 2D D解析解析: :如图所示如图所示, ,在在abab杆上杆上P P1 1的右边取的右边取a a关于关于P P1 1的对称点的对称点a,a,由对称性可知由对称性可知aaaa段所带电荷不论电性如何段所带电荷不论电性如何, ,在在P P1 1处所产生的电场强度均为零处所产生的电场强度均为零, ,则则abab杆所带杆所带电荷在电荷在P P1 1处产生的电场强度实质上就等于处产生的电场强度实质上就等于abab段所带电荷在段所带电荷在P P1 1处所产生的电处所产生的电场强度大小场强度大小. .显然显然abab段在段在P P2 2处所产生的电场强度大小与其在处所产生的电场强度大小与其在P P1 1处所产生的处所产生的电场强度的大小相等电场强度的大小相等, ,但方向相反但方向相反. .而而aaaa段所带电荷在段所带电荷在P P2 2处也将产生电场处也将产生电场, ,故此故此abab杆在杆在P P2 2处所产生的电场强度处所产生的电场强度E E2 2大于在大于在P P1 1处所产生的电场