第02节探究静电力.ppt

1、第二节探究静电力,1当带电体间的_比它们自身的大小大得多，以致 带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影 响 _时 ，这 样的 带电 体就 可以 看做 带电 的点 ，叫 做 _ 2库仑定律：在真空中两个点电荷之间的相互作用力，跟 它们的电荷量的乘积成_，跟它们间的距离的二次方成 _ ，作用力的方向在它们的 _ 上 其公式为 _,距离,很小,点电荷,正比,反比,连线,3真空中有两个静止的点电荷，它们之间的相互作用力为 F.若它们的带电量都增加为原来的 2 倍，距离不变，它们之间 的相互作用力变为_；若它们的带电量不变，距离增加 为原来的 2 倍，它们之间的相互作用力变为_,4F,知

2、识点 1 点电荷,1点电荷是有_，没有大小、形状的_模型 2一个带电体能否看做点电荷必须满足的条件是：当带电 体的大小比起它到其他带电体的距离_时，带电体的形 状和电荷分布对电荷间的作用力的影响_，此时带电体 可视为_,电荷量,理想,小很多,很小,点电荷,3关于点电荷有以下两种理解：,甲同学 ：“元电荷的电荷量是最小的，所以元电荷一定是,点电荷”,乙同学 ：“半径为 10 cm 的带电圆盘一定不可能视为点电,荷”,你认为这两种说法对吗？谈谈你的看法,答案：以上两种说法均是错误的点电荷与带电体所带电 荷量多少无关半径为 10 cm 的带电圆盘能否视为点电荷要看 具体情形若考虑它和 10 m 处某

3、个电子的作用力，就完全可以 忽略它的形状，把它看做点电荷；若考虑带电圆盘与相距只有 1 mm 的电子的作用力，此时这一带电圆盘又相当于一个无限大 的带电平面，不能视为点电荷,1点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，,类似于力学中的质点，实际中并不存在,2带电体能否看做点电荷是相对于具体问题而言的，不能 单凭其所带电量的多少以及大小和形状确定只有当带电体间 的距离远远大于带电体的线度时，才能当做点电荷处理 3电荷分布不变的均匀带电球体，可等效为电荷量集中在,球心的点电荷,【例 1】关于点电荷，下列说法中正确的是(),A体积小的带电体 B球形带电体 C带电少的带电体 D大小和形状对作用

4、力的影响可忽略的带电体 解析：点电荷不能理解为体积很小的电荷，也不能理解为 电荷量很少的电荷球形带电体，有时可以作为点电荷，有时 则不能，如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时，就不能 看成点电荷，而研究它与离它很远的电荷间的作用力时，就可 以看成点电荷因此，一个带电体能否看成点电荷，要视具体 情况而定 答案：D,【触类旁通】,1下列哪些物体可视为点电荷(),C,A电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 B体积和带电荷量都很小的带电体一定是点电荷 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,知识点 2 库仑定律的理解与应用,1库仑定律的适用条件是_中的两个_ 2两个

5、点电荷之间的库仑力是一对作用力与反作用力，其 大小_、方向_，且方向在两者的_上 3库仑定律的表达式：_，其中 k9.0109 Nm2/C2，,叫做_,真空,点电荷,相等,相反,连线,静电力常量,观点一：根据Fk ，从数学角度推出“当r0时，,4关于库仑定律的理解有这样几种观点，你认为是否正,确？并请说明理由,q1q2,r 2,F；r时，F0”,观点二：两个处在真空中可视为点电荷的带电球，大球的 电荷量大于小球的电荷量，关于两球之间静电力的大小关系， 可以肯定“大球受到的静电力一定大于小球受到的静电力”,成立，由此得到 F0.,答案：观点一的前半部分是错误的，后半部分是正确的 q1q2 r2

6、从物理意义上分析，这种看法是错误的因为当 r0 时，任何 两带电体已不能看做点电荷，库仑定律及其公式也就不再适用，,Fk,q1q2 r2,不能成立了所以由此得出的结论是错误的但当,r时，公式 Fk,q1q2 r2,根据Fk ，从数学角度分析r0时，F似乎正确，但,观点二也是错误的两带电球间的静电力具有一般力的共 性，符合牛顿第三定律，即：无论两球带电量大小、电性是怎 样的，它们之间的相互作用力总是大小相等、方向相反，在同 一直线上所以大球受到的静电力一定等于小球受到的静电力,1库仑定律定律的成立条件是真空中两个点电荷间的相互 作用力但空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑 定律计算；两个

7、均匀带电球体相距较远时也可视为点电荷，此 时 r 指两球体的球心距离,2应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的 正、负号代入公式中，只需将其电荷量的绝对值代入公式中算 出力的大小，力的方向根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互 吸引的原则另行判断,3库仑定律的公式中各物理量要统一用国际单位，只有采,用国际单位时，k 的值才是 9.0109 Nm2/C2.,4空间中有多个电荷时，某电荷所受的静电力是其他所有,电荷单独对其作用的静电力的矢量和(力的合成),q1 q2 r2,【例2】(双选)关于库仑定律的公式Fk ，下列说法正,确的是(),A当真空中的两点电荷间的距离 r时，它们之间的静 电力

8、 F0 B当真空中的两点电荷间的距离 r0 时，它们之间的静 电力 F C当两点电荷间的距离 r时，它们之间的静电力 F0 D静电力常量 k 的数值是由实验得出的,适应的条件是真空中的两点电荷；当,不再成立，选项 B 错静电力常量的数值是由实验,解析：公式 Fk,q1q2 r 2,r时，任何带电体都可视为点电荷，但还必须满足真空条件， 选项 A 对，C 错当 r0 时，两电荷就不能看成点电荷了，公,式 Fk,q1q2 r2,得出的，选项 D 对,答案：AD,【触类旁通】 2真空中有两个半径为 R 的带电金属球，两球中心相距为 r(r4R)，设两球带电荷量绝对值分别为 q1、q2，对于它们之间,

9、的静电作用力，下列说法正确的是(),解析：此题中，无论两球带何种性质的电荷，两球均不能视为点电荷， 不成立当带异种电荷时，电荷分布于两球最近的一侧，带同种电荷时，电荷分布于两球最远的一侧，可判断A、B、D错，C正确,答案：C,【例 3 】真空中两个相同的带等量异种电荷的小球 A 和 B(A、B 可看做点电荷)，分别固定在两处，两球间的静电力为 F. 用一个不带电的同样的小球 C 先和 A 接触，再与 B 接触，然后 移去 C，则 A、B 两球间的库仑力是多少？,题后反思：(1)完全相同的金属小球接触后要等分总电荷,量，此处还应注意 C 球与 A、B 两球的接触顺序,(2)应用库仑定律公式计算库

10、仑力时不必将表示电荷性质,的正、负号代入公式中,【触类旁通】 3两个分别带有电荷量Q 和3Q 的相同金属小球(均可 视为点电荷)，固定在相距为 r 的两处，它们间库仑力的大小为 r 2,大小为(),F A. 12,B.,3F 4,C.,4F 3,D12F,C,F.两小球相互接触后将其固定距离变为 ，则两球间库仑力的,1解决三点电荷在同一直线上的静电力平衡问题,(1)库仑力是电荷间的一种相互作用力若三个点电荷在同 一直线上均处于静电力平衡，则每个点电荷受到的另外两个点 电荷的库仑力必定等大反向,(2)根据平衡条件与库仑定律可知：三个点电荷必须在一 条直线上；位于中间的电荷量最小；中间电荷与两侧电

11、荷 异号；中间电荷与电荷量较小的电荷较近即“三点共线， 两同夹异，两大夹小，近小远大”,【例4】如图 121 所示，在一条直线上有两个相距 0.4 m 的点电荷 A、B，A 带电荷量为Q，B 带电荷量为9Q.现引入 第三个点电荷 C，恰好使三个点电荷处于静电力平衡状态，问： C 应带什么性质的电？应放于何处？所带电荷量为多少？,图 121,【触类旁通】 4(双选)如图 123 所示，同一直线上的三个点电荷 q1、 q2、q3，恰好都处于平衡状态，且除相互作用的静电力外不受其 他外力作用已知 q1、q2 间的距离是 q2、q3 间距离的 2 倍下,列说法正确的是(),A若 q1、q3 为负电荷，

12、则 q2 也为负电荷 B若 q1、q3 为负电荷，则 q2 必为正电荷 Cq1q2q33649,Dq1q2q39436,图 123,答案：BC,2库仑定律与牛顿运动定律的综合应用 结合库仑定律与牛顿运动定律分析处理带电体的问题的方 法与纯力学问题的分析方法一样，要学会把电学问题力学化 分析方法是： (1)确定研究对象如果有几个物体相互作用时，要依据题 意，适当选取“整体法”或“隔离法” (2)对研究对象进行受力分析，在受力分析时除了分析重,力、弹力、摩擦力等力学中常见力外，多了一个库仑力,因此在受力分析时千万不可漏掉,(3)列平衡方程(F 合0 或 Fx0，Fy0)或牛顿第二定律求,解,(4)

13、在应用库仑定律定量计算式，各量均应采用国际单位 即：表达式中的 r 单位为 m，电量 q 的单位是 C，力的单位是,N.,【例 5】如图 124 所示，两个带等量异种电荷的小球， 质量均为 2 g，各用 L5.1 cm 长的绝缘细线吊住，细线质量不 计，小球可看成质点当悬点 OO相距 d4 cm 时两球处于 平衡，此时两球各偏离竖直方向 L1 cm，则每个小球的电 荷量为多少？(取 g10 m/s2),图 124,设悬线与竖直方向夹角为，根据平衡条件，有 Fmgtan ,解得 q1.33108C,故带负电的小球所带电荷量为1.33108C，带正电的小 球所带电荷量为1.33108C.,【触类旁

14、通】 5如图 126 所示，两个带电球处于平衡状态，且球心 位于同一水平面，大球的电荷量大于小球的电荷量，可以肯定,(),A两球都带正电 B小球受到的细绳拉力等于所受的重力 C大球受到的静电力大于小球受到的静 电力,D两球受到的静电力大小相等,图 126,解析：由题图可知，两带电球相互排斥，则说明两球一定 带有同种电荷，但不能确定是正电荷，还是负电荷，故 A 错； 两带电球间的静电力是一对相互作用力，符合牛顿第三定律， 故选项 C 错，D 对对小球受力分析，受重力 mg、库仑力 F、 细绳拉力，利用三力平衡得出 B 错,答案：D,【例 6】带电小球 A 和 B 放在光滑绝缘水平面上，质量分,别为 m12 g，m21 g；所带电荷量值 q1q2 107,C，A 带正,电，B 带负电现有水平向右的恒力 F 作用于 A 球，可使 A、 B 一起向右运动，且保持间距 d0.1 m 不变，试问 F 多大？ 图 127,F电,9103 N,解：两球相互吸引的库仑力,kq1q2 d 2,A 球和 B 球保持间距不变，可知