第一章靜電場第2節(jié)定律1-24141

1、知道點電荷，體會科學(xué)研究中的理想模型方法知道點電荷，體會科學(xué)研究中的理想模型方法掌握庫侖定律的內(nèi)容及公式，會用庫侖定律求掌握庫侖定律的內(nèi)容及公式，會用庫侖定律求解有關(guān)問題解有關(guān)問題通過靜電力和萬有引力的對比，體會自然規(guī)律通過靜電力和萬有引力的對比，體會自然規(guī)律的多樣性與統(tǒng)一性的多樣性與統(tǒng)一性將兩個氣球充氣后掛起來，讓他們碰在一起將兩個氣球充氣后掛起來，讓他們碰在一起(圖圖a)用用毛織品分別摩擦兩個氣球相接觸的部分毛織品分別摩擦兩個氣球相接觸的部分(圖圖b)放開氣球后，放開氣球后，你觀察到什么現(xiàn)象？你能解釋這個現(xiàn)象嗎？你能得到氣球你觀察到什么現(xiàn)象？你能解釋這個現(xiàn)象嗎？你能得到氣球間相互作用的規(guī)律

2、與哪些因素有關(guān)嗎？間相互作用的規(guī)律與哪些因素有關(guān)嗎？一、點電荷一、點電荷1點電荷是只有電荷量，沒有點電荷是只有電荷量，沒有的的理想化的模型，類似于力學(xué)中的理想化的模型，類似于力學(xué)中的 ，實際并不存在，實際并不存在2 在 帶 電 體 的 大 小 比 起 它 到 其 它 帶 電 體 的 距 在 帶 電 體 的 大 小 比 起 它 到 其 它 帶 電 體 的 距離離 ，以致帶電體的形狀和電荷在它上面的分布已，以致帶電體的形狀和電荷在它上面的分布已無關(guān)緊要時，帶電體可視為無關(guān)緊要時，帶電體可視為二、庫侖定律二、庫侖定律1內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間的相互作用力內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間的相互作用力F的大

3、的大小，跟它們的電荷量小，跟它們的電荷量Q1、Q2的的 成正比，跟它們的距成正比，跟它們的距離離r的的成反比，作用力的方向沿著它們的成反比，作用力的方向沿著它們的 大小、形狀大小、形狀質(zhì)點質(zhì)點小得多小得多點電荷點電荷乘積乘積二次方二次方連線連線2庫侖力庫侖力(靜電力靜電力)的大小：的大?。篎 ，其中靜，其中靜電力常量電力常量k Nm2/C2.方向：在兩點電荷的連線上，同種電荷方向：在兩點電荷的連線上，同種電荷 ，異種電，異種電荷荷 3定律的適用范圍：定律的適用范圍：9.0109相斥相斥相吸相吸真空中的點電荷真空中的點電荷三、庫侖的實驗三、庫侖的實驗1實驗裝置：庫侖扭秤實驗裝置：庫侖扭秤(如圖所

4、示如圖所示)2實驗步驟：實驗步驟：改變改變A和和C之間的距離之間的距離r，記錄每次懸，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的絲扭轉(zhuǎn)的 ，便可找到力，便可找到力F與距離與距離r的關(guān)系，結(jié)果是力的關(guān)系，結(jié)果是力F與距離與距離r的的 成反比，即成反比，即通過帶電金屬小球與另一個不帶電的相同金屬球接通過帶電金屬小球與另一個不帶電的相同金屬球接觸，前者的電荷量分給觸，前者的電荷量分給的辦法，改變帶電小球的辦法，改變帶電小球的電荷量，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的的電荷量，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的，可得出力，可得出力F與與q1和和q2的的成正比即成正比即Fq1q23實驗結(jié)果：實驗結(jié)果：F 角度角度二次方二次方后者一半后者一半角度角度乘積乘積一

5、、對點電荷的理解一、對點電荷的理解1點電荷只具有相對意義點電荷只具有相對意義一個帶電體能否看做點電荷，是相對于具體問題而言一個帶電體能否看做點電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀確定的，不能單憑其大小和形狀確定2注意區(qū)分點電荷與元電荷注意區(qū)分點電荷與元電荷(1)元電荷是一個電子或一個質(zhì)子所帶電荷量的絕對值，元電荷是一個電子或一個質(zhì)子所帶電荷量的絕對值，是電荷量的最小單位是電荷量的最小單位(2)點電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀，是帶電個點電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀，是帶電個體，其帶電量可以很大也可以很小，但它一定是一個元電體，其帶電量可以很大也可以很小，但它一定是一個元電荷

6、電量的整數(shù)倍荷電量的整數(shù)倍二、庫侖定律與萬有引力定律的比較二、庫侖定律與萬有引力定律的比較定律定律共同點共同點區(qū)別區(qū)別影響大小影響大小的因素的因素萬有引力萬有引力定律定律都與距離的都與距離的平方成反比平方成反比都有一個常都有一個常量量與兩個物體質(zhì)量有關(guān)，與兩個物體質(zhì)量有關(guān)，只有引力只有引力m1、m2、r庫侖定律庫侖定律與兩個物體電荷量有與兩個物體電荷量有關(guān)，有引力，也有斥關(guān)，有引力，也有斥力力Q1、Q2、r三、庫侖定律的應(yīng)用三、庫侖定律的應(yīng)用1適用條件：真空中兩個點電荷間的相互作用適用條件：真空中兩個點電荷間的相互作用2庫侖力具有力的一切性質(zhì)：矢量性、相互性等，庫侖力具有力的一切性質(zhì)：矢量性、

7、相互性等，兩點電荷間的庫侖力是相互作用的，其大小相等，方向相兩點電荷間的庫侖力是相互作用的，其大小相等，方向相反反3將計算庫侖力的大小與判斷庫侖力的方向兩者分將計算庫侖力的大小與判斷庫侖力的方向兩者分別進行即用公式計算庫侖力大小時，不必將表示電荷別進行即用公式計算庫侖力大小時，不必將表示電荷Q1、Q2的帶電性質(zhì)的正、負號代入公式中，只將其電荷量的絕的帶電性質(zhì)的正、負號代入公式中，只將其電荷量的絕對值代入公式中從而算出力的大小；力的方向再根據(jù)同種對值代入公式中從而算出力的大??；力的方向再根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引加以判定電荷相互排斥，異種電荷相互吸引加以判定4要統(tǒng)一國際單位，與要統(tǒng)一

8、國際單位，與k9.0109Nm2/C2統(tǒng)一統(tǒng)一5如果一個點電荷同時受到另外兩個或更多的點電如果一個點電荷同時受到另外兩個或更多的點電荷的作用力，可根據(jù)靜電力疊加的原理求出合力荷的作用力，可根據(jù)靜電力疊加的原理求出合力6三個點電荷的平衡問題三個點電荷的平衡問題要使三個自由電荷組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，每個電要使三個自由電荷組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，每個電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等，方向相反荷受到的兩個庫侖力必須大小相等，方向相反特別提醒：特別提醒：庫侖力是電荷之間的一種相互作用力，具有自己的特庫侖力是電荷之間的一種相互作用力，具有自己的特性，與重力、彈力、摩擦力一樣是一種性，與重力、彈力、摩擦力

9、一樣是一種“性質(zhì)力性質(zhì)力”同樣同樣具有力的共性，例如兩個點電荷之間的相互作用力也遵守具有力的共性，例如兩個點電荷之間的相互作用力也遵守牛頓第三定律牛頓第三定律大小相等、方向相反、作用在同一直線大小相等、方向相反、作用在同一直線上在實際應(yīng)用時，與其他力一樣，受力分析時不能漏掉，上在實際應(yīng)用時，與其他力一樣，受力分析時不能漏掉，對物體的平衡或運動起著獨立的作用對物體的平衡或運動起著獨立的作用誤區(qū)誤區(qū)1：當(dāng)電荷：當(dāng)電荷Q1、Q2間的距離間的距離r0時，由公式時，由公式FkQ1Q2/r2可知，兩電荷間的相互作用力可知，兩電荷間的相互作用力F.點撥：點撥：若純粹由數(shù)學(xué)知識出發(fā)，確實可以認為若純粹由數(shù)學(xué)知

10、識出發(fā)，確實可以認為r0時時F.但是我們必須注意，公式但是我們必須注意，公式FkQ1Q2/r2僅適用于可將僅適用于可將帶電體視為點電荷的情形帶電體視為點電荷的情形什么是點電荷？如果帶電體的大小比帶電體間的距離什么是點電荷？如果帶電體的大小比帶電體間的距離小很多，即帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以小很多，即帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，就可將帶電體視為點電荷事實上，當(dāng)忽略不計時，就可將帶電體視為點電荷事實上，當(dāng)Q1、Q2間的距離間的距離r0時已不能將時已不能將Q1、Q2視為點電荷了，當(dāng)然也視為點電荷了，當(dāng)然也就不能用公式就不能用公式FkQ1Q2/r2來計算來計算Q1

11、、Q2間相互作用力的大間相互作用力的大小了可見，盡管數(shù)學(xué)是解決物理問題的重要工具，但也小了可見，盡管數(shù)學(xué)是解決物理問題的重要工具，但也不能不顧物理意義而將物理問題純數(shù)學(xué)化不能不顧物理意義而將物理問題純數(shù)學(xué)化誤區(qū)誤區(qū)2：大的帶電體一定不能看成點電荷，小的帶電：大的帶電體一定不能看成點電荷，小的帶電體一定能看成點電荷體一定能看成點電荷點撥：點撥：一個帶電體能否看成點電荷，并不在于它體積一個帶電體能否看成點電荷，并不在于它體積的大小，而是應(yīng)具體問題具體分析即使是大的帶電體，的大小，而是應(yīng)具體問題具體分析即使是大的帶電體，在一定條件下，也可以看成點電荷，小的帶電體，在一定在一定條件下，也可以看成點電荷

12、，小的帶電體，在一定條件下也不一定能看成點電荷條件下也不一定能看成點電荷 如圖所示，光滑平面上固定金屬小球如圖所示，光滑平面上固定金屬小球A，用長，用長L0的的絕緣彈簧將絕緣彈簧將A與另一個金屬小球與另一個金屬小球B連接，讓它們帶上等量同連接，讓它們帶上等量同種電荷，彈簧伸長量為種電荷，彈簧伸長量為x1，若兩球電荷量各漏掉一半，彈，若兩球電荷量各漏掉一半，彈簧伸長量變?yōu)榛缮扉L量變?yōu)閤2，則有，則有()錯解原因：錯解原因：只注意到電荷電荷量改變，忽略了兩者距只注意到電荷電荷量改變，忽略了兩者距離也隨之變化，導(dǎo)致錯誤離也隨之變化，導(dǎo)致錯誤正確解答：正確解答：以以B球為研究對象，因球為研究對象，因B

13、球先后平衡，于是球先后平衡，于是有彈簧彈力等于庫侖力，則有彈簧彈力等于庫侖力，則答案：答案：C(2010三明高二檢測三明高二檢測)兩個放在絕緣架上的相同金屬球，兩個放在絕緣架上的相同金屬球，相距相距d，球的半徑比，球的半徑比d小得多，分別帶小得多，分別帶q和和3q的電荷量，相互的電荷量，相互斥力為斥力為3F，現(xiàn)將這兩個金屬球接觸，然后分開，仍放回原，現(xiàn)將這兩個金屬球接觸，然后分開，仍放回原處，則它們的相互斥力將變?yōu)樘?，則它們的相互斥力將變?yōu)?)A0BFC3FD4F答案：答案：D 在真空中有兩個相距在真空中有兩個相距r的點電荷的點電荷A和和B，帶電荷量分，帶電荷量分別為別為q1q，q24q.(1

14、)若若A、B固定，在什么位置放入第三個點電荷固定，在什么位置放入第三個點電荷q3，可，可使之處于平衡狀態(tài)，平衡條件中對使之處于平衡狀態(tài)，平衡條件中對q3的電荷量及正負有無的電荷量及正負有無要求？要求？(2)若以上三個電荷皆可自由移動，要使它們都處于平若以上三個電荷皆可自由移動，要使它們都處于平衡狀態(tài)，對衡狀態(tài)，對q3的電荷量及電性有何要求？的電荷量及電性有何要求？(3)若若q1q，第二問中的答案又如何？，第二問中的答案又如何？解析：解析：若若q1、q2是固定的，要使是固定的，要使q3平衡，只要使平衡，只要使q1、q2對對q3的靜電力大小相等、方向相反即可如果的靜電力大小相等、方向相反即可如果q

15、1、q2、q3三三者都是不固定的，則要同時使三個電荷受的靜電力的合力者都是不固定的，則要同時使三個電荷受的靜電力的合力都等于零，需要同時分析三個電荷的受力情況都等于零，需要同時分析三個電荷的受力情況將將q1、q2的已知量代入得：的已知量代入得：xr，對，對q3的電性和電荷量的電性和電荷量均沒有要求均沒有要求解上述方程得：解上述方程得：q34q/9，xr/3.答案：答案：(1)xr，對，對q3的電性和電荷量均沒有要的電性和電荷量均沒有要求求(2)q34q，xr.(3)q34q/9xr/3.點評：點評：遇到這類問題，一般的處理方法是：遇到這類問題，一般的處理方法是：受力分受力分析，分清受什么力；析

16、，分清受什么力；狀態(tài)分析，平衡狀態(tài)還是其他狀態(tài)；狀態(tài)分析，平衡狀態(tài)還是其他狀態(tài)；根據(jù)規(guī)律列方程求解要熟練掌握庫侖定律根據(jù)規(guī)律列方程求解要熟練掌握庫侖定律(2009鹽城高二檢測鹽城高二檢測)如圖所示，兩個帶等量異種電荷如圖所示，兩個帶等量異種電荷的小球，質(zhì)量均為的小球，質(zhì)量均為2g，各用，各用L5.1cm長的絕緣細線吊住，長的絕緣細線吊住，細線質(zhì)量不計，小球可看成質(zhì)點，懸點細線質(zhì)量不計，小球可看成質(zhì)點，懸點OO相距相距d4cm.平平衡時，球各偏離豎直方向衡時，球各偏離豎直方向L1cm，則每個小球的電荷量，則每個小球的電荷量為多少？為多少？(g取取10m/s2)答案：答案：1.33108C1.33

17、108C此時此時rd2L(421)cm2cm設(shè)懸線與豎直方向夾角為設(shè)懸線與豎直方向夾角為，則有，則有Fmgtan“真空中兩個靜止點電荷相距真空中兩個靜止點電荷相距10cm，它們之間的相互，它們之間的相互作用力大小為作用力大小為9104N，當(dāng)它們合在一起時，成為一個帶，當(dāng)它們合在一起時，成為一個帶電荷量為電荷量為3108C的點電荷請?zhí)骄糠治鲈瓉韮呻姾傻膸У狞c電荷請?zhí)骄糠治鲈瓉韮呻姾傻膸щ姾闪扛鳛槎嗌伲侩姾闪扛鳛槎嗌伲俊蹦惩瑢W(xué)探究思路如下：某同學(xué)探究思路如下：根據(jù)電荷守恒定律：根據(jù)電荷守恒定律：q1q23108Ca根據(jù)庫侖定律：根據(jù)庫侖定律：根號中的數(shù)值小于根號中的數(shù)值小于0，經(jīng)檢查，運算無誤試指

18、出探，經(jīng)檢查，運算無誤試指出探究過程中的問題并給出正確的答案究過程中的問題并給出正確的答案解上式得：解上式得：q15108C，q22108C.答案：答案：兩點電荷的帶電荷量分別為兩點電荷的帶電荷量分別為5108C、2108C點評：點評：本題的立意主要在于考查學(xué)生利用庫侖定律對本題的立意主要在于考查學(xué)生利用庫侖定律對物理情境進行可能性推理物理情境進行可能性推理小明查閱有關(guān)庫侖力的資料時，獲取兩個帶電球的帶小明查閱有關(guān)庫侖力的資料時，獲取兩個帶電球的帶電情況及相互作用情況如表電情況及相互作用情況如表分析表中數(shù)據(jù)，探究庫侖力的大小與哪些因素有關(guān)？分析表中數(shù)據(jù)，探究庫侖力的大小與哪些因素有關(guān)？帶電量帶電量(C)間距間距(m)作用環(huán)境作用環(huán)境作用力大小作用力大小(N)510931090.5煤油煤油2.710