高二物理(新人教版選修)第2節(jié)庫侖定律精品課件(二)配套課件.

1、知道點(diǎn)電荷，體會科學(xué)研究中的知道點(diǎn)電荷，體會科學(xué)研究中的理想模型方法理想模型方法掌握庫侖定律的內(nèi)容及公式，會掌握庫侖定律的內(nèi)容及公式，會用庫侖定律求解有關(guān)問題用庫侖定律求解有關(guān)問題通過靜電力和萬有引力的對比，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)一性體會自然規(guī)律的多樣性與統(tǒng)一性 將兩個(gè)氣球充氣后掛起來，讓他們碰在一起(圖a)用毛織品分別摩擦兩個(gè)氣球相接觸的部分(圖b)放開氣球后，你觀察到什么現(xiàn)象？你能解釋這個(gè)現(xiàn)象嗎？你能得到氣球間相互作用的規(guī)律與哪些因素有關(guān)嗎？ 1把一個(gè)帶正電的物體放在A處，然后把掛在絲線上的帶正電的小球先后掛在P1、P2、P3等位置(下圖)，比較小球在 所受

2、小球所受電力的大小可以通過絲線偏離 顯示出來，偏角 ，表示小球受到的電力 不同位置不同位置電力的大小電力的大小越大越大豎直方向的角度豎直方向的角度越大越大 把小球掛在 ，增大或減小它所帶的 ，比較小球所受的變化 實(shí)驗(yàn)表明，電荷之間的作用力隨著電荷量的 而，隨著距離的 而 同一位置同一位置電荷量電荷量電力大小電力大小增大增大減小減小增大增大增大增大 2大家知道，英國科學(xué)家卡文迪許用 實(shí)驗(yàn)的方法測出了常量，開歷史先河，打開了微量觀測的大門(如下圖)扭秤扭秤萬有引力萬有引力 1773年法國科學(xué)家?guī)靵?見下圖)用 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了靜電力的定律庫侖扭秤庫侖扭秤平方反比平方反比 3電荷之間存在著的相互作用力稱為

3、或 在真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的 的二次方成反比，作用力的方向在上靜電力靜電力庫侖力庫侖力距離距離它們的連線它們的連線 (1)點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化的模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際并不存在 (2)在帶電體的大小比起它到其它帶電體的距離小得多，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(shí)，帶電體可視為點(diǎn)電荷 特別提醒： 物理學(xué)中的理想模型是不存在的，但是在處理某些問題時(shí)往往要抓住主要矛盾，忽略次要因素，建立理想模型，這樣可使研究的問題大大簡化，同時(shí)可得到物理本質(zhì)的東西，否則，將是一團(tuán)亂麻，無從下手，寸步難行 現(xiàn)有一個(gè)半徑為

4、20cm的帶電圓盤，問能否把它看作點(diǎn)電荷？ 答案：能否把帶電圓盤看作點(diǎn)電荷，不能只看大小，要視具體情況而定若考慮它與10m遠(yuǎn)處的一個(gè)電子的作用力時(shí)，完全可以把它看作點(diǎn)電荷；若電子距圓盤只有1mm時(shí)，這一帶電圓盤又相當(dāng)于一個(gè)無限大的帶電平面，而不能看作點(diǎn)電荷 (1)內(nèi)容：真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用力F的大小，跟它們的電荷量Q1、Q2的乘積成正比，跟它們的距離r的二次方成反比，作用力的方向沿著它們的連線 (2)庫侖力(靜電力)的大?。?，其中靜電力常量k9.0109Nm2/C2. 方向：在兩點(diǎn)電荷的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸 (3)定律的適用范圍：真空中的點(diǎn)電荷 特別提醒： 對于均勻帶電

5、的絕緣球體之間的作用力，公式Fk仍然適用，r為球心之間的距離如果不是點(diǎn)電荷，則可以通過分割的辦法，將帶電體轉(zhuǎn)化為許多點(diǎn)電荷，求出點(diǎn)電荷間的作用力，再疊加 庫侖定律與萬有引力定律的異同點(diǎn)是什么？ 答案：定律定律共同點(diǎn)共同點(diǎn)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都與距離的平方離的平方成反比成反比都有一都有一個(gè)常量個(gè)常量與兩個(gè)物體質(zhì)量有關(guān)，與兩個(gè)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(gè)物體電荷量有與兩個(gè)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 (1)實(shí)驗(yàn)裝置：庫侖扭秤(如圖所示) (2)實(shí)驗(yàn)步驟：改變A和C之間的距離r，

6、記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找到力F與距離r的關(guān)系，結(jié)果是力F與距離r的二次方成反比，即 通過帶電金屬小球與另一個(gè)不帶電的相同金屬球接觸，前者的電荷量分給后者一半的辦法，改變帶電小球的電荷量，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，可得出力F與q1和q2的乘積成正比即 Fq1q2 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果： (1)適用條件：真空中兩個(gè)點(diǎn)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，兩點(diǎn)電荷間的庫侖力是相互作用的，其大小相等，方向相反 (3)將計(jì)算庫侖力的大小與判斷庫侖力的方向兩者分別進(jìn)行即用公式計(jì)算庫侖力大小時(shí)，不必將表示電荷Q1、Q2的帶電性質(zhì)的正、負(fù)號代入公式中，只將其電荷量的絕對值代入公式中從

7、而算出力的大?。涣Φ姆较蛟俑鶕?jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引加以判定 (4)要統(tǒng)一國際單位，與k9.0109Nm2/C2統(tǒng)一 (5)如果一個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)受到另外兩個(gè)或更多的點(diǎn)電荷的作用力，可根據(jù)靜電力疊加的原理求出合力 特別提醒： 因?yàn)榛玖Ｗ?電子、質(zhì)子、原子核、離子等)之間的靜電力遠(yuǎn)比它們之間的萬有引力大得多，也比本身受的地球引力(重力)大得多，所以都不考慮萬有引力作用，但像質(zhì)量較大的帶電體小球、液滴、灰塵等，一般要考慮重力作用 在解決多個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力問題時(shí)，要注意每兩個(gè)點(diǎn)電荷間就有一對庫侖力，它們之間的關(guān)系遵從牛頓第三定律 誤區(qū)1：當(dāng)電荷Q1、Q2間的距離r0時(shí)，由公式FkQ1Q2

8、/r2可知，兩電荷間的相互作用力F. 點(diǎn)撥：若純粹由數(shù)學(xué)知識出發(fā)，確實(shí)可以認(rèn)為r0時(shí)F.但是我們必須注意，公式FkQ1Q2/r2僅適用于可將帶電體視為點(diǎn)電荷的情形 什么是點(diǎn)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忽略不計(jì)時(shí)，就可將帶電體視為點(diǎn)電荷事實(shí)上，當(dāng)Q1、Q2間的距離r0時(shí)已不能將Q1、Q2視為點(diǎn)電荷了，當(dāng)然也就不能用公式FkQ1Q2/r2來計(jì)算Q1、Q2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，但也不能不顧物理意義而將物理問題純數(shù)學(xué)化 兩個(gè)半徑均為r的金屬球放在絕緣支架上，兩球面最近距離為r，帶等量異種電荷，電荷量為Q，

9、兩球之間的靜電力為下列選項(xiàng)中的哪一個(gè)() 解析：由于兩帶電體帶等量異種電荷，電荷間相互吸引，因此電荷在導(dǎo)體球上的分布不均勻，會向正對的一面集中，電荷間的距離就要比3r小根據(jù)庫侖定律，靜電力一定大于 電荷的吸引不會使電荷全部集中在相距為r的兩點(diǎn)上，所以說靜電力也不等于 正確選項(xiàng)為B. 答案：B 點(diǎn)評：兩球間的距離和球本身的大小差不多，不符合簡化點(diǎn)電荷的條件，因?yàn)閹靵龆傻墓接?jì)算只適用于點(diǎn)電荷，所以不能用公式去計(jì)算我們可以根據(jù)電荷間的相互作用的規(guī)律來作一個(gè)定性分析 (2009福建仙游現(xiàn)代中學(xué)高二檢測)關(guān)于庫侖定律的公式 下列說法中正確的是() A當(dāng)真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離r，它們之間的靜電力F

10、0 B當(dāng)真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離r0時(shí)，它們之間的靜電力F C當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離r時(shí)，庫侖定律的公式就不適用了 D當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離r0時(shí)，電荷不能看成是點(diǎn)電荷，庫侖定律的公式就不適用了 答案：AD 如圖所示，光滑平面上固定金屬小球A，用長L0的絕緣彈簧將A與另一個(gè)金屬小球B連接，讓它們帶上等量同種電荷，彈簧伸長量為x1，若兩球電荷量各漏掉一半，彈簧伸長量變?yōu)閤2，則有() 錯(cuò)解分析：B球先后受到的庫侖力為F1、F2，電荷量變 為原來的一半，根據(jù)庫侖定律 再設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k0，則F1k0 x1，F(xiàn)2k0 x2， 所以解得x2x0.故選B. 錯(cuò)解原因：只注意到電荷電荷量改變，忽略了

11、兩者距離也隨之變化，導(dǎo)致錯(cuò)誤 正確解答：以B球?yàn)檠芯繉ο?，因B球先后平衡，于是有彈簧彈力等于庫侖力，則 漏電前，有： 漏電后，有： 聯(lián)立解得： 由于L0 x2L0 x1則 4故選C. 答案：C 點(diǎn)評：在胡克定律Fkx中，x是指彈簧的形變量，而庫侖定律Fk 中，r是指兩點(diǎn)電荷間的距離，在本題中是指彈簧形變后的總長度 如圖所示，半徑相同的兩個(gè)金屬小球A、B，帶有等量異號電荷，相隔一定的距離，兩球之間的相互作用力大小為F，今用一半徑相同的不帶電的金屬小球C先后與A、B兩球接觸后移開，這時(shí)，A、B兩球之間的相互作用力大小是 () 答案：A 解析：由于A、B帶等量異號電荷，設(shè)電荷量都為q，所以兩球間的相

12、互吸引力 當(dāng)C球與A球接觸后，A、C兩球的電荷量均為 當(dāng)B、C兩球接觸后，B、C 兩球的帶電量均為 此時(shí)，A、B兩球 間相互作用力的大小為 故A正確 在真空中有兩個(gè)相距r的點(diǎn)電荷A和B，帶電荷量分別為q1q，q24q. (1)若A、B固定，在什么位置放入第三個(gè)點(diǎn)電荷q3，可使之處于平衡狀態(tài)，平衡條件中對q3的電荷量及正負(fù)有無要求？ (2)若以上三個(gè)電荷皆可自由移動，要使它們都處于平衡狀態(tài)，對q3的電荷量及電性有何要求？ (3)若q1q，第二問中的答案又如何？ 解析：若q1、q2是固定的，要使q3平衡，只要使q1、q2對q3的靜電力大小相等、方向相反即可如果q1、q2、q3三者都是不固定的，則要

13、同時(shí)使三個(gè)電荷受的靜電力的合力都等于零，需要同時(shí)分析三個(gè)電荷的受力情況 (1)讓q3受力平衡，必須和q1、q2在同一條直線上，因?yàn)閝1、q2帶異種電荷，所以q3不可能在它們中間再根據(jù)庫侖定律，靜電力和距離的平方成反比，可推知q3應(yīng)該在q1、q2的連線上q1的外側(cè)(離小電荷量電荷近一點(diǎn)的地方)，如圖所示設(shè)q3離q1的距離是x，根據(jù)庫侖定律和平衡條件列式： 將q1、q2的已知量代入得：xr，對q3的電性和電荷量均沒有要求 (2)要使三個(gè)電荷都處于平衡狀態(tài)，就對q3的電性和電荷量都有要求首先q3不能是一個(gè)負(fù)電荷，若是負(fù)電荷，q1、q2都不能平衡，也不能處在它們中間或q2的外側(cè)根據(jù)庫侖定律和平衡條件列

14、式如下：對 解上述兩個(gè)方程得：q34q，xr. (3)若q1q，則q3應(yīng)該是一個(gè)負(fù)電荷，必須放在q1、q2之間，如圖所示根據(jù)庫侖定律和平衡條件列式如下， 對q1： 答案：(1)xr，對q3的電性和電荷量均沒有要求 (2)q34q，xr.(3)q34q/9xr/3. 點(diǎn)評：遇到這類問題，一般的處理方法是：受力分析，分清受什么力；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 如圖把一帶正電的小球a放在光滑絕緣斜面上，欲使球a能靜止在斜面上，需在MN間放一帶電小球b，則b應(yīng) () A帶負(fù)電，放在A點(diǎn) B帶正電，放在B點(diǎn) C帶負(fù)電，放在C點(diǎn) D帶正電，放在C點(diǎn) 答案：C 解析：

15、對a受力分析，除重力、支持力以外，還受庫侖力，三力合力為零，結(jié)合a的重力、支持力的方向可判斷，無論B點(diǎn)放置正或負(fù)的電荷，都不能滿足條件，若在A點(diǎn)放，則必須是正電荷，若在C點(diǎn)放，則必須是負(fù)電荷，C對，A、B、D錯(cuò). 如圖所示，懸掛在O點(diǎn)的一根不可伸長的絕緣細(xì)線下端有一個(gè)帶電量不變的小球A，在兩次實(shí)驗(yàn)中，均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B，當(dāng)B到達(dá)懸點(diǎn)O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時(shí)，懸線偏離豎直方向的角度為.若兩次實(shí)驗(yàn)中B的電量分別為q1和q2，分別為30和45，則q2/q1為() 解析：對A球受力分析如圖所示， 由于繩子的拉力和點(diǎn)電荷的斥力 的合力大小等于A小球的重力，滿足關(guān)系：

16、 可得F電mAgtan， 又由AB之間靜電力： 若繩長為L，則A、B球間的距離rLsin 由式聯(lián)立求解可得： 可見q與tansin2成正比代入數(shù)據(jù)得：故正確選項(xiàng)為C. 答案：C 點(diǎn)評：本題重點(diǎn)考查庫侖力參與的力的平衡問題，處理本題時(shí)用三角形法則建立直角三角形，直接寫出FGtan比用正交分解法省時(shí)若考生審題時(shí)，把圖中h做不變量，表示為rhtan，會錯(cuò)選D，所以D項(xiàng)為“陷阱”項(xiàng) (2009南寧高二檢測)如圖所示，豎直絕緣墻壁上的Q處有一個(gè)固定的質(zhì)點(diǎn)A.在Q的上方P點(diǎn)用絲線懸掛著另一個(gè)質(zhì)點(diǎn)B.A、B兩質(zhì)點(diǎn)因帶同種電荷而相斥，致使懸線與豎直方向成角，由于漏電使A、B兩質(zhì)點(diǎn)的帶電量逐漸減少，在電荷漏完之

17、前懸線對P點(diǎn)的拉力大小將() A保持不變 B先變小后變大 C逐漸減小 D逐漸增大 答案：A 解析：以B為研究對象，受力分析如圖所示，由相似三角形對應(yīng)邊成比例知：mg/PQFT/PB，所以，所以 故故FT保持不變保持不變. “真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷相距10cm，它們之間的相互作用力大小為9104N，當(dāng)它們合在一起時(shí)，成為一個(gè)帶電荷量為3108C的點(diǎn)電荷請?zhí)骄糠治鲈瓉韮呻姾傻膸щ姾闪扛鳛槎嗌?？?某同學(xué)探究思路如下： 根據(jù)電荷守恒定律：q1q23108Ca 根據(jù)庫侖定律： 將以q2b/q1代入式得： 解得： 根號中的數(shù)值小于0，經(jīng)檢查，運(yùn)算無誤試指出探究過程中的問題并給出正確的答案 解析：該同學(xué)沒有考慮兩點(diǎn)電荷的電性設(shè)兩電荷是異號的，q1、q2皆為絕對值，由電荷守恒知：q1q23108Ca，根據(jù)庫侖定律知： 11015C2b，以 解上式得：q15108C，q22108C. 答案：兩點(diǎn)電荷的帶電荷量分別為5108C、2108C 點(diǎn)評：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(jìn)行可能性推理 小明查閱有關(guān)庫侖力的資料時(shí)，獲取