2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第9章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用第2節(jié)庫(kù)侖定律(6)課件

1、第2節(jié)庫(kù)侖定律知識(shí)點(diǎn)一探究影響電荷間相互作用力的因素觀圖助學(xué)小明同學(xué)用圖中的裝置探究影響電荷間相互作用力的因素.帶電小球A、B之間的距離越近,擺角越大,這說明它們之間的庫(kù)侖力越大.1.實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示,小球B受Q的斥力,絲線偏離豎直方向.F_,變大,F_.mgtan 變大2.控制變量法探究某一物理量與其他兩個(gè)物理量的關(guān)系時(shí),應(yīng)先控制一個(gè)量不變,來(lái)研究另外兩個(gè)量之間的關(guān)系,然后再控制另一個(gè)量不變,研究其他兩個(gè)量之間的關(guān)系,最后總結(jié)出要研究的各個(gè)量之間的關(guān)系,這種控制變量研究其他量關(guān)系的方法叫控制變量法.3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(1)小球帶電荷量不變時(shí),距離帶電物體越遠(yuǎn),絲線偏離豎直方向的角度_.(2)小球

2、處于同一位置時(shí),小球所帶的電荷量越大,絲線偏離豎直方向的角度_.4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而_,隨著距離的增大而_.越小越大增大減小思考判斷(1)電荷之間相互作用力的大小只決定于電荷量的大小.()(2)兩電荷的帶電荷量一定時(shí),電荷間的距離越小,它們間的靜電力就越大.()觀圖助學(xué)觀察上圖,說出同種電荷和異種電荷之間的作用力的特點(diǎn),試猜想：電荷與電荷之間的作用力與哪些因素有關(guān)？滿足什么規(guī)律呢？知識(shí)點(diǎn)二庫(kù)侖定律1.庫(kù)侖力：電荷間的_,也叫作靜電力.2.點(diǎn)電荷：帶電體間的距離比自身的大小_,以致帶電體的_、_及電荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力的影響可忽略時(shí),可將帶電體看作_,即為點(diǎn)電

3、荷.相互作用力大得多形狀大小帶電的點(diǎn)3.庫(kù)侖定律成正比成反比9.0109 Nm2/C2點(diǎn)電荷4.庫(kù)侖力的疊加(1)兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力_因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存在而有所改變.(2)兩個(gè)或者兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)其作用力的_.不會(huì)矢量和思考判斷(1)庫(kù)侖力的大小與電性沒有關(guān)系.()(2)相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷,不論它們的電荷量是否相等,它們之間的庫(kù)侖力大小一定相等.()(3)兩個(gè)帶電小球即使相距非常近,也能用庫(kù)侖定律計(jì)算庫(kù)侖力的大小.()觀圖助學(xué)庫(kù)侖做實(shí)驗(yàn)用的裝置叫作庫(kù)侖扭秤,觀察上圖,猜想：庫(kù)侖扭秤的巧妙體現(xiàn)在何處？知識(shí)點(diǎn)三庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)裝置：庫(kù)侖做實(shí)驗(yàn)用的裝置叫作

4、_.如圖所示,細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒,棒的一端是一個(gè)帶電的金屬小球A,另一端有一個(gè)不帶電的球B,B與A使絕緣棒平衡.當(dāng)把另一個(gè)帶電的金屬球C插入容器并使它靠近A時(shí),A和C之間的作用力使懸絲_,通過懸絲扭轉(zhuǎn)的_可以比較力的大小.庫(kù)侖扭秤扭轉(zhuǎn)角度2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)改變A和C之間的距離,記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度,便可找出力F與_的關(guān)系.(2)改變A和C的帶電荷量,記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度,便可找出力F與_之間的關(guān)系.3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)力F與距離r的二次方成反比,即_.(2)力F與q1和q2的乘積成正比,即_.距離r帶電荷量qFq1q2觀察探究如圖,“嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)器升空過程中由于與大氣摩擦產(chǎn)生了

5、大量的靜電.(1)在研究“嫦娥三號(hào)”與地球的靜電力時(shí),能否把“嫦娥三號(hào)”看成點(diǎn)電荷？(2)研究點(diǎn)電荷有什么意義？答案(1)能(2)點(diǎn)電荷是理想化模型,實(shí)際中并不存在,是我們抓住主要因素、忽略次要因素抽象出的物理模型.核心要點(diǎn)對(duì)“點(diǎn)電荷”的理解探究歸納1.點(diǎn)電荷是只有電荷量,沒有大小、形狀的理想化模型,類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn),實(shí)際中并不存在.2.帶電體能否看成點(diǎn)電荷視具體問題而定,不能單憑它的大小和形狀下結(jié)論.如果帶電體的大小比帶電體間的距離小得多,則帶電體的大小及形狀就可以忽略,此時(shí)帶電體就可以看成點(diǎn)電荷.溫馨提示如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多,以至于帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)它

6、們之間相互作用力的影響很小時(shí),就可以忽略形狀、大小等次要因素,只保留對(duì)問題有關(guān)鍵作用的電荷量,這樣處理會(huì)使問題大為簡(jiǎn)化,對(duì)結(jié)果又沒有太大的影響,這是物理學(xué)上經(jīng)常用到的方法.試題案例例1 下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法正確的是()A.任何帶電球體,都可看成電荷全部集中于球心的點(diǎn)電荷B.體積很大的帶電體一定不能看成是點(diǎn)電荷C.當(dāng)兩個(gè)帶電體的大小遠(yuǎn)小于它們之間的距離時(shí),可將這兩個(gè)帶電體看成點(diǎn)電荷D.一切帶電體都可以看成是點(diǎn)電荷解析能否把一個(gè)帶電體看成點(diǎn)電荷,關(guān)鍵在于我們分析時(shí)是否考慮它的體積大小和形狀.能否把一個(gè)帶電體看作點(diǎn)電荷,不能以它的體積大小而論,應(yīng)該根據(jù)具體情況而定.若它的體積和形狀可不予考慮,就可以

7、將其看成點(diǎn)電荷,若帶電球體電荷分布不均勻,則球形帶電體的電荷不能看成全部集中于球心的點(diǎn)電荷,故選項(xiàng)C正確.答案C針對(duì)訓(xùn)練1 (多選)關(guān)于點(diǎn)電荷,下列說法正確的是()A.點(diǎn)電荷是電荷量和體積都很小的帶電體B.點(diǎn)電荷是一種理想模型C.點(diǎn)電荷的最小帶電荷量等于元電荷D.球形帶電體都可以看作點(diǎn)電荷解析點(diǎn)電荷是一種物理模型,實(shí)際中并不存在,選項(xiàng)B正確；一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷,不是看它的大小和形狀,而是看它的大小和形狀對(duì)所研究的問題的影響是否可以忽略不計(jì),若可以忽略不計(jì),則它就可以看作點(diǎn)電荷,否則就不能看作點(diǎn)電荷,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；所有帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍,選項(xiàng)C正確.答案BC觀察探究如圖所示

8、,一帶正電的物體位于M處,用絕緣絲線系上帶正電的相同的小球,分別掛在P1、P2、P3的位置,可觀察到小球在不同位置時(shí)絲線偏離豎直方向的角度不同.此實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是什么？答案在研究電荷之間作用力大小的決定因素時(shí),采用控制變量的方法進(jìn)行,如本實(shí)驗(yàn),根據(jù)小球的偏角可以看出小球所受作用力逐漸減小,由于沒有改變電性和電荷量,不能研究電荷之間作用力和電性、電荷量關(guān)系,故得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：電荷之間作用力的大小與兩電荷間的距離有關(guān).核心要點(diǎn)對(duì)庫(kù)侖定律的理解探究歸納1.庫(kù)侖力的確定方法(1)大小計(jì)算：利用庫(kù)侖定律計(jì)算靜電力大小時(shí),不必將表示電性的正、負(fù)號(hào)代入公式,只代入q1、q2的絕對(duì)值即可.(2)方向判斷：利

9、用同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引來(lái)判斷.2.兩個(gè)點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力(1)真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間相互作用力的大小只跟兩個(gè)電荷的電荷量及間距有關(guān),跟它們的周圍是否存在其他電荷無(wú)關(guān).(2)兩個(gè)電荷之間的庫(kù)侖力同樣遵守牛頓第三定律,與兩個(gè)電荷的性質(zhì)、帶電多少均無(wú)關(guān),即作用力與反作用力總是等大反向.3.兩個(gè)帶電球體間的庫(kù)侖力特別提醒兩個(gè)電荷間的距離r0時(shí),兩電荷已失去了點(diǎn)電荷的前提條件,所以違背了庫(kù)侖定律的適用條件,不能再運(yùn)用庫(kù)侖定律計(jì)算兩電荷間的相互作用力,因此不能認(rèn)為F.試題案例例2 A、B、C三點(diǎn)在同一直線上,ABBC12,B點(diǎn)位于A、C之間,在B處固定一電荷量為Q的點(diǎn)電荷.當(dāng)在A處放一電荷量為

10、q的點(diǎn)電荷時(shí),Q所受到的靜電力為F；移去A處電荷,在C處放一電荷量為2q的點(diǎn)電荷,Q所受靜電力為()思路點(diǎn)撥解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)(1)靜電力與電荷量大小的關(guān)系；(2)靜電力與點(diǎn)電荷間距的關(guān)系；(3)靜電力的方向規(guī)定.答案B方法總結(jié)應(yīng)用庫(kù)侖定律應(yīng)注意的事項(xiàng)(1)雖然庫(kù)侖定律的適用條件是在真空中,但在空氣中也可以用該公式進(jìn)行計(jì)算.(2)單位必須用國(guó)際單位,才有靜電力常量k9.0109 Nm2/C2.針對(duì)訓(xùn)練2 甲、乙兩導(dǎo)體球,甲球帶有4.81016 C的正電荷,乙球帶有3.21016 C的負(fù)電荷,放在真空中相距為10 cm的地方,甲、乙兩球的半徑均遠(yuǎn)小于10 cm.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(1)

11、試求兩球之間的靜電力的大小,并說明是引力還是斥力？(2)如果兩個(gè)導(dǎo)體球完全相同,接觸后放回原處,兩球之間的作用力如何？(3)將兩個(gè)體積不同的導(dǎo)體球相互接觸后再放回原處,還能求出其作用力嗎？(3)由于兩球不同,分開后分配電荷的電荷量將不相等,且無(wú)法知道電荷量的大小,也就無(wú)法求出兩球間的作用力.答案(1)1.381019 N引力(2)5.761021 N斥力(3)不能觀察探究如圖,已知空間中存在三個(gè)點(diǎn)電荷A、B、C,請(qǐng)思考：(1)A對(duì)C的庫(kù)侖力是否因B的存在而受到影響？A、B是否對(duì)C都有力的作用？(2)如何求A、B對(duì)C的作用力？核心要點(diǎn)庫(kù)侖力的疊加探究歸納1.對(duì)于三個(gè)或三個(gè)以上的點(diǎn)電荷,其中每一個(gè)

12、點(diǎn)電荷所受的庫(kù)侖力,等于其余所有點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)它作用產(chǎn)生的庫(kù)侖力的矢量和.2.電荷間的單獨(dú)作用符合庫(kù)侖定律,求各庫(kù)侖力的矢量和時(shí)應(yīng)用平行四邊形定則.試題案例例3 如圖所示,分別在A、B兩點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q121014 C和Q221014 C.在AB的垂直平分線上有一點(diǎn)C,且ABACBC6102 m.如果有一電子靜止放在C點(diǎn)處,則它所受的庫(kù)侖力的大小和方向如何？解析電子帶負(fù)電荷,在C點(diǎn)同時(shí)受A、B兩點(diǎn)電荷的作用力FA、FB,如圖所示.由矢量的平行四邊形定則和幾何知識(shí)得靜止放在C點(diǎn)的電子受到的庫(kù)侖力FFAFB8.01021 N,方向平行于AB連線由B指向A.答案見解析針對(duì)訓(xùn)練3 如圖所示,有三個(gè)點(diǎn)電荷A、B、C位于一個(gè)等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,已知A、B都帶正電荷,A所受B、C兩個(gè)電荷的靜電力的合力如圖中FA所示,則下列說法正確的是()A.C帶正電,且QCQB B.C帶正電,且QCQBC.C帶負(fù)電,且QCQB D.C帶負(fù)電,且QCQB解析因A、B都帶正電,所以靜電力表現(xiàn)為斥力,即B對(duì)A的作用力沿BA的延長(zhǎng)線方向,而不論C帶正電還是帶負(fù)電,A和C的作用力方向都必須在AC連線上,由平行四邊形定則知,合力必定為以兩個(gè)分力為鄰邊所做平行四邊形的對(duì)角線,所以A和C之間必為引力,且FCAFBA,所以C帶負(fù)電,且QCQB.答案