選修3-1第一章第二節(jié)《庫侖定律》

知識(shí)回顧：1、自然界中存在著兩種電荷，即：

與

。正電荷負(fù)電荷2、同種電荷相互

異種電荷相互

排斥吸引3、起電方法：

起電、

起電、

起電

摩擦感應(yīng)接觸4、電荷守恒定律1.摩擦起電實(shí)質(zhì)：使電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。近端感應(yīng)異種電荷，遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷實(shí)質(zhì)：電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。2.感應(yīng)起電3.接觸起電電荷均分原理實(shí)質(zhì):電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。條件:兩個(gè)物體形狀和大小完全相同同種電荷相互排、斥異種電荷相互吸引既然電荷之間存在相互作用，那么電荷之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？1、可能跟電荷電量有關(guān)2、可能與兩個(gè)電荷間的距離有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明：電荷之間的作用力1）隨電荷量的增大而增大2）隨距離的增大而減少電荷間相互作用力叫做靜電力或庫侖力.歷史回顧片段二：1772年，英國(guó)物理學(xué)家卡文笛許遵循普利斯特利的思想以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電力平方反比定律

“辛路”歷程1.F與r有關(guān)

庫侖的實(shí)驗(yàn)研究方法：控制變量法保持兩球上的電量不變，改變兩球之間距離實(shí)驗(yàn)中庫侖得出靜電力與距離的平方成反比即F∝1/r22.F與q有關(guān)

保持兩球間距離不變，改變兩球帶電量庫侖得出靜電力與電量乘積成正比即F∝q1q2研究?jī)x器：庫侖扭秤庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)細(xì)銀絲平衡小球帶電小球帶電小球平面鏡偉大之處：兩次放大微小力1、器材組成：細(xì)銀絲、絕緣架、帶電的金屬小球A和C、不帶電的小球B2、實(shí)驗(yàn)原理：A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)的角度和力的大小有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系一、庫侖的實(shí)驗(yàn)——庫倫扭秤3、實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法4、實(shí)驗(yàn)步驟：探究F與r的關(guān)系：1）把另一個(gè)帶電小球C插入容器并使它靠近A時(shí)，記錄扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力大小2)改變A和C之間的距離r，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出F與r的關(guān)系探究F與q的關(guān)系：改變A和C的電量q1、q2，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度便可找出F與q1q2的關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)論：庫侖定律當(dāng)電量不變時(shí)，F(xiàn)與距離r的二次方成反比F∝1/r2當(dāng)之間距離不變時(shí)，F(xiàn)與q1、q2的乘積成正比F∝q1q21、內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷的相互作用力跟它們所帶電量的乘積成正比，跟它們之間距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。2、表達(dá)式：k叫靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2二、庫侖定律3、注意：1）計(jì)算時(shí)q1、q2只代入大小“+”、“-”號(hào)不要代入2）庫侖定律只能計(jì)算力的大小，方向在其連線上，還需進(jìn)一步通過同種電荷排斥，異種電荷吸引來確定3)求兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷間的相互作用力時(shí)，遵循單獨(dú)疊加原則力的作用有相互性，q1、q2可不等，F(xiàn)必相等庫侖力的方向：在它們的連線上。同種電荷異種電荷4、適用范圍：真空、靜止、點(diǎn)電荷想一想：通過與質(zhì)點(diǎn)相類比，什么樣的情況下可以將帶電體看成是點(diǎn)電荷呢？5、點(diǎn)電荷：1）點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀、大小、分布對(duì)它們之間的作用力可以忽略不計(jì)時(shí)這樣的帶電體就可以看成點(diǎn)電荷2）點(diǎn)電荷：是一種理想化的模型點(diǎn)電荷帶電體有時(shí)可以看做點(diǎn)電荷物體有時(shí)可以看作質(zhì)點(diǎn)就像帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的大小可以忽略，那么帶電體可以看作一個(gè)點(diǎn)，稱為點(diǎn)電荷。例:一個(gè)半徑r1=10cm的帶電圓盤,如果考慮它和d1=10m處某個(gè)電子的作用力,就完全可以把它看作________.點(diǎn)電荷一個(gè)無限大的帶電平面而如果這個(gè)電子離帶電圓盤只有d2=1mm,那么這一帶電圓盤又相當(dāng)于____________________.

關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中正確的是A.真正的點(diǎn)電荷是不存在的．B.點(diǎn)電荷是一種理想模型．C.足夠小的電荷就是點(diǎn)電荷．D.一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對(duì)所研究的問題的影響是否可忽略不計(jì)ABD體積和帶電量都很小的帶電體就可以看成點(diǎn)電荷根據(jù)可知，當(dāng)r∞時(shí)，F(xiàn)0根據(jù)可知，當(dāng)r0時(shí)，F(xiàn)∞××√氫原子中，原子核只有1個(gè)質(zhì)子,核外只有1個(gè)電子,它們之間距離r=5.3×10-11m求氫原子核與電子之間的庫侖力F電及它們之間的萬有引力F引？(質(zhì)子的質(zhì)量為1.67×10-27kg電子的質(zhì)量為9.1×10-31kg）

微觀粒子間的萬有引力遠(yuǎn)小于庫侖力，因此在研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)，可以把萬有引力忽略。++++++ABθ

用絕緣絲線懸掛一質(zhì)量為m的帶電小球B,放置在電荷量為+Q的小球A附近.A、B兩球在同一水平面上相距S,絲線與豎直方向夾角θ=37o,A、B兩帶電球可看成點(diǎn)電荷。1)絲線拉力2)A、B兩球之間的靜電力3)B球所帶電荷的性質(zhì)4)B球的電荷量的大小真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷,它們固定在邊長(zhǎng)為50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,每個(gè)點(diǎn)電荷都是,求它們的庫侖力？q1q2q3F1F30°F2+Q+Qr+++++++Q-Qr---+++在一條直線上有兩個(gè)相距0.4m的點(diǎn)電荷A、B，A帶電荷量為+Q，B帶電荷量為-9Q?，F(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷處于平衡狀態(tài)。則C應(yīng)帶什么性質(zhì)的電荷，電荷量為多少？AB三個(gè)點(diǎn)電荷平衡規(guī)律:共線，同夾異，大夾小，近小遠(yuǎn)大庫侖定律與萬有引力定律的比較：定律公式公式適用范圍共同點(diǎn)不同點(diǎn)影響大小的因素庫侖定律與兩個(gè)物體質(zhì)量有關(guān)，只有引力。①都與距離的平方成反比。②都有一個(gè)常數(shù)。萬有引力定律點(diǎn)電荷質(zhì)點(diǎn)與兩個(gè)物體電量有關(guān)，有引力，也有斥力。Q1、Q2、rM、m、r三個(gè)相同的金屬小球a、b和c，原來c不帶電而a和b帶等量異種電荷，相隔一定距離放置a、b之間的靜電力為F?，F(xiàn)將c球分別與a、b接觸后拿開，則a、b之間的靜電力將變?yōu)?/p>

A．F/2B．F/4C．F/8D．3F/8

√設(shè)星球帶負(fù)電，一電子粉塵懸浮在距星球表面1000km的地方，又若將同增的電子粉塵帶到距星球表面2000km的地方相對(duì)于該星球無初速釋放，則此電子粉塵A.向星球下落B.仍在原處懸浮C.推向太空D.無法判斷一個(gè)定律：庫侖定律一個(gè)模型：理想化模型一個(gè)公式：一種物理實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法一種物理研究進(jìn)程：定性研究定量研究

小結(jié)F1abc+-F2F3F4+三個(gè)完全相同斬金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上.a和c帶正電,b帶負(fù)電,a所帶電荷量的大小比b的小.已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示,它應(yīng)是光滑絕緣水平面上帶電小球A、B質(zhì)量分別為m1=2g，m1=1g，它們的電荷量相等，q1=q2=10-7C。A球帶正電，B球帶負(fù)電?，F(xiàn)在水平恒力F1向右作用于A球這時(shí)A、B一起向右運(yùn)動(dòng)，且保持距離d=0.1m不變。試問：F1多大？它們?nèi)绾芜\(yùn)動(dòng)？F1AB兩小球用等長(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛于同一點(diǎn)O，兩小球因帶同號(hào)電荷而使球b懸線豎直地靠在墻上，a球被推開一定角度而平衡。今令其失去部分電量，結(jié)果θ角變小后又重新平衡則關(guān)于懸線對(duì)a球的拉力大小變化情況為A.一定增大B.一定減小C.一定不變D.無法確定θbaOC在豎直放置的半徑為R的光滑半圓形絕緣細(xì)管的圓心O處放一點(diǎn)電荷。現(xiàn)將質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球從半圓的水平直徑端點(diǎn)A靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)管壁恰好無壓力，則置于圓心處的點(diǎn)電荷帶什么電？電量大小為多少？OAB在北方的冬天，如果天氣干燥，我們會(huì)聽到“噼啪”聲，還會(huì)看到電火花；當(dāng)我們用手去拉車門或把手時(shí)也會(huì)有觸電的感覺，這種現(xiàn)象我們叫靜電現(xiàn)象．閱讀教材并回答靜電現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的防雷知識(shí)措施

“你們知道嗎，男孩遭雷擊概率超過女孩?！狈览讓＜掖苏Z一出，臺(tái)下的孩子們?nèi)紡埓罅俗彀停円宦犎珮妨?，男孩子則不服氣地問為什么這么說。專家解釋說，人體都有靜電場(chǎng)，靜電場(chǎng)所產(chǎn)生的電壓越高，越容易遭到雷擊，男孩和女孩生理結(jié)構(gòu)存在不同，導(dǎo)致其靜電壓存在一定差異，一般來說男孩靜電壓1000，高于女孩的800，因此男孩遭雷擊概率超過女孩。庫侖定律與力學(xué)綜合例：真空中A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷相距L，質(zhì)量分別為m和2m，它們由靜止開始運(yùn)動(dòng)（不計(jì)重力及其它作用力），開始時(shí)A的加速度大小為a，經(jīng)過一段時(shí)間B的加速度大小也為a，那么此時(shí)A、B兩點(diǎn)電荷間的距離為

？含庫侖力的共點(diǎn)力的平衡

分析方法與力學(xué)相同(1)確定對(duì)象(2)受力分析(3)合成或正交分解(4)運(yùn)用平衡條件1、如圖A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距為r，A帶有9Q的正電荷，B帶有4Q的正電荷（1）如果A和B固定，應(yīng)如何放置第三個(gè)點(diǎn)電荷C，才能使此電荷C處于平衡狀態(tài)？此時(shí)對(duì)C的電性及電量q有無要求？答案:（１）應(yīng)放在ＡＢ的連線上距離Ａ右側(cè)３ｒ／５處，Ｃ電荷正負(fù)都可以，電量大小任意）++9Q4Q（2）如果A和B是自由的，又應(yīng)如何放置第三個(gè)點(diǎn)電荷，使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)？此時(shí)對(duì)第三個(gè)點(diǎn)電荷C的電量q的大小及電性有無要求？++9Q4Q-QC

（２）應(yīng)放在ＡＢ的連線上距離Ａ右側(cè)３ｒ／５處，電荷Ｃ必須是負(fù)３６Ｑ／２５電荷動(dòng)動(dòng)手：（３）如果A和B是自由的，而Ｂ電荷變?yōu)樨?fù)４Ｑ，又應(yīng)如何放置第三個(gè)點(diǎn)電荷，使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)？此時(shí)對(duì)第三個(gè)點(diǎn)電荷C的電量q的大小及電性有無要求？+－9Q－4Q＋QCAB

（３）應(yīng)放在ＡＢ連線上距離Ｂ右側(cè)２ｒ處，電荷Ｃ應(yīng)帶正３６Ｑ6、如圖，質(zhì)量均為m的三個(gè)帶電小球A、B、C，放置在光滑的絕緣水平面上，彼此相隔的距離為L(zhǎng)，（L比球半徑r大的多），B球帶電量為QB=-3q，A球帶電量為QA=6q,若在C上加一水平向右的恒力F，要使A、B、C三球始終保持L的間距運(yùn)動(dòng)，求（1）F的大小？（2）C球所帶電量為多少？帶何種電荷？ACB+-F6q-3qQC+運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)