第二節(jié)探究靜電力

第二節(jié)探究靜電力第1頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．真空中有兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷，它們之間的相互作用力為F.若它們的帶電量都增加為原來的2倍，距離不變，它們之間的相互作用力變?yōu)開_______；若它們的帶電量不變，距離增加為原來的2倍，它們之間的相互作用力變?yōu)開_______．4F第2頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月知識(shí)點(diǎn)1點(diǎn)電荷

1．點(diǎn)電荷是有________，沒有大小、形狀的________模型． 2．一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷必須滿足的條件是：當(dāng)帶電體的大小比起它到其他帶電體的距離________時(shí)，帶電體的形狀和電荷分布對(duì)電荷間的作用力的影響________，此時(shí)帶電體可視為________．電荷量理想小很多很小點(diǎn)電荷第3頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月3．關(guān)于點(diǎn)電荷有以下兩種理解：甲同學(xué)：“元電荷的電荷量是最小的，所以元電荷一定是點(diǎn)電荷．”乙同學(xué)：“半徑為10cm的帶電圓盤一定不可能視為點(diǎn)電荷．”你認(rèn)為這兩種說法對(duì)嗎？談?wù)勀愕目捶ǎ?/p>

答案：以上兩種說法均是錯(cuò)誤的．點(diǎn)電荷與帶電體所帶電荷量多少無關(guān)．半徑為10cm的帶電圓盤能否視為點(diǎn)電荷要看具體情形．若考慮它和10m處某個(gè)電子的作用力，就完全可以忽略它的形狀，把它看做點(diǎn)電荷；若考慮帶電圓盤與相距只有1mm的電子的作用力，此時(shí)這一帶電圓盤又相當(dāng)于一個(gè)無限大的帶電平面，不能視為點(diǎn)電荷．第4頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月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)際中并不存在．

2．帶電體能否看做點(diǎn)電荷是相對(duì)于具體問題而言的，不能單憑其所帶電量的多少以及大小和形狀確定．只有當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶電體的線度時(shí)，才能當(dāng)做點(diǎn)電荷處理． 3．電荷分布不變的均勻帶電球體，可等效為電荷量集中在球心的點(diǎn)電荷．第5頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月【例1】關(guān)于點(diǎn)電荷，下列說法中正確的是()

A．體積小的帶電體 B．球形帶電體 C．帶電少的帶電體 D．大小和形狀對(duì)作用力的影響可忽略的帶電體

解析：點(diǎn)電荷不能理解為體積很小的電荷，也不能理解為電荷量很少的電荷．球形帶電體，有時(shí)可以作為點(diǎn)電荷，有時(shí)則不能，如要研究它與離它較近的電荷間的作用力時(shí)，就不能看成點(diǎn)電荷，而研究它與離它很遠(yuǎn)的電荷間的作用力時(shí)，就可以看成點(diǎn)電荷．因此，一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，要視具體情況而定．

答案：D第6頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月【觸類旁通】1．下列哪些物體可視為點(diǎn)電荷()CA．電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點(diǎn)電荷B．體積和帶電荷量都很小的帶電體一定是點(diǎn)電荷C．帶電的細(xì)桿在一定條件下可以視為點(diǎn)電荷D．帶電的金屬球一定不能視為點(diǎn)電荷第7頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月知識(shí)點(diǎn)2庫侖定律的理解與應(yīng)用

1．庫侖定律的適用條件是________中的兩個(gè)__________． 2．兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫侖力是一對(duì)作用力與反作用力，其大小________、方向________，且方向在兩者的________上． 3．庫侖定律的表達(dá)式：______，其中k＝9.0×109

N·m2/C2，叫做______________．真空點(diǎn)電荷相等相反連線靜電力常量第8頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月觀點(diǎn)一：根據(jù)F＝k

，從數(shù)學(xué)角度推出“當(dāng)r→0時(shí)，4．關(guān)于庫侖定律的理解有這樣幾種觀點(diǎn)，你認(rèn)為是否正確？并請(qǐng)說明理由．q1q2r

2F→∞；r→∞時(shí)，F(xiàn)→0”．

觀點(diǎn)二：兩個(gè)處在真空中可視為點(diǎn)電荷的帶電球，大球的電荷量大于小球的電荷量，關(guān)于兩球之間靜電力的大小關(guān)系，可以肯定“大球受到的靜電力一定大于小球受到的靜電力”．第9頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

成立，由此得到F→0.

答案：觀點(diǎn)一的前半部分是錯(cuò)誤的，后半部分是正確的．

q1q2

r2從物理意義上分析，這種看法是錯(cuò)誤的．因?yàn)楫?dāng)r→0時(shí)，任何兩帶電體已不能看做點(diǎn)電荷，庫侖定律及其公式也就不再適用，F(xiàn)＝kq1q2

r2不能成立了．所以由此得出的結(jié)論是錯(cuò)誤的．但當(dāng)r→∞時(shí)，公式F＝kq1q2

r2根據(jù)F＝k，從數(shù)學(xué)角度分析r→0時(shí)，F(xiàn)→∞似乎正確，但第10頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

觀點(diǎn)二也是錯(cuò)誤的．兩帶電球間的靜電力具有一般力的共性，符合牛頓第三定律，即：無論兩球帶電量大小、電性是怎樣的，它們之間的相互作用力總是大小相等、方向相反，在同一直線上．所以大球受到的靜電力一定等于小球受到的靜電力．第11頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

1．庫侖定律定律的成立條件是真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力．但空氣中兩點(diǎn)電荷間的相互作用力也可以近似用庫侖定律計(jì)算；兩個(gè)均勻帶電球體相距較遠(yuǎn)時(shí)也可視為點(diǎn)電荷，此時(shí)r指兩球體的球心距離．

2．應(yīng)用庫侖定律公式計(jì)算庫侖力時(shí)不必將表示電荷性質(zhì)的正、負(fù)號(hào)代入公式中，只需將其電荷量的絕對(duì)值代入公式中算出力的大小，力的方向根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則另行判斷．第12頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月3．庫侖定律的公式中各物理量要統(tǒng)一用國際單位，只有采用國際單位時(shí)，k的值才是9.0×109

N·m2/C2.4．空間中有多個(gè)電荷時(shí)，某電荷所受的靜電力是其他所有電荷單獨(dú)對(duì)其作用的靜電力的矢量和(力的合成)．第13頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月q1q2 r2【例2】(雙選)關(guān)于庫侖定律的公式F＝k，下列說法正

確的是()

A．當(dāng)真空中的兩點(diǎn)電荷間的距離r→∞時(shí)，它們之間的靜電力F→0 B．當(dāng)真空中的兩點(diǎn)電荷間的距離r→0時(shí)，它們之間的靜電力F→∞ C．當(dāng)兩點(diǎn)電荷間的距離r→∞時(shí)，它們之間的靜電力F→0 D．靜電力常量k的數(shù)值是由實(shí)驗(yàn)得出的第14頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月適應(yīng)的條件是真空中的兩點(diǎn)電荷；當(dāng)

不再成立，選項(xiàng)B錯(cuò)．靜電力常量的數(shù)值是由實(shí)驗(yàn)解析：公式F＝kq1q2

r

2r→∞時(shí)，任何帶電體都可視為點(diǎn)電荷，但還必須滿足真空條件，選項(xiàng)A對(duì)，C錯(cuò)．當(dāng)r→0時(shí)，兩電荷就不能看成點(diǎn)電荷了，公式F＝kq1q2

r2得出的，選項(xiàng)D對(duì)．答案：AD第15頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月【觸類旁通】

2．真空中有兩個(gè)半徑為R的帶電金屬球，兩球中心相距為r(r＝4R)，設(shè)兩球帶電荷量絕對(duì)值分別為q1、q2，對(duì)于它們之間的靜電作用力，下列說法正確的是()第16頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月解析：此題中，無論兩球帶何種性質(zhì)的電荷，兩球均不能視為點(diǎn)電荷，不成立．當(dāng)帶異種電荷時(shí)，電荷分布于兩球最近的一側(cè)，帶同種電荷時(shí)，電荷分布于兩球最遠(yuǎn)的一側(cè)，可判斷A、B、D錯(cuò)，C正確．答案：C第17頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

【例3】真空中兩個(gè)相同的帶等量異種電荷的小球A和B(A、B可看做點(diǎn)電荷)，分別固定在兩處，兩球間的靜電力為F.用一個(gè)不帶電的同樣的小球C先和A接觸，再與B接觸，然后移去C，則A、B兩球間的庫侖力是多少？第18頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月題后反思：(1)完全相同的金屬小球接觸后要等分總電荷量，此處還應(yīng)注意C球與A、B兩球的接觸順序．(2)應(yīng)用庫侖定律公式計(jì)算庫侖力時(shí)不必將表示電荷性質(zhì)的正、負(fù)號(hào)代入公式中．第20頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月【觸類旁通】

3．兩個(gè)分別帶有電荷量－Q和＋3Q的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)，固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為

r

2大小為()

FA. 12B.3F

4C.4F

3D．12FCF.兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?，則兩球間庫侖力的第21頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月1．解決三點(diǎn)電荷在同一直線上的靜電力平衡問題

(1)庫侖力是電荷間的一種相互作用力．若三個(gè)點(diǎn)電荷在同一直線上均處于靜電力平衡，則每個(gè)點(diǎn)電荷受到的另外兩個(gè)點(diǎn)電荷的庫侖力必定等大反向．

(2)根據(jù)平衡條件與庫侖定律可知：①三個(gè)點(diǎn)電荷必須在一條直線上；②位于中間的電荷量最??；③中間電荷與兩側(cè)電荷異號(hào)；④中間電荷與電荷量較小的電荷較近．即“三點(diǎn)共線，兩同夾異，兩大夾小，近小遠(yuǎn)大”．第22頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

【例4】如圖1－2－1所示，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.現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷處于靜電力平衡狀態(tài)，問：C應(yīng)帶什么性質(zhì)的電？應(yīng)放于何處？所帶電荷量為多少？圖1－2－1第23頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月【觸類旁通】

4．(雙選)如圖1－2－3所示，同一直線上的三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3，恰好都處于平衡狀態(tài)，且除相互作用的靜電力外不受其他外力作用．已知q1、q2

間的距離是q2、q3

間距離的2倍．下列說法正確的是()A．若q1、q3

為負(fù)電荷，則q2

也為負(fù)電荷 B．若q1、q3

為負(fù)電荷，則q2

必為正電荷 C．q1∶q2∶q3＝36∶4∶9D．q1∶q2∶q3＝9∶4∶36圖1－2－3第25頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月答案：BC第26頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．庫侖定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用 結(jié)合庫侖定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析處理帶電體的問題的方法與純力學(xué)問題的分析方法一樣，要學(xué)會(huì)把電學(xué)問題力學(xué)化．分析方法是： (1)確定研究對(duì)象．如果有幾個(gè)物體相互作用時(shí)，要依據(jù)題意，適當(dāng)選取“整體法”或“隔離法”． (2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，在受力分析時(shí)除了分析重力、彈力、摩擦力等力學(xué)中常見力外，多了一個(gè)庫侖力因此在受力分析時(shí)千萬不可漏掉．第27頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)列平衡方程(F合＝0或Fx＝0，F(xiàn)y＝0)或牛頓第二定律求解．

(4)在應(yīng)用庫侖定律定量計(jì)算式，各量均應(yīng)采用國際單位．即：表達(dá)式中的r單位為m，電量q的單位是C，力的單位是N.第28頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

【例5】如圖1－2－4所示，兩個(gè)帶等量異種電荷的小球，質(zhì)量均為2g，各用L＝5.1cm長的絕緣細(xì)線吊住，細(xì)線質(zhì)量不計(jì)，小球可看成質(zhì)點(diǎn)．當(dāng)懸點(diǎn)OO′相距d＝4cm時(shí)兩球處于平衡，此時(shí)兩球各偏離豎直方向L′＝1cm，則每個(gè)小球的電荷量為多少？(取g＝10m/s2)圖1－2－4第29頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)懸線與豎直方向夾角為α，根據(jù)平衡條件，有F＝mgtanα解得q＝1.33×10－8C

故帶負(fù)電的小球所帶電荷量為－1.33×10－8C，帶正電的小球所帶電荷量為＋1.33×10－8C.第31頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月【觸類旁通】

5．如圖1－2－6所示，兩個(gè)帶電球處于平衡狀態(tài)，且球心位于同一水平面，大球的電荷量大于小球的電荷量，可以肯定()

A．兩球都帶正電 B．小球受到的細(xì)繩拉力等于所受的重力 C．大球受到的靜電力大于小球受到的靜電力D．兩球受到的靜電力大小相等圖1－2－6第32頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

解析：由題圖可知，兩帶電球相互排斥，則說明兩球一定帶有同種電荷，但不能確定是正電荷，還是負(fù)電荷，故A錯(cuò)；兩帶電球間的靜電力是一對(duì)相互作用力，符合牛頓第三定律，故選項(xiàng)C錯(cuò)，D對(duì)．對(duì)小球受力分析，受重力mg、庫侖力F、細(xì)繩拉力，利用三力平衡得出B錯(cuò)．答案：D第33頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月【例6】帶電小球A和B放在光滑絕緣水