探究電荷相互作用規(guī)律

1、1.2探究電荷相互作用規(guī)律學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.知道點電荷的概念， 明確實際帶電體看作點電荷的條件 (難點 )2.理解庫侖定律的內(nèi)容及公式， 并說明庫侖定律描述的客觀規(guī)律和適用條件 (重點 )3.會用庫侖定律進行有關(guān)計算(難點、重點 )4.了解庫侖扭秤實驗，知道靜電力常量.點電荷 先填空 1點電荷帶電體間的距離比自身的大小大得多，以致帶電體的形狀、 大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，可將帶電體看作帶電的點2點電荷是一種理想化的物理模型 再判斷 1點電荷是一個帶有電荷的幾何點，它是實際帶電體的抽象，是一種理想化模型 ()2球形帶電體一定可以看作點電荷()3很大的帶電

2、體也有可能看作點電荷( ) 后思考 點電荷就是體積很小的帶電體，這種說法對嗎？為什么？【提示】不對，體積很小的帶電體也不一定能看作點電荷 合作探討 如圖 1-2-1 所示，兩質(zhì)量分布均勻，半徑為r 的金屬球放在絕緣支架上，兩球面最近距離也為r .圖 1-2-1探討 1：若計算兩球之間的萬有引力大小，可否將兩金屬球看作質(zhì)點？第 1頁【提示】可以探討 2：若兩球帶等量異種電荷，分析兩球之間靜電力時，可否將兩球看作點電荷？【提示】不能 核心點擊 1點電荷是物理模型只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化的模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點，實際中并不存在2帶電體看成點電荷的條件如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得

3、多，以至于帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響很小， 就可以忽略形狀、 大小等次要因素， 只保留對問題有關(guān)鍵作用的電荷量，帶電體就能看成點電荷一個帶電體能否看作點電荷， 是相對于具體問題而言的， 不能單憑其大小和形狀確定3注意區(qū)分點電荷與元電荷(1)元電荷是最小的電荷量，其數(shù)值等于一個電子或一個質(zhì)子所帶電荷量的絕對值(2)點電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀，是帶電個體，其帶電荷量可以很大也可以很小，但它一定是一個元電荷電荷量的整數(shù)倍1(多選 )下面關(guān)于點電荷的說法正確的是()a點電荷可以是帶電荷量很大的帶電體b帶電體體積很大時不能看成點電荷c點電荷的帶電荷量可能是2.561020 cd大小和形

4、狀對作用力影響可以忽略的帶電體可看作點電荷【解析】點電荷是一個理想化的模型， 當(dāng)帶電體的大小和形狀對作用力的影響可以忽略時帶電體可看成點電荷點電荷不是以帶電荷量的多少來確定的，電荷量必須是元電荷的整數(shù)倍故a 、 d 對【答案】ad第 2頁2下列關(guān)于點電荷的說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號 ：29682019】a任何帶電球體都可以看成電荷全部集中于球心的點電荷b球狀帶電體一定可以看成點電荷c點電荷就是元電荷d一個帶電體能否看成點電荷應(yīng)以具體情況而定【解析】一個帶電球體能否看成點電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀及帶電荷量的多少來判斷，因此選項d 正確， a 、b 錯誤；元電荷是電荷量，點

5、電荷是帶電體的抽象，兩者的內(nèi)涵不同，所以選項c 錯【答案】d3下列哪些帶電體可視為點電荷()【導(dǎo)學(xué)號 ：29682019】a電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點電荷b在計算庫侖力時均勻帶電的絕緣球體可視為點電荷c帶電的細(xì)桿在一定條件下可以視為點電荷d帶電的金屬球一定不能視為點電荷【解析】電子和質(zhì)子在研究的范圍非常小，與它的大小差不多時， 不能看作點電荷，故a 錯誤；在計算庫侖力時均勻帶電的絕緣球體在一定的條件下可視為點電荷，故b 錯誤；帶電的細(xì)桿在它的大小相比與研究的范圍來說可以忽略不計時，可以視為點電荷，故c 正確；帶電的金屬球在它的大小相比與研究的范圍來說可以忽略不計時，可以視為點電荷，故d

6、錯誤【答案】c有關(guān)點電荷概念的兩點提醒(1)帶電體能否看作點電荷，不取決于帶電體的大小，而取決于它們的大小、形狀與距離相比能否忽略第 3頁(2)同一帶電體， 在不同問題中有時可以看作點電荷，有時不能看作點電荷決 定 電 荷 相 互 作 用 的 因 素 先填空 1實驗裝置(a)(b)圖 1-2-2如圖 1-2-2 所示，把兩個帶同種電荷的相同小球掛在絲線下端，可以看到兩球在靜電斥力的作用下分開，靜止時細(xì)線偏離豎直方向角2實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論(1)小球帶電量不變時，距離帶電物體越遠(yuǎn)，絲線偏離豎直方向的實驗角度越小 .現(xiàn)象(2)小球處于同一位置時，小球所帶的電荷量越大，絲線偏離豎直方向的角度越大 .實

7、驗 電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而結(jié)論 減小 .3.庫侖定律(1)內(nèi)容：真空中兩個靜止的點電荷之間相互作用力的大小，跟它們的電荷量 q1 與 q2 的乘積成正比，跟它們的距離 r 的平方成反比，作用力的方向沿著它們的連線q q292 2(2)表達式： f k12.式中 k 是靜電力常量， k 的大小等于 9.0 10n m /c .r(3)適用條件：真空中的點電荷 再判斷 1庫侖定律可以適用于任何帶電體之間庫侖力的計算( )2實驗表明兩個帶電體的距離越大，作用力就越小()3庫侖定律既可以計算靜電力的大小，還可以判斷靜電力的方向() 后思考 1兩帶電小球間的距離非常小時

8、，庫侖力是否會無窮大？第 4頁【提示】當(dāng) r 0 時，兩球不能看作點電荷，庫侖定律不再適用，即r 0時， f 不為無窮大q1q22當(dāng)兩帶電球相距較近時，f k r2 不再適用，是否意味著兩球間不存在庫侖力的作用？【提示】當(dāng) r 較小時，不能用庫侖定律計算庫侖力的大小，但二者間仍存在庫侖力 合作探討 如圖 1-2-3 所示，兩帶電金屬球的球心相距為 r ，兩金屬球的半徑均為 r，且不滿足 r? r.圖 1-2-3q1q2探討 1：若兩球帶同種電荷， 兩球間的庫侖力 f 與 k r 2 間的大小關(guān)系如何？kq1q2【提示】因同種電荷相互排斥， 距離大于 r ，所以 fr 2 . 核心點擊 1庫侖定

9、律的適用對象(1)庫侖定律只適用于計算真空中兩個點電荷間的相互作用力；空氣中兩點電荷間的相互作用力也可以近似用庫侖定律計算(2)兩個規(guī)則的均勻帶電球體，相距比較遠(yuǎn)時，可以看成點電荷，也適用庫侖定律，二者間的距離就是球心間的距離2應(yīng)用庫侖定律時應(yīng)注意的問題(1)應(yīng)用庫侖定律公式計算庫侖力時不必將表示電荷性質(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即可(2)各物理量要統(tǒng)一用國際單位，只有采用國際單位時，k 的值才是 9.0109第 5頁nm2/c2.3靜電力的疊加庫侖力也稱為靜電力，它具有力的共性它與學(xué)過的重力、

10、彈力、摩擦力是并列的它具有力的一切性質(zhì)，它是矢量，合成與分解時遵循平行四邊形定則4如圖1-2-4，半徑均為r1 的兩個金屬球，彼此之間的距離為l，其中 l 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于球的半徑r1.它們都帶正電荷，電荷量分別為q1、 q2，則它們之間的靜電力為 ()圖 1-2-4kq1q2b.kq1q2a.l2r1l 2r 12kq q2kq q2c.1d.1l2r 12【解析】將兩個金屬球看作點電荷，其間距為l 2r 1，根據(jù)庫侖定律 fkq q，則 b 項正確， a 、c、d 項錯誤12l 2r12【答案】b5半徑相同的兩個金屬球 a、b(可以看作點電荷 )帶有相等的電荷量，相隔一定距離，兩球之間相互吸引力的

11、大小是 f，今讓第三個半徑相同的不帶電的金屬小球先后與 a、 b 兩球接觸后移開，這時 a、b 兩球之間的相互作用力的大小是 ()ffa. 8b. 43f3fc. 8d. 4【解析】兩球相互吸引，說明帶異種電荷，設(shè)電荷量分別為q，假設(shè) a 球帶正電，當(dāng)?shù)谌齻€不帶電的小球c 與 a 球接觸后， a、 c 兩球帶的電荷量平分，q每球帶電荷量為 2當(dāng)再把 c 球與 b 球接觸后，兩球的電量先中和再平分，每球qq1q2的帶電量為 4，由庫侖定律 fk r 2 可知，當(dāng)移開 c 球后，由于 r 不變，所以第 6頁fa、b 兩球之間的相互作用力的大小為f18 ，故正確答案為a.【答案】a6如圖 1-2-5 所示，有三個點電荷 a、b、c 位于一個等邊三角形的三個頂點上，已知：三角形邊長為 1 cm，b、c 電荷量為 qbqc110 6 c，a 電荷量為 qa2106 c，a 所受 b、c 兩個電荷的靜電力的合力 f 的大小和方向為 ()【導(dǎo)學(xué)號 ：29682019】圖 1-2-5a180 n，沿 ab 方向b1803 n，沿 ac 方向c180 n，沿 bac 的角平分線d180 3 n，沿 bac 的角平分線【解析】qb、qc 電荷對 qa 帶電金屬球的庫侖力大小相等，故：kqaqb 9109 1