2013年高二物理同步復(fù)習(xí)課件：《靜電場》2（人教版選修3-1）

1、2 庫侖定律1.理解點電荷的概念，知道點電荷是理想化模型，知道帶電體看成點電荷的條件。2.理解庫侖定律的含義及表達(dá)式，知道靜電力常量。3.知道庫侖定律的適用條件，會用庫侖定律解決簡單問題。4.通過靜電力與萬有引力的比照，體會自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性。 重點：1.體驗演示實驗，知道影響電荷間作用力大小的因素。 理解庫侖定律的含義及表達(dá)式。 2.理解點電荷的概念，知道點電荷是理想化模型，知道 庫侖定律的適用條件。難點：應(yīng)用庫侖定律解決簡單問題。一、探究影響電荷間相互作用力的因素越小越大增大減小正比反比【想一想】用枯燥的纖維布分別與兩張塑料片摩擦，然后將兩張塑料片靠近會發(fā)現(xiàn)它們相互排斥，摩擦次數(shù)越多

2、，排斥作用越大，分析一下其中的物理道理。 提示：兩張薄塑料片與纖維布發(fā)生摩擦后帶上同種電荷，由于同種電荷相斥，所以兩張塑料片靠近時相互排斥。摩擦次數(shù)越多塑料片所帶電荷量越多，排斥力越大。說明排斥力的大小與電荷量的多少有關(guān)。 二、庫侖定律1.庫侖力電荷間的_，也叫做靜電力。2.點電荷帶電體間的距離比自身的大小_，以致帶電體的_、_及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可忽略時，可將帶電體看做_。它是一種理想化的物理模型。相互作用力大得多形狀大小帶電的點3.庫侖定律(1)內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積_，與它們的距離的二次方_，作用力的方向在它們的連線上。(2)表

3、達(dá)式：F=_，k叫做靜電力常量，k=9.0109 Nm2/C2。(3)適用條件：真空中的_。成正比成反比點電荷【判一判】(1)很小的帶電體就是點電荷。( )(2)實際中不存在真正的點電荷。( )(3)庫侖力是一種性質(zhì)力。( )提示：(1)點電荷是自身大小比它們之間的距離小得多的帶電體，很小的帶電體在距離很近時不能看成點電荷，(1)錯誤。(2)點電荷是理想化模型，實際中并不存在，(2)正確。(3)庫侖力具有相同的成因，是一種性質(zhì)力，(3)正確。 三、庫侖的實驗1.庫侖扭秤實驗原理(1)庫侖力大小確實定：通過懸絲_比較庫侖力的大小。(2)小球電荷量確實定：通過讓帶電金屬小球與_金屬小球接觸，改變和

4、確定金屬小球的帶電量。扭轉(zhuǎn)的角度不帶電的相同的2.靜電力疊加原理兩個或兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力，等于各個點電荷單獨對這個電荷的作用力的_。矢量和【想一想】點電荷A、B對點電荷C單獨作用時的靜電力都較大，點電荷C受到A、B的總靜電力是否一定較大？提示：靜電力是矢量，兩個分力較大，它們的合力不一定大。 點電荷的理解【探究導(dǎo)引】觀察圖片，思考以下問題：(1)圖中帶電體，哪些能看成點電荷，哪些不能？(2)實際中存在點電荷嗎？(3)同一個帶電體為什么有時能看成點電荷，而有時又不能？【要點整合】1.點電荷是理想化的物理模型點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點，實際

5、中并不存在。2.帶電體看成點電荷的條件(1)一個帶電體能否看成點電荷，要看它本身的線度是否比它們之間的距離小得多。即使是比較大的帶電體，只要它們之間的距離足夠大，也可以視為點電荷。(2)帶電體的線度比相關(guān)的距離小多少時才能看成點電荷，還與問題所要求的精度有關(guān)。在測量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀及大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，帶電體就可以看成點電荷。【特別提醒】(1)從宏觀意義上討論電子、質(zhì)子等帶電粒子時，完全可以把它們視為點電荷。(2)帶電的物體能否看成點電荷，有時還要考慮帶電體的電荷分布情況?！镜淅?】關(guān)于點電荷的說法正確的選項是( )A.體積很小的帶電體一定能看成是點電荷B.體積

6、很大的帶電體一定不能看成是點電荷C.當(dāng)兩個帶電體的大小和形狀對它們之間的相互作用力的影響可忽略時，這兩個帶電體可看成是點電荷D.一切帶電體都有可能看成是點電荷【思路點撥】一個帶電體能否看做點電荷，取決于它本身的線度是否比它們之間的距離小得多。【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C、D。一個帶電體能否看做點電荷不是以其大小、形狀而定，而是看它的大小、形狀對它們之間的作用力而言是否可以忽略。假設(shè)可以忽略，就可以看做點電荷，否那么就不能看做點電荷。一切帶電體都有可能看成是點電荷，A、B錯，C、D對。【變式訓(xùn)練】以下哪些物體可以視為點電荷( )A.電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點電荷B.帶電的球體一定能視為點電荷C.帶電的

7、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】選C。帶電體能否視為點電荷，要看它們本身的線度是否比它們之間的距離小得多，而不是看物體本身有多大，形狀如何，也不是看它所帶的電荷量有多少。故A、B、D錯，C對。 庫侖定律的應(yīng)用【探究導(dǎo)引】如圖為原子模型示意圖，該模型中，電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn),觀察圖片，思考以下問題：(1)電子旋轉(zhuǎn)所需的向心力由什么力提供?(2)庫侖力的大小與萬有引力的大小有什么相同之處？(3)庫侖力的大小與帶電體的電性有關(guān)嗎？【要點整合】1.靜電力確實定方法(1)大小計算利用庫侖定律計算靜電力大小時，不必將表示電性的正、負(fù)號代入公式，只代入Q1、Q2的絕

8、對值即可。(2)方向判斷利用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引來判斷。2.庫侖定律的兩個應(yīng)用(1)應(yīng)用庫侖定律計算兩個可視為點電荷的帶電體間的庫侖力。(2)應(yīng)用庫侖定律分析兩個帶電球體間的庫侖力。兩個規(guī)那么的均勻帶電球體,相距比較遠(yuǎn)時,可以看成點電荷,庫侖定律也適用,二者間的距離就是球心間的距離。兩個規(guī)那么的帶電金屬球體相距比較近時，不能被看成點電荷，此時兩帶電球體之間的作用距離會隨電荷的分布發(fā)生改變。如圖甲，假設(shè)帶同種電荷時，由于排斥而作用距離變大，此時 ；如圖乙，假設(shè)帶異種電荷時，由于吸引而作用距離變小，此時 ?！咎貏e提醒】(1)庫侖定律中的靜電力常量k，只有在公式中的各量都采用國際單位時

9、，才可以取k=9.0109 Nm2/C2。(2)庫侖定律不但適用于靜止電荷，也適用于運動電荷?！镜淅?】(2021海南高考)三個相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上，各球之間的距離遠(yuǎn)大于小球的直徑。球1的帶電量為q，球2的帶電量為nq，球3不帶電且離球1和球2很遠(yuǎn)，此時球1、2之間作用力的大小為F?，F(xiàn)使球3先與球2接觸，再與球1接觸，然后將球3移至遠(yuǎn)處，此時1、2之間作用力的大小仍為F，方向不變。由此可知( )A.n=3 B.n=4 C.n=5 D.n=6【思路點撥】解答此類問題時應(yīng)把握以下兩點：【標(biāo)準(zhǔn)解答】選D。設(shè)小球1、2之間的距離為r。球3沒接觸前， ；球3分別與球1、2接觸后，

10、， ，那么 ，聯(lián)立解得：n=6故D正確?！咀兪接?xùn)練】A、B兩個帶同種電荷的絕緣金屬小球，半徑為r，球心相距3r，A帶電荷量Q1，B帶電荷量Q2，那么A、B間相互作用力為( )A.無法確定 B.等于C.大于 D.小于【解析】選D。因為兩球心距離與球的半徑相差不大，所以兩帶電絕緣金屬小球不能看做點電荷，必須考慮電荷在球上的實際分布。由于Q1、Q2是同種電荷，相互排斥，分布于最遠(yuǎn)的兩側(cè)，電荷中心距離大于3r；所以靜電力小于 ，D正確?！咀兪絺溥x】(2021商丘高二檢測)兩個用相同材料制成的半徑相等的帶電金屬小球(可看成點電荷)，其中一個球的帶電量的絕對值是另一個的5倍，當(dāng)它們靜止于空間某兩點時，靜電

11、力大小為F。現(xiàn)將兩球接觸后再放回原處，那么它們間靜電力的大小可能為( )A. B. C. D.【解析】選B、D。假設(shè)兩個金屬小球帶同種電荷，帶電量為q、5q，接觸前 ，接觸后 ， ，選項D正確。假設(shè)兩個小球帶異種電荷，帶電量為q、-5q，接觸前 ，接觸后， ，選項B正確。 多個點電荷的平衡問題【探究導(dǎo)引】圖甲中兩個帶電小球放在光滑水平面上，圖乙中三個帶電小球放在光滑水平面上，思考以下問題：(1)兩個帶小球能靜止在光滑水平面上嗎？(2)三個帶電小球能靜止在光滑水平面上嗎？(3)假設(shè)能靜止在光滑水平面上，它們的電性、電荷量及相對位置有什么特點？【要點整合】1.庫侖力的特征(1)真空中兩個靜止點電荷

12、間相互作用力的大小只跟兩個點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關(guān)。(2)兩個電荷之間的庫侖力同樣遵守牛頓第三定律，與兩個電荷的性質(zhì)、帶電多少均無關(guān)，即互為作用力與反作用力的兩個庫侖力總是等大反向。2.三個點電荷的平衡問題三個點電荷在同一條直線上，在靜電力作用下處于平衡狀態(tài)時，每個點電荷都受其他兩個點電荷對它的靜電力作用。受力方向如下圖。大小滿足下面關(guān)系式：對q1：對q2：對q3：由庫侖力的方向、大小關(guān)系可得以下結(jié)論：(1)三個點電荷的位置關(guān)系是“兩同夾異，即兩側(cè)的電荷電性相同，并都與中間電荷的電性相反；(2)三個點電荷電荷量的關(guān)系是“兩大夾小，近小遠(yuǎn)大，即中間的電荷量最小，

13、而兩側(cè)電荷中，電荷量較小的一個離中間電荷較近；(3)三個點電荷的電量滿足【特別提醒】(1)庫侖力是電荷間的一種相互作用力，是一種性質(zhì)力，受力分析時不能漏掉。(2)三個點電荷在靜電力作用下平衡時，只要其中兩個點電荷平衡，第三個點電荷一定平衡。所以，只需針對兩個電荷根據(jù)平衡條件列式即可?！镜淅?】(2021廈門高二檢測)有兩個帶正電的小球A、B，所帶電荷量分別為Q和9Q，在真空中相距0.4 m。如果引入第三個小球C，恰好使得3個小球在它們相互的靜電力作用下都處于平衡狀態(tài)，那么：(1)第三個小球應(yīng)帶何種電荷；(2)應(yīng)放在何處，電荷量又是多少？【思路點撥】解答此類問題時應(yīng)掌握以下兩點：【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1

14、)三個點電荷在同一條直線上平衡時，具有“兩同夾異的特點。所以，第三個小球C應(yīng)放置在小球A和B連線之間并帶負(fù)電。(2)設(shè)第三個小球C帶電量為q(取絕對值)，離A球的距離為x，那么對小球C，由平衡條件可得： 可得x=0.1 m,即在AB連線上距A球0.1 m。對小球A，由平衡條件可得：可得答案：(1)帶負(fù)電(2)在兩個小球連線之間，距A球0.1 m處 【互動探究】假設(shè)小球A的電荷量為-Q，其他要求不變。那么：(1)第三個小球C應(yīng)帶何種電荷；(2)應(yīng)放在何處？【解析】(1)三個點電荷在同一條直線上平衡時，具有“兩同夾異，兩大夾小的特點，所以第三個小球C應(yīng)放置在-Q(即A球)的外側(cè)并帶正電。(2)設(shè)第

15、三個電荷帶電量為q(取絕對值)，離A球的距離為x，那么對C球，由平衡條件：可得：x=0.2 m，即位于AB連線延長線上A球外側(cè)0.2 m處。答案：(1)帶正電 (2)位于AB連線延長線上A球外側(cè)0.2 m處【總結(jié)提升】三個電荷平衡問題的處理技巧(1)利用好平衡條件：三個電荷均處于平衡狀態(tài)，每個電荷所受另外兩個電荷對它的靜電力等大反向，相互抵消。(2)利用好口訣：“三點共線，兩同夾異，兩大夾小，近小遠(yuǎn)大?！緶剀疤崾尽勘菊率歉呖伎疾榈闹攸c，在以選擇題的形式考查本章內(nèi)容時，經(jīng)常涉及多個電荷共存的情景。所以，學(xué)習(xí)本節(jié)時要注意多個電荷共存時靜電力的疊加問題?！镜淅空婵罩杏腥齻€點電荷，它們固定在邊長為5

16、0 cm的等邊三角形的頂點上，每個點電荷的電量都是+2.010-6 C，求它們其中一個電荷所受的庫侖力。【思路點撥】解答此題時，可按以下思路分析：考查內(nèi)容 靜電力疊加原理的應(yīng)用【標(biāo)準(zhǔn)解答】按照題意作圖，以q3為研究對象，q3共受到F1和F2兩個力的作用，其中q1=q2=q3=q，相互間的距離r都相同，所以根據(jù)平行四邊形定那么，q3受到的合力F=2F1cos30=0.25 N合力的方向沿著另外兩點電荷連線的垂直平分線向外答案：0.25 N 合力的方向沿著另外兩點電荷連線的垂直平分線向外靜電力作用下的平衡問題(1)靜電力作用下的平衡問題的處理思路與之前的平衡問題的處理思路是一樣的，只是在受力分析時

17、要特別注意庫侖力。(2)兩帶電體間的靜電力遵循牛頓第三定律，即無論兩個帶電體電量是否相等，它們之間的靜電力總是等大反向的。(3)處理過程中，經(jīng)常用到的數(shù)學(xué)知識有直角三角形的知識、相似三角形的知識，有時還會用到正弦定理、余弦定理等?！景咐故尽咳缦聢D，質(zhì)量分別為m1和m2的兩小球，分別帶電荷量q1和q2，用絕緣線懸于同一點，由于靜電斥力使兩懸線與豎直方向張開相同的角度(兩小球在同一水平線上)那么( )1必等于q21必等于m2C. 必等于1q2和m1m2必須同時滿足【標(biāo)準(zhǔn)解答】選B。依據(jù)題意對兩個帶電小球受力分析，如圖所示根據(jù)平衡條件得：F1m1gtan，F(xiàn)2m2gtan，因為 ,所以有m1m2。

18、故B正確?！久麕燑c評】此題中，每個小球都受到三個力的作用，隱含的特點是兩個小球所受靜電力等大反向。解題過程中對該特點進(jìn)行利用而不要想當(dāng)然地認(rèn)為電荷量大的物體所受靜電力更大。1.以下關(guān)于點電荷的說法中，正確的選項是( )A.點電荷就是體積足夠小的電荷B.點電荷是電荷量和體積都很小的帶電體 C.根據(jù) 可知，當(dāng)r0時，F(xiàn)D.靜電力常量的數(shù)值是由實驗得到的【解析】選D。帶電體能否看成點電荷，不能以體積大小、電荷量多少而論，A、B錯誤。當(dāng)r0時，電荷不能再被看成點電荷， 不能應(yīng)用，C錯誤。靜電力常量的數(shù)值是庫侖利用扭秤實驗測出來的，D正確。2.關(guān)于庫侖定律，以下說法中正確的選項是( )A.庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積很小的帶電體B.庫侖定律是實驗定律C.庫侖定律僅適用于靜止電荷間的相互作用D.庫侖定律不僅適用于靜止電荷間的相互作用，也適用于運動電荷間的相互作用【解析】選B、D。一個帶電體能否看做點電荷不由它的體積大小來確定，體積小的帶電體不一定能視為點電荷，A錯；庫侖定律是在大量的實驗探究根底上總結(jié)出來的，B對；庫侖定律適用于真空中的點電荷，電荷間的庫侖力與電荷的運動狀態(tài)無關(guān)，C錯、D對。3.(2021蚌埠高二檢測)真空中有兩個點電荷，它們之間的靜電力為F，如果保持它們所帶的電荷量不變，將它們之間的距離增大為原來的2倍，那么它們之間作用力的大小等于( )A.F B.2F