2024版新教材高中物理第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用2.庫(kù)侖定律課件新人教版必修第三冊(cè)

2．庫(kù)侖定律核心素養(yǎng)定位科學(xué)思維(1)知道點(diǎn)電荷的定義，以及帶電體可以簡(jiǎn)化成點(diǎn)電荷的條件，體會(huì)物理模型在自然規(guī)律中的作用．(2)理解庫(kù)侖定律的內(nèi)容、公式，會(huì)用庫(kù)侖定律進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算．科學(xué)探究了解庫(kù)侖扭秤，領(lǐng)會(huì)研究電荷間相互作用的物理思想方法．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過(guò)庫(kù)侖定律與萬(wàn)有引力定律對(duì)比，體會(huì)物理學(xué)和諧統(tǒng)一之美，提高探索自然的興趣．導(dǎo)學(xué)·掌握必備知識(shí)共研·突破關(guān)鍵能力精練·落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)·掌握必備知識(shí)1.實(shí)驗(yàn)探究：利用如圖所示的裝置探究影響電荷之間相互作用力的因素．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________．增大減小2．庫(kù)侖定律

可類(lèi)比萬(wàn)有引力定律電荷之間的相互作用力叫作靜電力或庫(kù)侖力(1)內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成_____，與它們的距離的________成反比，作用力的方向在____________．(2)公式：F＝________，其中k＝________N·m2/C2，叫作靜電力常量．(3)庫(kù)侖定律的適用條件：①在真空中；②靜止的________．(4)當(dāng)帶電體之間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的________、________及________狀況對(duì)它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)，這樣的帶電體可以看作帶電的點(diǎn)，叫作點(diǎn)電荷．(類(lèi)比質(zhì)點(diǎn)，是一個(gè)理想化模型)正比二次方它們的連線上

9.0×109點(diǎn)電荷形狀大小電荷分布3．庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)(1)庫(kù)侖利用扭秤實(shí)驗(yàn)研究電荷間的相互作用，該裝置通過(guò)懸絲____________來(lái)比較力的大?。?2)庫(kù)侖時(shí)代無(wú)法測(cè)量物體所帶的電荷量，庫(kù)侖利用“兩個(gè)相同的金屬小球，一個(gè)帶電、一個(gè)不帶電，互相接觸后，兩小球所帶的電荷量

必須是完全相同的金屬小球________．”解決了無(wú)法測(cè)量電荷量的問(wèn)題．扭轉(zhuǎn)的角度相等【情境思考】如圖所示，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，分別依次掛在P1、P2、P3的位置，當(dāng)小球靜止時(shí)發(fā)現(xiàn)絲線與豎直方向的夾角θ1>θ2>θ3.判斷以下問(wèn)題．(1)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．(

)(2)探究電荷之間的作用力與某一因素的關(guān)系時(shí)，可以采用控制變量法.(

)(3)兩點(diǎn)電荷所帶的電荷量越大，它們間的靜電力就越大．(

)(4)兩點(diǎn)電荷所帶的電荷量一定時(shí)，電荷間的距離越小，它們間的靜電力就越大．(

)√√×√拓展

1

(1)帶正電的小球在P1、P2、P3不同位置所受帶電體C的作用力是不同的．由F＝mgtanθ可以知道作用力的變化情況，可以得出電荷間的相互作用力的大小與它們之間的距離有關(guān)，在電荷量一定時(shí)，距離越大，相互作用力越?。?2)同理，還可以得出在距離一定時(shí)，電荷量越大，相互作用力越大的結(jié)論．總結(jié)：兩個(gè)電荷之間的作用力與兩個(gè)電荷的電荷量和距離都有關(guān)，電荷量越大，距離越小，作用力越大．拓展2

如圖所示，兩個(gè)完全相同、形狀規(guī)則的金屬球帶電荷量分別是q1和q2，兩球心之間的距離為r.兩球能不能被看作點(diǎn)電荷？為什么？什么情況下可以把兩球看作點(diǎn)電荷？提示：若兩球心間的距離較小，兩球的大小、形狀不能忽略時(shí)，兩球不能被看作點(diǎn)電荷，因?yàn)榇藭r(shí)兩帶電球體之間的距離會(huì)影響電荷的分布；若兩球心之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自身線度時(shí)，兩球可看成點(diǎn)電荷．拓展3

注意區(qū)分點(diǎn)電荷與元電荷(1)元電荷是電子或質(zhì)子所帶電荷量的絕對(duì)值，是最小的電荷量．(2)點(diǎn)電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀及電荷分布狀況，仍是帶電體，其帶電荷量可以很大，也可以很小，且一定是元電荷的整數(shù)倍．共研·突破關(guān)鍵能力目標(biāo)一對(duì)點(diǎn)電荷的理解【導(dǎo)思】我國(guó)航天事業(yè)快速發(fā)展，到目前已成功發(fā)射了二百多顆國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星，如圖，在航天系統(tǒng)升空過(guò)程中，由于與大氣摩擦產(chǎn)生了大量的靜電．(1)在研究“航天系統(tǒng)”與地球的靜電力時(shí)，能否把“航天系統(tǒng)”看成點(diǎn)電荷？(2)研究點(diǎn)電荷有什么意義？能點(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．【歸納】——————————————————○1．特點(diǎn)：點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒(méi)有大小、形狀的理想化模型，類(lèi)似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際上并不存在．2．條件：帶電體能否看成點(diǎn)電荷視具體問(wèn)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

.【典例】——————————————————○例1.下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說(shuō)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)電荷答案：C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．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C正確．[訓(xùn)練1]關(guān)于元電荷和點(diǎn)電荷的說(shuō)法正確的是(

)A．元電荷就是點(diǎn)電荷B．質(zhì)子就是元電荷C．點(diǎn)電荷一定是電荷量很小的電荷D．兩個(gè)帶電的金屬小球，不一定能將它們作為電荷集中在球心的點(diǎn)電荷處理答案：D解析：元電荷是最小的電荷量，而點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型，二者不是同一物理概念，故A錯(cuò)誤．元電荷是最小的電荷量，不是質(zhì)子，故B錯(cuò)誤．點(diǎn)電荷是將帶電物體簡(jiǎn)化為一個(gè)帶電的點(diǎn)，帶電體能不能看作點(diǎn)電荷，不是看帶電體的體積大小和電荷量大小，而是看帶電體的大小相對(duì)于帶電體間的距離能不能忽略不計(jì)，即兩個(gè)帶電體的大小和形狀對(duì)它們之間相互作用力的影響能不能忽略不計(jì)．所以即使是體積很大的帶電體也可能看作點(diǎn)電荷，電荷量很小的電荷不一定能看作點(diǎn)電荷．兩個(gè)帶電的金屬小球，不一定能將它們當(dāng)作電荷集中在球心的點(diǎn)電荷處理，故C錯(cuò)誤，D正確．目標(biāo)二庫(kù)侖定律的理解和應(yīng)用【歸納】——————————————————○1．庫(kù)侖定律的適用條件(1)真空．(2)靜止點(diǎn)電荷．這兩個(gè)條件都是理想化的，在空氣中庫(kù)侖定律也近似成立．2．靜電力的大小計(jì)算和方向判斷(1)大小計(jì)算：利用庫(kù)侖定律計(jì)算大小時(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：在兩點(diǎn)電荷的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸．

答案：D

答案：C[訓(xùn)練2]

(1)若【例3】中甲、乙兩金屬球帶電荷量為＋Q和＋3Q，則兩球間庫(kù)侖力變?yōu)槎啻螅?/p>

答案：C

目標(biāo)三靜電力的疊加【歸納】——————————————————○1．兩點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力與周?chē)欠翊嬖谄渌姾蔁o(wú)關(guān)．2．兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一點(diǎn)電荷的作用力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和．3．靜電力的合成與分解滿足平行四邊形定則，如圖所示．【典例】——————————————————○

例4.如圖所示，直角三角形ABC中∠B＝30°，點(diǎn)電荷A、B所帶電荷量分別為QA、QB，測(cè)得在C處的某正點(diǎn)電荷所受靜電力方向平行于AB向左．則下列說(shuō)法正確的是(

)A．A帶正電，QA∶QB＝1∶8B．A帶負(fù)電，QA∶QB＝1∶8C．A帶正電，QA∶QB＝1∶4D．A帶負(fù)電，QA∶QB＝1∶4答案：B

答案：A

[訓(xùn)練5]

如圖所示，三個(gè)完全相同的絕緣金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，c球在xOy坐標(biāo)系原點(diǎn)O上，a和c帶正電，b帶負(fù)電，a所帶電荷量比b所帶電荷量少．關(guān)于c受到a和b的靜電力的合力方向，下列選項(xiàng)中正確的是(

)A．從原點(diǎn)指向第Ⅰ象限

B．從原點(diǎn)指向第Ⅱ象限C．從原點(diǎn)指向第Ⅲ象限

D．從原點(diǎn)指向第Ⅳ象限

答案：D解析：如圖所示，a對(duì)c的靜電力為斥力F1，沿ac方向；b對(duì)c的靜電力為引力F2，沿cb方向．由于F1＜F2，可知c所受到合力的方向?yàn)閺脑c(diǎn)指向第Ⅳ象限．精練·落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)1．物理學(xué)引入“點(diǎn)電荷”概念，從科學(xué)方法上來(lái)說(shuō)是屬于(

)A．觀察實(shí)驗(yàn)的方法B．控制變量的方法C．等效替代的方法D．建立物理模型的方法解析：點(diǎn)電荷是為了研究物理問(wèn)題方便而引入的物理模型，是由實(shí)際物體抽象所得，D正確．答案：D

答案：AC

3．如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置為庫(kù)侖扭秤．細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個(gè)帶電的金屬球A，另一端有一個(gè)不帶電的球B，B與A所受的重力平衡．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扭轉(zhuǎn)，通過(guò)懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小，便可找到力F與距離r和電荷量的關(guān)系．這一實(shí)驗(yàn)中用到了下列哪些方法(

)①微小量放大法②極限法③控制變量法④逐差法A．①②B．①③C．③④D．②④答案：B解析：把微弱的庫(kù)侖力轉(zhuǎn)換放大成可以觀測(cè)得到的扭轉(zhuǎn)角度，并通過(guò)扭轉(zhuǎn)角度的大小找出力和距離的關(guān)系，用到了微小量放大法；保持A、C所帶電荷量不變