高二物理人教版2019必修第三冊(cè)同步課件第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用第二節(jié)庫(kù)侖定律

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靜電場(chǎng)及其應(yīng)用人教版

必修三第二節(jié)

庫(kù)侖定律復(fù)習(xí)引入：同種電荷互相排斥、異種電荷互相吸引思考：甲乙丙丁電荷之間的相互作用與什么因素有關(guān)？C

圖片展示的是帶正電的物體和帶正電的小球之間的相互作用力的大小和方向。在同一位置增大或減小小球所帶的電荷量，作用力又會(huì)怎樣變化？請(qǐng)同學(xué)們觀察圖片，回答下列問(wèn)題：（1）哪些因素會(huì)影響電荷間的相互作用？（2）這些因素對(duì)作用力的大小有什么影響？①

距離②

電量距離越大，作用力越?。浑娏吭酱?，作用力越大一、庫(kù)侖定律2.靜電力：靜止電荷之間的相互作用力。也叫作庫(kù)侖力。1.點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體之間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對(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。注意：點(diǎn)電荷類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，也是一種理想化模型一、庫(kù)侖定律（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正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。3.庫(kù)侖定律（2）公式：（3）適用條件：①真空中；②靜止；③點(diǎn)電荷式中的k是比例系數(shù)，叫作靜電力常量。計(jì)算大小時(shí)只需將電荷量的絕對(duì)值代入。（4）庫(kù)侖力方向：在兩點(diǎn)電荷的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸。4.庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵隼门こ友芯砍隽穗姾砷g相互作用力的大小跟電量和距離的關(guān)系。庫(kù)侖實(shí)驗(yàn)4.庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)①電荷之間作用力F與電荷量q1、q2比較難測(cè)量，試回答如何測(cè)量或定量分析它們的大小？點(diǎn)播：由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知

，設(shè)k為比例系數(shù)，則

。點(diǎn)播：圖中A、C接觸后帶同種電荷，相互排斥，A遠(yuǎn)離C球，這時(shí)扭轉(zhuǎn)懸絲，使A回到初始位置并靜止，通過(guò)比較懸絲扭轉(zhuǎn)的角度就可以比較F的大小。根據(jù)上節(jié)學(xué)到的兩個(gè)完全相同的金屬小球接觸后平分電荷量，就可以將帶電小球的電荷量分為

。

②庫(kù)侖通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)

，F(xiàn)∝q1q2，試寫出電荷之間作用力的數(shù)量關(guān)系。放大思想4.庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)扭秤實(shí)驗(yàn)利用了放大的思想，可以測(cè)量微小的力。如圖甲，庫(kù)侖扭秤通過(guò)較長(zhǎng)的力臂可以產(chǎn)生較大的力矩，使懸絲產(chǎn)生一定角度的扭轉(zhuǎn)，來(lái)放大力的效果；如圖乙，卡文迪什扭秤除了采取這種措施來(lái)放大力的效果，還進(jìn)一步利用光的反射進(jìn)行二次放大，從而可以定量測(cè)量極其微弱的萬(wàn)有引力。二、庫(kù)侖定律的考點(diǎn)(1)點(diǎn)電荷是理想化的物理模型：點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒(méi)有大小、形狀的理想化模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際中并不存在。(2)帶電體看成點(diǎn)電荷的條件：一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，要看帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)相互作用力的影響是否可以忽略不計(jì)。如果可以忽略不計(jì)，則帶電體就可以看成點(diǎn)電荷。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(diǎn)電荷。①靜電力的確定方法(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：利用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引來(lái)判斷。②點(diǎn)電荷的考點(diǎn)

兩個(gè)靠近的帶電球體，是否可以看出是集中在球心位置的點(diǎn)電荷？

兩個(gè)帶電球體相距比較遠(yuǎn)時(shí)，可以看作點(diǎn)電荷，球心間的距離可看作兩電荷間的作用距離，但是當(dāng)兩個(gè)帶電球體相距比較近時(shí)，不能被看作點(diǎn)電荷，此時(shí)兩帶電球體之間的作用距離不等于球心間距離，即電荷的分布會(huì)發(fā)生改變。點(diǎn)電荷元電荷小帶電體概念忽略了大小、形狀、電荷分布狀況，只考慮電荷量的帶電體電子或質(zhì)子所帶的電荷量體積較小的帶電物體實(shí)質(zhì)理想物理模型最小電荷量帶電物體聯(lián)系①點(diǎn)電荷、小帶電體所帶的電荷量一定是元電荷的整數(shù)倍；②小帶電體在一定條件下可視為點(diǎn)電荷概念辨析

例1如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b，殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，將它們分別固定于絕緣支座上，兩球心間的距離為l，為球半徑的3倍。若使它們帶上等量異種電荷，兩球電荷量的絕對(duì)值均為Q，那么，a、b兩球之間的萬(wàn)有引力F引、庫(kù)侖力F庫(kù)分別為(

)D

微觀粒子間的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于庫(kù)侖力，所以在研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)，萬(wàn)有引力忽略不計(jì)。二、庫(kù)侖定律的考點(diǎn)③靜電力的疊加(1)兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)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。(2)真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間相互作用力的大小只跟兩個(gè)點(diǎn)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(wú)關(guān)。(3)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫(kù)侖力同樣遵守牛頓第三定律，即互為作用力與反作用力的兩個(gè)庫(kù)侖力總是等大反向。

如圖，光滑絕緣水平面上有三個(gè)帶電小球a、b、c，均可視為點(diǎn)電荷，三球沿一條直線擺放，僅在它們之間的靜電力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，且rab<rbc，則Qa、Qc電性相同，并與Qb電性相異，且電荷量大小的關(guān)系為Qc>Qa>Qb?？梢院?jiǎn)記為兩同夾一異，兩大夾一小，近小遠(yuǎn)大。④三點(diǎn)電荷共線平衡問(wèn)題二、庫(kù)侖定律的考點(diǎn)

例3

如圖所示，有三個(gè)點(diǎn)電荷A、B、C位于一個(gè)等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，已知：三角形邊長(zhǎng)為1cm，B、C電荷量為qB＝qC＝1×10－6C，A電荷量為qA＝－2×10－6C，A所受B、C兩個(gè)電荷的靜電力的合力F的大小和方向?yàn)?)D例4如圖所示，電荷量分別為＋q和＋4q的兩點(diǎn)電荷A、B相距L，問(wèn)：(1)若A、B固定，在何處放置點(diǎn)電荷C，才能使C處于平衡狀態(tài)？(2)在(1)中的情形下，C的電荷量和電性對(duì)C的平衡有影響嗎？(3)若A、B不固定，在何處放一個(gè)什么性質(zhì)的點(diǎn)電荷，才可以使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)？三、課堂練習(xí)1．下列說(shuō)法正確的是（）A．自然界存在有三種電荷：正電荷、負(fù)電荷和元電荷B．元電荷是最小電荷量，又稱“基本電荷量”C．點(diǎn)電荷是理想化物理模型，通常體積小的帶電體都可以看成是點(diǎn)電荷D．點(diǎn)電荷是一種理想化模型，真正的點(diǎn)電荷是存在的

B三、課堂練習(xí)2．兩個(gè)分別帶有電荷量為-Q和+9Q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(kù)侖力的大小為F1，當(dāng)兩小球相互接觸后再將它們的距離變?yōu)?r，它們間庫(kù)侖力的大小變?yōu)镕2，則（）A．F1：F2=3：2 B．F1：F2=9：4C．F1：F2=9：1 D．F1：F2=3：4B三、課堂練習(xí)3．如圖所示，同一直線上的三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3，恰好都處在平衡狀態(tài)，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(shuō)法正確的是（

）A．若q1、q3為正電荷，則q2為負(fù)電荷B．若q1、q2為負(fù)電荷，則q3為正電荷C．q1:q2:q3=36:4:9D．q1:q2:q3=9:4:36

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