高中物理 1.2 探究静电力课件 粤教版选修3-1

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1、 目标导航预习导引 目标导航预习导引一二一、点电荷本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体,它是一个理想化的模型.现有一个半径为20 cm的带电圆盘,能否把它看做点电荷?答案：能否把带电圆盘看做点电荷,不能只看大小,要视具体情况而定.例如,若考虑它与10 m 远处的一个电子的作用力时,完全可以把它看做点电荷;若电子距圆盘只有1 m m时,这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面,而不能看做点电荷. 目标导航预习导引一二二、库仑定律1.探究方法:控制变量法(1)探究电荷间的作用力的大小跟距离的关系电荷量不变时,电荷间的距离增大,作用力减小;距离减小时,作用力增大.(2)探究电荷间作用力的大小跟电

2、荷量的关系电荷间距离不变时,电荷量增大,作用力增大;电荷量减小,作用力减小. 目标导航预习导引一二2.库仑定律(1)内容:在真空中两个点电荷之间的作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比.作用力的方向在它们的连线上.同种电荷相斥,异种电荷相吸.(3)静电力常量k=9.010 9 Nm 2/C2.(4)点电荷之间的作用力称为静电力,又叫做库仑力. 目标导航预习导引一二有同学认为,公式 中,当r0时,两者的库仑力F趋向无穷大,你认为可能吗?为什么?答案：不可能.因为库仑定律仅适用于真空中的点电荷,当两带电体无限靠近,即r0时,带电体不能看成点电荷,当然就不能应用库仑定律来计算

3、.应用库仑定律前切记其适用范围. 知识精要思考探究典题例解迁移应用1.在中学物理中,库仑定律的表达式只适用于真空中的点电荷.2.两个点电荷之间的静电力作用是相互的,它们遵循牛顿第三定律.3.两个点电荷之间的相互作用力都独立地满足库仑定律的表达式,不因其他电荷的存在而受影响;任何一个电荷所受的静电力等于周围其他各个点电荷对它的作用力的合力.4.两个带电球体间的库仑力 知识精要思考探究典题例解迁移应用应用库仑定律时,电荷的“正、负号”有无必要代入公式?答案：计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行.用公式计算库仑力大小时,不必将表示电荷q1、q2的带电性质的正、负号代入公式中,只将其电荷量的

4、绝对值代入公式中从而算出力的大小;力的方向再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引判断. 知识精要思考探究典题例解迁移应用【例题】 (2015安徽理综)由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带的电荷量分别为q1和q2,其间距离为r时,它们之间相互作用力的大小为 ,式中k为静电力常量.若用国际单位制的基本单位表示,k的单位应为() (导学号51120006)A.kgA2m 3B.kgA-2m 3s-4C.kgm 2C-2D.Nm 2A-2答案：B 知识精要思考探究典题例解迁移应用 知识精要思考探究典题例解迁移应用 知识精要思考探究典题例解迁移应用1.如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳

5、a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离l是球半径的3倍.若使它们带上等量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为Q,那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是() (导学号51120007) 知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：D解析：由于a、b两球所带异种电荷相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布较密集,又l=3r,不满足lr的要求,故不能将带电球壳看成点电荷,所以不能应用库仑定律,故 .万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,两球壳虽然不满足lr,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看做质量集中于球心的质点,

6、可以应用万有引力定律,故 知识精要思考探究典题例解迁移应用2.真空中有两个点电荷q1、q2,相距18 cm ,已知q1是正电荷,其电荷量为1.810-12 C,它们之间的引力大小为F=1.010-12 N,求q2的电荷量及带电性质.答案：2.010-12 C,负电解析：由于是真空中两个点电荷,符合运用库仑定律解题的条件.根据库仑定律 得:因为电荷间表现为引力,可见q 2是负电荷. 知识链接案例探究类题试解库仑力作用下的平衡问题遇到这类问题,一般的处理方法:1.受力分析,分清受什么力;2.状态分析,平衡状态还是其他状态;3.根据规律列方程求解. 知识链接案例探究类题试解(2015浙江理综)(多

7、选 )如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.010-6 C 的正电荷.两线夹角为120,两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度g取10 m /s2;静电力常量k=9.0109 Nm 2/C2,A、B球可视为点电荷),则() (导学号51120008)A.支架对地面的压力大小为2.0 NB.两线上的拉力大小F 1=F2=1.9 NC.将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小F1=1.225 N,F2=1.0 ND.

8、将B移到无穷远处,两线上的拉力大小F1=F2=0.866 N 知识链接案例探究类题试解 知识链接案例探究类题试解1.在真空中有两个相距为r的点电荷A和B,所带电荷量分别为q1=-q和q2=4q,现要将第三个带电荷量为q3的点电荷C放入,要求放入C后三个电荷均处于平衡状态,对C的电荷量及电性有何要求? (导学号51120009)答案：A、B固定时,对C的电性和电荷量没有要求;A、B不固定时,q 3=4q.C距离A的距离均为r. 知识链接案例探究类题试解解析：(1)若A、B固定,要让C平衡,只要使C所受的A、B对它的静电力大小相等,方向相反即可.C受力平衡,必须和A、B在同一直线上,因为A、B带异

9、种电荷,所以C不可能在它们之间.再根据库仑定律,静电力和距离的二次方成反比可推知C应该在A、B的连线上A的左侧(离小电荷量的电荷近一点的地方),如图所示.设C离A的距离是x,根据库仑定律和平衡条件列式将q 1、q2的已知量代入得x=r,对C的电性和电荷量没有要求. 知识链接案例探究类题试解(2)若A、B不固定,要同时使三个电荷受的静电力的合力都等于零,需要同时分析三个电荷的受力情况.要使三个电荷都处于平衡状态,就对C的电性有要求.C不能带负电.若C带负电,则A、B都不能平衡;同时C也不能处于A、B的中间或B的外侧,只能在A的左侧如图所示.根据库仑定律和平衡条件,对C, 知识链接案例探究类题试解2.(2014浙江理综)(多选)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行.小球A的质量为m、电荷量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷.小球A静止在斜面上,则() (导学号51120010) 知识链接案例探究类题试解