《2016-2017学年教科版选修3-1 第1章 2.库仑定律 学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2016-2017学年教科版选修3-1 第1章 2.库仑定律 学案（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.库仑定律学 习 目 标知 识 脉 络1.理解库仑定律的含义与应用条件，知道静电力常量(重点)2理解点电荷是个理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件(重点)3会用库仑定律进行简单的计算(重点、难点)探 究 影 响 点 电 荷 之 间 相 互 作 用 的 因 素1点电荷：当一个带电体本身的线度比它到其他带电体的距离小很多，以至在研究它与其他带电体的相互作用时，该带电体的形状以及电荷的分布状况均无关紧要，该带电体可看做一个带电的点，这样的电荷称为点电荷它是一个理想化的物理模型2实验探究(1)小球的带电量不变时，与带电体之间的距离越小，丝线偏离竖直方向的角度越大，表明小球受到的作用力越大(2)小球
2、与带电体之间的距离不变，增加带电体或小球的电荷量时，电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越大，表明小球与带电体之间的作用力越大3实验结论：电荷之间的相互作用力随电荷量的增大而增大，随它们之间距离的增大而减小1体积很小的带电体都能看成点电荷()2电荷之间相互作用力的大小只决定于电荷量的大小()3两电荷的带电量一定时，电荷间的距离越小，它们间的静电力就越大()带电体在什么情况下可以看做点电荷？【提示】研究电荷之间的相互作用力时，当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做点电荷2013年12月2日“嫦娥三号”月球探测器成功发射，
3、升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电图121探讨1：在研究“嫦娥三号”与地球的静电力时，能否把“嫦娥三号”看成点电荷？【提示】能探讨2：研究点电荷有什么意义？【提示】点电荷是理想化模型，实际中并不存在，是我们抓住主要因素、忽略次要因素抽象出的物理模型1点电荷是理想化的物理模型点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在2点电荷只具有相对意义点电荷是一个相对的概念，一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定另外，带电体的线度比相关的距离小多少时才能看做点电荷，还与问题所要求的精度有关从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时，
4、完全可以把它们视为点电荷(多选)下列关于点电荷的说法中正确的是() 【导学号：96322004】A无论两个带电体多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两个带电体就可以看做是点电荷B一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看做点电荷C一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看做点电荷D两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理 【解析】无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的大小时，带电体本身的大小对于所研究的问题影响很小，可把带电体看做点电荷，选项A正确，而选项C错误；尽管带电体很小，但两带电体相距很近，以至于本身的大小和形状对问题的影
5、响不能忽略，两带电体也不能被看做点电荷，选项B错误；两个带电金属小球，若离的很近，两球所带的电荷在静电力作用下会分布不均，电荷的分布影响到静电力的大小，若带同种电荷，相互排斥，等效的点电荷间距大于球心距离；若带异种电荷，相互吸引，等效的点电荷间距小于球心距离，因此，选项D正确【答案】AD迁移1下列关于点电荷的说法中，正确的是() 【导学号：96322005】A体积大的带电体一定不是点电荷B当两个带电体的大小、形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷C点电荷就是体积足够小的电荷D点电荷是电荷量和体积都很小的带电体【解析】带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论一
6、个带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略时，即可视为点电荷，故选项B正确【答案】B迁移2下列哪些物体可以视为点电荷()A电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B不论什么情况下，均匀带电的绝缘球体一定能视为点电荷C带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D带电的金属立方体一定不能视为点电荷【解析】带电体能否视为点电荷，要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多，而不是看物体本身有多大，形状如何，也不是看它们所带的电荷量多大故A、B、D错，C对【答案】C带电体看做点电荷的条件如果两个带电体相距很远，它们之间的距离比它们每一个的线度大得
7、多，其体积、形状对研究的问题影响很小甚至没有影响，这时可以忽略它的形状和大小，近似地认为每一个带电体的电荷都集中在一个点上，可将带电体看做点电荷库 仑 定 律1内容适用条件真空中的点电荷，对空气中的点电荷近似适用库仑力大小与电荷量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比库仑力方向在它们的连线上，吸引或排斥2.表达式库仑定律的公式F，式中k叫做静电力常量，k的数值是9109_Nm2/C2.3静电力叠加原理对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和1库仑力的大小与电性没有关系()2相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之
8、间的库仑力大小一定相等()3两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力的大小()有同学根据库仑定律的表达式Fk得出当r0时F，这个结论成立吗？为什么？【提示】不成立，因为当r0时两带电体已不能看成点电荷，库仑定律已不再成立有两个完全相同的金属小球A、B(它们的大小可忽略不计)，A带电荷量为7Q，B带电荷量为Q，当A、B在真空中相距为r时，两球之间的库仑力为F.探讨1：若用绝缘工具使A、B相距2r，则两球的库仑力变为多少？【提示】探讨2：若用绝缘工具使A、B两球相互接触后再放回原处，则两球的库仑力变为多少？【提示】F1库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力，与周围是否存在其他电
9、荷无关2在使用公式Fk时，式中Q1、Q2的正、负表示带电性质，力F的正、负表示库仑力是斥力还是引力，不表示力的方向，因此在应用库仑定律解题时，只将电荷量的绝对值代入公式中，计算出力的大小，力的方向再由同种电荷相斥，异种电荷相吸来确定3两个电荷间的距离r0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，所以违背了库仑定律的适用条件，不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力因此不能认为F.4库仑力具有力的一切性质，相互作用的两个点电荷之间的作用力遵守牛顿第三定律库仑力同样遵守平行四边形定则，在解决多个电荷相互作用时矢量合成法则同样有效中国的FY3A卫星上可观测到高能质子和高能电子如图122所示，分别在A、B
10、两点放置点电荷Q121014 C和Q221014 C在AB的垂直平分线上有一点C，且ABACBC6102 m如果有一高能电子在C点处，它所受的库仑力的大小和方向如何？图122【解析】电子在C点同时受A、B处点电荷的作用力FA、FB，如图所示由库仑定律得FAFBk9.0109 N8.01021 N由平行四边形定则得：静止在C点的电子受到的库仑力FFAFB8.01021 N，方向平行于AB向左【答案】8.01021 N方向平行于AB向左迁移3使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上3Q和5Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1.现用绝缘工具使两小球相互接触后，
11、再将它们固定在相距为2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2.则F1与F2之比为() 【导学号：96322006】A21B601C161D154【解析】相互接触前，F1kk，相互接触后，两小球上的电荷量先中和再平分，接触后两小球所带电荷量qQ，接触后两小球之间的库仑力为F2kkF1，故B正确【答案】B迁移4真空中相距3 m的光滑绝缘平面上，分别放置两个电荷量为Q、4Q的点电荷A、B，然后再在某一位置放置点电荷C，这时三个点电荷都处于平衡状态，求C的电荷量以及相对A的位置. 【导学号：96322007】【解析】根据题意，三个点电荷中每个点电荷都处于平衡状态，由此可知，三个点电荷应位于同一条直线上，
12、设A、B如图放置，为保证三个点电荷都平衡，经代入数据分析可知，C应放在A、B延长线左侧，且C带正电，设为qC，A、B之间距离为r，A、C之间距离为r.则以A为研究对象，kk，以B为研究对象，kk以C为研究对象，kk由以上任意两个方程可得出qC4Q，rr3 m.【答案】4Q在A左侧，距A 3 m处三个自由点电荷的平衡问题1条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反2规律：“三点共线”三个点电荷分布在同一直线上“两同夹异”正负电荷相互间隔；“两大夹小”中间电荷的电荷量最小；“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷三个点电荷的电荷量满足学业分层测评(二) (建议用时：45分钟) 学业达标
13、1(多选)关于点电荷的下列说法中正确的是() 【导学号：96322085】A真正的点电荷是不存在的B点电荷是一种理想化模型C足够小的电荷就是点电荷D球形带电体都可以看做点电荷【解析】点电荷是一种理想化模型，带电体的形状和大小，对研究结果的影响可以忽略时，才可将带电体看做点电荷，并不是由带电体的带电量大小或形状完全决定的，故A、B正确，C、D错误【答案】AB2如图123所示，两个带电球，大球的电荷量大于小球的电荷量，可以肯定()图123A两球都带正电B两球都带负电C大球受到的静电力大于小球受到的静电力D两球受到的静电力大小相等【解析】两球相互排斥，说明它们带有相同性质的电荷，但它们具体带何种性质
14、的电荷不确定，A、B错根据库仑定律及牛顿第三定律，两球受到的静电力大小相等，方向相反，C错，D对【答案】D3真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r，它们间的静电力为F.若甲的电量变为原来的2倍，乙的电量变为原来的1/3，距离变为2r，则它们之间的静电力变为() 【导学号：96322086】A3F/8BF/6C8F/3D2F/3【解析】设甲、乙两点电荷原带电量分别为Q甲、Q乙，距离为r，由库仑定律得：Fk，当Q甲2Q甲，Q乙Q乙，r2r时，FkkF，故答案应选B.【答案】B4如图124所示，同一直线上有A、B、C三点，A、B处均固定着一正电荷，C处的负电荷受A、B的库仑力的合力记为F，若将C处的电荷向B移近一些，力F会() 【导学号：96322087】图124A变小B变大C不变D变大、变小均有可能【解析】根据库仑定律F，因A、B处均固定着一正电荷，C处的负电荷受A、B的库仑力的合力方向向左，大小记为F，若将电荷q向B移近一些，则A对C的库仑力变大，而B对C的库仑力也变大，由于方向相同，故合力F在变大；故A、C、D错误，B正确【答案】B5A、B两个带同
