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1、第一第一章章 静电场的描述静电场的描述学习目标STSE情境导学1了解点电荷的概念2理解库仑定律，知道静电力常量(重点)3会用库仑定律进行有关的计算(难点)知识点一点电荷1定义：如果一个带电体本身的大小比它与其他带电体的距离小得多，在研究它与其他带电体的相互作用时，电荷在带电体上的具体分布情况可以忽略，即可以把带电体抽象成一个点2点电荷是一种理想化的物理模型知识点二影响静电力的因素库仑定律1实验结论：当球形导体A电量增加时，摆线偏角增大，说明静电力随带电体电量增加而增大；当球形导体A和通草球B的电量不变，改变A和B之间的水平距离，发现距离越近，摆线偏角越大，说明静电力越大2库仑力：电荷间的相互作
2、用力，也叫作静电力3库仑定律(1)内容：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们的电量q1、q2的乘积成正比，与它们之间的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上(3)适用条件：真空中的点电荷4静电力的叠加原理(1)两个点电荷之间的作用力不会(选填“会”或“不会”)因第三个点电荷的存在而有所改变(2)两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和1下列关于点电荷的说法中，正确的是()A带电球体一定可以看成点电荷B直径大于1 cm的带电球体一定不能看成点电荷C直径小于1 cm的带电球体一定可以看成点电荷D点电荷与质点都是理想化的模型解
3、析：一个带电体是否可被看作点电荷，不是以带电体的几何尺度大小而定，而是要分析带电体与发生作用的另外一个带电体之间的距离跟它的几何尺度的大小关系如果带电体的形状和大小带来的影响很小、可忽略不计时，该带电体则可视为点电荷，A、B、C错误；点电荷与质点一样都是理想化的模型，D正确答案：D2两个带电金属球，当它们带同种电荷时，它们之间的作用力的大小为F1；当它们带异种电荷时，电荷量与前者相同，距离与前者相同，它们之间的作用力大小为F2，则()AF1F2 BF1F2CF1F2 D不能确定解析：本题中两个金属球不能视为点电荷当它们带同种电荷时，相互排斥，电荷分布在相对较远的球面；当它们带异种电荷时，相互吸
4、引，电荷分布在相对较近的球面上，所以前者电荷间距离平均大于后者，所以前者的库仑力小于后者，故选项B正确答案：B学习小结1点电荷概念的提炼，是对带电体的抽象2通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性探究一对点电荷的理解1点电荷是物理模型点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际并不存在2带电体看成点电荷的条件如果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很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，此时可以把带电体看成点电荷3元电荷与点电荷(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对
5、值，是电荷量的最小单位(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它一定是元电荷电荷量的整数倍【典例1】关于点电荷、元电荷，下列说法正确的是()A点电荷是一种理想化的物理模型B点电荷所带电荷量不一定是元电荷电荷量的整数倍C点电荷所带电荷量一定很小D点电荷、元电荷是同一种物理模型解析：点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，点是没有大小的，而实际物体总有大小，故点电荷是理想化模型，故A正确；元电荷是电量的最小值，是一个电量的单位，不管物体的大小能不能忽略，物体的带电量一定是元电荷的整数倍，故B错误；只要满足条件即可看作点电荷，点电荷的电量不一定小，故C错误
6、；点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，元电荷是电量的最小值，故点电荷、元电荷不是同一种物理模型，故D错误答案：A几个物理模型的比较比较项点电荷元电荷小带电体概念忽略了大小、形状，只考虑电荷量的带电体电子或质子所带的电荷量体积较小的带电物体实质物理模型最小电荷量带电物体联系(1)点电荷、小带电体的带电荷量一定是元电荷的整数倍；(2)小带电体在一定条件下可视为点电荷1关于点电荷，以下说法正确的是()A足够小的电荷就是点电荷B一个电子，不论在任何情况下都可视为点电荷C点电荷不是一种理想化的模型D一个带电体能否看成点电荷，不是看尺寸的绝对值，而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计解析：电
7、荷的形状、体积对分析的问题的影响可以忽略时，就可以看成是点电荷，并不是足够小的电荷就是点电荷，同理，电子并不是在任何情况下都可以视为点电荷，A、B项错误；点电荷是一种理想化的模型，C项错误；一个带电体能否看成点电荷，不是看尺寸的绝对值，而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计，D项正确答案：D2下列说法正确的是()A自然界只有三种电荷：正电荷、负电荷和元电荷B元电荷即点电荷C“点电荷”是一种理想模型D元电荷实质上是指电子和质子本身解析：自然界只有两种电荷：正电荷、负电荷，故A错误；元电荷是最小的电荷量，不是点电荷，故B错误；点电荷是理想化的物理模型，是对实际带电体的简化，故C正确；元
8、电荷等于电子或质子所带的电量，但不是指电子和质子，故D错误；故选C.答案：C探究二库仑定律的理解应用1两个点电荷间的库仑力(1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个电荷的电荷量及间距有关，跟它们周围是否存在其他电荷无关(2)两个电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律，与两个电荷的性质、带电量多少均无关，即作用力与反作用力总是等大反向2两个带电球体间的库仑力(1)两个均匀带电球体，相距比较远时，可以看成点电荷，库仑定律也适用，球心间的距离就是二者的距离3静电力的大小和方向(1)大小的计算：利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只需代入q1、q2的数值(2)方向：利用同
9、种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断4库仑定律和万有引力定律的比较【典例2】(多选)两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球(可看成点电荷)，其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍，当它们静止于空间某两点时，静电力大小为F.现将两球接触后再放回原处，则它们间静电力的大小可能为()应用库仑定律的注意事项(1)虽然库仑定律的条件是在真空中，但在空气中也可以用该公式进行计算(2)单位必须用国际单位(3)q1与q2的库仑力为相互作用力，大小相等、方向相反，并非电荷量越大的电荷受库仑力越大3.用控制变量法，可以研究影响电荷间相互作用力的因素如图所示，O是一个带电的物体，若把系在丝线上的带电小球先后
10、挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来若物体O的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示，物体与小球间距离用d表示，物体和小球之间的作用力大小用F表示则以下对该实验现象的判断正确的是()A保持Q、q不变，增大d，则变大，说明F与d有关B保持Q、q不变，减小d，则变大，说明F与d成反比C保持Q、d不变，减小q，则变小，说明F与q有关D保持q、d不变，减小Q，则变小，说明F与Q成正比探究三库仑定律的综合应用1静电力的叠加(1)两个或两个以上点电荷对某一点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢
11、量和这个结论通常叫作静电力叠加原理(2)静电力具有力的一切性质，静电力叠加原理实际就是力叠加原理的一种具体表现(3)静电力的合成与分解满足平行四边形定则，如图所示2静电力作用下带电体的平衡分析静电力作用下点电荷的平衡问题时，方法仍然与力学中物体的平衡方法一样，具体步骤如下(1)确定研究对象如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”解析：对A受力分析，如图所示处理点电荷的平衡问题的方法(1)确定研究对象，对它进行受力分析，注意库仑力的大小和方向(2)列平衡方程(F合0)解题5(多选)如图所示，可视为点电荷的小物体A、B分别带负电和正电，B固定，其正下方的A静止在绝缘斜面
12、上，则A受力个数可能为()AA可能受2个力作用BA可能受3个力作用CA可能受4个力作用 DA可能受5个力作用解析：小物体A可能受到两个力作用，即重力和B对它的库仑力，这两个力大小相等，方向相反若向上的库仑力小于A的重力，则A还将受到斜面的支持力，这三个力不能平衡，用假设法可得A必定也受到了斜面的静摩擦力所以A受到的力可能是2个，也可能是4个，选项A、C正确答案：AC6两个电荷量分别为Q和4Q的负电荷a、b，在真空中相距为L，如果引入另一个点电荷c，正好能使这三个点电荷都处于静止状态，试确定电荷c的位置、电性及电荷量解析：由于a、b点电荷同为负电荷，可知点电荷c应放在a、b之间的连线上，而c受到a、b对它的库仑力的合力为零，依题意作图，设电荷c、a相距为x，则b与c相距为(Lx)，c的电荷量为qc.
