《高中物理 1.2 探究静电力课件 粤教版选修31》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 1.2 探究静电力课件 粤教版选修31（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节探究静电力第二节探究静电力 第一章第一章 电场电场学习目标学习目标1.正确理解点电荷的模型正确理解点电荷的模型，知道实际带电体能看成点电荷的知道实际带电体能看成点电荷的条件条件2理解库仑定律的内容及公式理解库仑定律的内容及公式, ,理解库仑定律的适用条件理解库仑定律的适用条件.3运用库仑定律并结合力学规律求解有关问题运用库仑定律并结合力学规律求解有关问题 第一章第一章 电场电场一、点电荷一、点电荷1在力学中，当一个物体的大小、形状与研究的问题关系不在力学中，当一个物体的大小、形状与研究的问题关系不大时，我们可以忽略这些次要因素，而把物体看做一个仅有大时，我们可以忽略这些次要因素，而把物体
2、看做一个仅有质量的点，在研究电荷之间作用力的规律时，是否也有类似质量的点，在研究电荷之间作用力的规律时，是否也有类似的处理方法呢？的处理方法呢？提示：提示：有有2现有一个半径为现有一个半径为20 cm的带电圆盘，问能否把它看成点电的带电圆盘，问能否把它看成点电荷？荷？提示：提示：能否把带电圆盘看成点电荷能否把带电圆盘看成点电荷，不能只看大小不能只看大小，要视具要视具体情况而定若考虑它与体情况而定若考虑它与10 m远处的一个电子的作用力时远处的一个电子的作用力时，完全可以把它看成点电荷；若电子距圆盘只有完全可以把它看成点电荷；若电子距圆盘只有1 mm时时,这一这一带电圆盘又相当于一个很大的带电平
3、面带电圆盘又相当于一个很大的带电平面,而不能看成点电荷而不能看成点电荷.1点电荷点电荷如果一个带电体，它本身的如果一个带电体，它本身的_比起它到其他带电体的比起它到其他带电体的_小得多，那么在研究它与其他带电体的相互作用时小得多，那么在研究它与其他带电体的相互作用时,可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个几何点这带电的几何点称为几何点这带电的几何点称为_2理想模型理想模型理想模型方法是物理学常用的研究方法当研究对象受多个理想模型方法是物理学常用的研究方法当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住因素影响时，在一定条件下
4、人们可以抓住_，忽，忽略略_，将研究对象抽象为理想模型，将研究对象抽象为理想模型大小大小距离距离点电荷点电荷主要因素主要因素次要因素次要因素二、库仑定律二、库仑定律如图所示，把两个带同种电荷的小球挂在丝线的下端，可看如图所示，把两个带同种电荷的小球挂在丝线的下端，可看到两球在静电斥力的作用下分开，静止时细线偏离竖直方向到两球在静电斥力的作用下分开，静止时细线偏离竖直方向角电荷量不变时，两小球越近，角电荷量不变时，两小球越近，角越大；角越大；距离不变时距离不变时,电荷量越大电荷量越大,角越大角越大,请根据力请根据力学知识判断静电力大小的决定因素有哪些学知识判断静电力大小的决定因素有哪些?提示：提
5、示：两小球之间的距离、两小球所带的电荷量两小球之间的距离、两小球所带的电荷量1探究方法：变量控制法探究方法：变量控制法(1)探究电荷间的作用力的大小跟距离的关系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，作用力电荷量不变时，电荷间的距离增大，作用力_；距离减小，作用力距离减小，作用力_(2)探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系电荷间距离不变时，电荷量增大，作用力电荷间距离不变时，电荷量增大，作用力_；电荷量减小，作用力电荷量减小，作用力_减小减小增大增大增大增大减小减小2库仑定律库仑定律(1)内容：在内容：在_两个两个_之间的作用力，
6、跟之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的_成反比作用力的方向在它们的成反比作用力的方向在它们的_电荷之间的电荷之间的作用力称为作用力称为_，又叫库仑力，又叫库仑力(2)公式：公式：_(3)静电力常量静电力常量k_(4)适用条件：真空中的适用条件：真空中的_真空中真空中点电荷点电荷二次方二次方连线上连线上静电力静电力9.0109Nm2/C2点电荷点电荷点电荷的理解点电荷的理解1点电荷是物理模型点电荷是物理模型只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际中并不存
7、在的质点，实际中并不存在2带电体看成点电荷的条件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，带电体就小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷能看成点电荷3点电荷只具有相对意义点电荷只具有相对意义一个带电体能否看成点电荷，是相对于具体问题而言的，不一个带电体能否看成点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定能单凭其大小和
8、形状确定4注意区分点电荷与元电荷注意区分点电荷与元电荷(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位荷量的最小单位(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，其带电量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电量的带电量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电量的整数倍整数倍 (单选单选)北京时间北京时间2013年年6月月11日日17时时38分，我国在酒泉卫分，我国在酒泉卫星发射中心载人航天发射场星发射中心载人航天发射场,用用“长征二号长征二号F”改进型运载火改
9、进型运载火箭将我国全新研制的箭将我国全新研制的“神舟十号神舟十号”飞船发射升空飞船发射升空.火箭上升过火箭上升过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电下列情况中升空后程中由于与大气摩擦产生了大量的静电下列情况中升空后的的“长征二号长征二号F”火箭上的静电能被视为点电荷的是火箭上的静电能被视为点电荷的是()A研究研究“长征二号长征二号F”火箭外部与其相距火箭外部与其相距1 m处的一个带电微处的一个带电微粒之间的静电力粒之间的静电力B研究研究“长征二号长征二号F”火箭与地球火箭与地球(带负电带负电)之间的静电力之间的静电力C任何情况下都可视为点电荷任何情况下都可视为点电荷D任何情况下都不可视为点电荷任
10、何情况下都不可视为点电荷B思路点拨思路点拨解答本题应明确以下两点：解答本题应明确以下两点：(1)明确带电体视为点电荷的条件明确带电体视为点电荷的条件(2)同一带电体能否视为点电荷同一带电体能否视为点电荷，要具体问题具体分析要具体问题具体分析解析解析对带静电的对带静电的“长征二号长征二号F”火箭火箭，如果研究一个悬浮如果研究一个悬浮在距它在距它1 m处的带电微粒处的带电微粒，那么那么“长征二号长征二号F”火箭就相当于火箭就相当于一个很大的带电体一个很大的带电体，与两者距离相比不能忽略与两者距离相比不能忽略，因此这时不因此这时不能把能把“长征二号长征二号F”火箭视为点电荷火箭视为点电荷，A项不正确
11、；当考虑项不正确；当考虑“长长征二号征二号F”火箭和地球之间的静电力时火箭和地球之间的静电力时，“长征二号长征二号F”火箭的火箭的大小比它与地球之间的距离小得多大小比它与地球之间的距离小得多，“长征二号长征二号F”火箭本身火箭本身大小可以忽略大小可以忽略，可以把它视为点电荷可以把它视为点电荷，B项正确；由以上分析项正确；由以上分析可见可见，“长征二号长征二号F”火箭能否被视为点电荷火箭能否被视为点电荷，要具体问题具要具体问题具体分析体分析，所以所以C、D项不正确项不正确1(单选单选)关于点电荷，下列说法正确的是关于点电荷，下列说法正确的是()A体积很大的带电体不能看成点电荷体积很大的带电体不能
12、看成点电荷B点电荷是理想化的物理模型点电荷是理想化的物理模型C物体带电量很小时，可以看作点电荷物体带电量很小时，可以看作点电荷D点电荷的带电量一定是点电荷的带电量一定是1.61019 C解析：带电体能否看成点电荷解析：带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多不能以体积大小、电荷量多少而论少而论，故故A、C错误；点电荷的带电量一定是错误；点电荷的带电量一定是1.61019 C的整数倍的整数倍，D错错B库仑定律的理解库仑定律的理解2静电力的大小计算和方向判断一般分开进行静电力的大小计算和方向判断一般分开进行(1)大小计算大小计算利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入利用库仑定律
13、计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可的绝对值即可(2)方向判断方向判断在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸3只有采用国际单位，只有采用国际单位，k的值才是的值才是9.0109 Nm2/C2.4库仑定律严格适用于真空中两个点电荷的相互作用，但两库仑定律严格适用于真空中两个点电荷的相互作用，但两个均匀带电球体相距较远时也可视为点电荷，个均匀带电球体相距较远时也可视为点电荷，r应指两球体的应指两球体的球心距球心距5库仑力同样遵循牛顿第三定律带电量分别为库仑力同样遵循牛顿第三定律带电量分别为Q1、Q2
14、的两的两个带电体之间的库仑力是一对相互作用力，无论个带电体之间的库仑力是一对相互作用力，无论Q1、Q2是否是否相等，两带电体所受的库仑力总是大小相等、方向相反相等，两带电体所受的库仑力总是大小相等、方向相反特别提醒：特别提醒：库仑力是电荷之间的一种相互作用力库仑力是电荷之间的一种相互作用力，具有自己具有自己的特性的特性，与重力、弹力、摩擦力一样与重力、弹力、摩擦力一样，是一种是一种“性质力性质力”，受力分析时不能漏掉受力分析时不能漏掉 两个带电小球的半径均为两个带电小球的半径均为R，当两球心间距为，当两球心间距为50R时，相时，相互间的作用力为互间的作用力为F.则：则：(1)(单选单选)当两球
15、心间距为当两球心间距为100R时，相互间的作用力为时，相互间的作用力为()A4FBF/2CF/4 D不能确定不能确定(2)(单选单选)当两球心间距为当两球心间距为5R时，相互间的作用力为时，相互间的作用力为()A100F B10FCF/1 000 D不能确定不能确定思路点拨思路点拨对于不能视为点电荷的物体间的库仑力不能随便对于不能视为点电荷的物体间的库仑力不能随便用库仑定律求解用库仑定律求解，要视具体情况而定要视具体情况而定CD2(单选单选)(2014清远市教学质量检测清远市教学质量检测)两个分别带有电荷量为两个分别带有电荷量为2Q和和4Q的相同绝缘金属小球的相同绝缘金属小球(均可视为点电荷均
16、可视为点电荷)，固定在，固定在相距为相距为r的两处，它们之间库仑力的大小为的两处，它们之间库仑力的大小为F.将两小球相互将两小球相互接触后放回原来的位置，则两球间库仑力的大小为接触后放回原来的位置，则两球间库仑力的大小为()AF/2 BF/8CF/4 D8FB1两点电荷间的库仑力两点电荷间的库仑力真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否存在其他电荷无关电荷量及间距有关，跟它们的周围是否存在其他电荷无关2多个点电荷的静电力叠加：多个点电荷的静电力叠加：对于两个以上的点电荷，其中对于两个以上的点电
17、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电荷的作用力的矢量和时对该电荷的作用力的矢量和库仑定律的应用库仑定律的应用 (10分分)两个电荷量分别为两个电荷量分别为Q和和4Q的负点电荷的负点电荷a、b，在真，在真空中相距为空中相距为l,如果引入另一点电荷如果引入另一点电荷c,正好能使这三个电荷都处正好能使这三个电荷都处于静止状态，试确定点电荷于静止状态，试确定点电荷c的位置、电性及它的电荷量的位置、电性及它的电荷量思路点拨思路点拨三个电荷均处于平衡状态三个电荷均处于平衡状态，每个电荷所受另外两每个电荷所受另外两个电荷
18、的静电力等大反向个电荷的静电力等大反向，相互抵消相互抵消3若例题中放于若例题中放于a、b两点处的电荷的电荷量分别为两点处的电荷的电荷量分别为Q和和4Q，再在，再在c处放一电荷，使得三个电荷都处于平衡状态，试确处放一电荷，使得三个电荷都处于平衡状态，试确定定c的位置，所放电荷的性质、电荷量的位置，所放电荷的性质、电荷量解析：根据解析：根据“三点共线三点共线，两同夹异两同夹异，两大夹小两大夹小，近小远大近小远大”的规律的规律，c点应在点应在a、b两点的连线上两点的连线上，且在两点间的外侧距离且在两点间的外侧距离Q较近较近，设到设到Q的距离为的距离为x，所放电荷应为正电荷所放电荷应为正电荷，若电若电
19、荷量为荷量为q.由带电量为由带电量为q的电荷受力平衡得：的电荷受力平衡得：答案：答案：c位于位于a、b连线上两点间的外侧，距离连线上两点间的外侧，距离a点为点为l，所放电，所放电荷为荷为4Q的正电荷的正电荷“割补法割补法”求解电场力求解电场力在应用库仑定律解题时，由于其适用条件是点电荷，所以造在应用库仑定律解题时，由于其适用条件是点电荷，所以造成了一些非点电荷成了一些非点电荷(即带电体即带电体)问题中的求解困难，对于环形或问题中的求解困难，对于环形或球形缺口问题用球形缺口问题用“割补法割补法”分析非常有效分析非常有效范例范例 如图所示，一半径为如图所示，一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷的绝
20、缘球壳上均匀地带有电荷量为量为Q的电荷，另一电荷量为的电荷，另一电荷量为q的点电荷放在球心的点电荷放在球心O上，上，由于对称性，点电荷所受的电场力为零，现在球由于对称性，点电荷所受的电场力为零，现在球壳上挖去半径为壳上挖去半径为r(rR)的一个小圆孔，则此时置的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为于球心的点电荷所受力的大小为_，方向为方向为_指向缺口处指向缺口处名师归纳名师归纳此题关键是对称思想此题关键是对称思想，既可用填补法既可用填补法(等效法等效法)解解答答，又可用割除法求解如果题中不是带电球壳又可用割除法求解如果题中不是带电球壳，而是带电而是带电圆环圆环，处理方法类似处理方法类似
