高中物理选修3－1第一章《库仑定律习》精品学案

第 1 页 共 4 页新人教版高中物理选修 31 第一章库仑定律习精品学案课 题 选修 3-11.5 库仑定律习题课学案 课 型 习题课目 标（一）知识与技能1、通过例题的讲解进一步理解库仑定律的含义及其应用。 2、进一步熟练应用库仑定律的公式进行有关的计算。（二）过程与方法通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律（三）情感态度与价值观培养学生的观察和探索能力重点重点：掌握库仑定律难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算知识主干1.复习回顾2典例分析学 习 过 程1.复习回顾1、复习上一节的内容：（1）库仑定律的内容及表达式。（2）库仑定律的适用条件。适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。（3）应用库仑定律解题注意的事项。2、典型例题分析：【例 1】如图 1 所示，真空中有三个同种点电荷 Q1、Q 2 和 Q3，它们固定在一条直线上，电荷量均为 Q=4.01012 C，求 Q2 所受的静电力的大小和方向。【解析】对 Q2受力分析如图 2 所示，Q 2所受的静电力为 Q3 和 Q1 对 Q2的作用力的合力。Q1对 Q2的作用力： 2111rkFQ3对 Q2的作用力： 22332 )1(2321rkF代入数据得： ，方向沿 Q2、Q3连线指向 Q3N10.图 1图 2第 2 页 共 4 页【例 2】如图 3 所示，真空中有两个点电荷 A、 B，它们固定在一条直线上相距 L=0.3m 的两点，它们的电荷量分别为 QA=161012 C，Q B=4.01012 C，现引入第三个同种点电荷 C，（1）若要使 C 处于平衡状态，试求 C 电荷的电量和放置的位置？（2）若点电荷 A、B 不固定，而使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求 C 电荷的电量和放置的位置？【解析】（1）由分析可知，由于 A 和 B 为同种电荷，要使 C 处于平衡状态，C 必须放在 A、B 之间某位置，可为正电荷，也可为负电荷。设电荷 C 放在距 A 右侧 x 处，电荷量为 Q3 BAF2321)(xLk 221)(xLQ 4(L x)2=x2 x=0.2m即点电荷 C 放在距 A 右侧 0.2m 处，可为正电荷，也可 为负电荷。（2）首先分析点电荷 C 可能放置的位置，三个点电荷都处于平衡，彼此之间作用力必须在一条直线上，C 只能在 AB 决定的直线上，不能在直 线之外。而可能的区域有 3 个， AB 连线上，A 与 B 带同种电荷互相排斥，C 电荷必须与 A、B 均产生吸引力，C 为负电荷时可满足； 在 AB 连线的延长线 A 的左侧， C 带正电时对 A 产生排斥力与 B 对 A 作用力方向相反可能 A 处于平衡；C 对 B 的作用力为推斥力与 A 对 B 作用力方向相同，不可能使 B平衡；C 带负电时对 A 产生吸引力与 B 对 A 作用力方向相同，不可能使 A 处于平衡；C 对 B的作用力为吸引力与 A 对 B 作用力方向相反，可能使 B 平衡，但离 A 近， A 带电荷又多，不能同时使 A、B 处于平衡。 放 B 的右 侧，C 对 B 的作用力 为推斥力与 A 对 B 作用力方向相同，不可能使 B平衡；由分析可知，由于 A 和 B 为同种电荷，要使三个 电荷都处于平衡状态， C 必须放在A、B 之 间某位置，且为负电荷。设电荷 C 放在距 A 右侧 x 处， 电荷量为 Q3对 C： x=0.2m23231).0(kxQ对 B： ，为负电荷。2321)(xLC123096【拓展】若 A、B 为异种电荷呢？【解析】（1）电荷 C 放在 B 的右侧，且距 B 0.3m 处，电量的大小及正负无要求；图 3第 3 页 共 4 页3课后巩固（2）电荷 C 放在 B 的右侧，且距 B 0.3m 处，C 为正电荷， CQ12306学生归纳后进行总结：同种电荷放中间，异种电荷在两边；远离大球近小球，平衡位置连成线；三个小球都平衡，电量正负有条件；第三小球能平衡，电量正负任意选。【例 3】如图 4 所示，把质量为 0.2 克的带电小球 A 用丝线吊起，若将带电量为 410-8C 的小球 B 靠近它，当两小球在同一高度时且相距 3cm，丝线与坚直方向夹角为 45，此时小球 B 受到库仑力 F=_。小球 A 带的电量qA=_。【解析】根据题意可知，小球 A 处于平衡状态，分析小球 A 受力情况如图 5 所示。小球 A 受到重力 mg、丝线的张力 T；。小球 B 对 小球 A 的静电力F，三个力的作用。三个力的合力 为零。mgt4代入数据解得： NF3102由式可知： BAqkr代入数据解得： C9105小球 B 受到库仑力与小球 A 受到库仑力为作用力和反作用力，所以小球 B 受到的库仑力大小为 210-3N。小球 A 与小球 B 相互吸引，B 带正电，小球 A 带负电，所以：qA=0.510 8 C【说明】本题在解答过程中，物体的平衡条件成为关键内容，因此分析物体的受力，对力进行分解合成就成了必须的步骤。其次，小球 A 带电量为 qA=-5109 C 中的负号在答案中不是可缺少的内容，必须重视。课后巩固练习：课内提升：1、两个半径相等体积不能忽略的金属球相距 r,它们带有等量同种电荷 q 时，相互间的库仑力为 F1，若距离不变，它们带有等量异种电荷 q 时，库仑力为 F2，则两力大小（ ）AF 1F 2 BF 1F 2 CF 1 F2 D无法确定2、两个相同的金属小球（可看作点电荷） ，带电量之比为 1:7，在真空中相距为 r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能是原来的（ ）4/7 3/7 9/7 16/7A B C D3、如图 13-1-1 所示，q 1、q 2、q 3 分别表示在一条直线上的三个点电荷，图 4图 513-1-1第 4 页 共 4 页已知 q1 与 q2 之间的距离为 l1，q 2 与 q3 之间的距离为 l2，且每个电荷都处于平衡状态。（1）如 q2 为正电荷，则 q1 为 电荷，q 3 为 电荷。（2）q 1、q 2、q 3 三者电量大小之比是 ： ： 。课外迁移：1、两个完全相同的金属球 A 和 B，带异号不等量电荷，相隔一定距离，库仑力为F，把两球相互接触后再放回原处，则两球间的库仑力将：（ ）A、减小 B、增大 C、不变 D、以上情形都有可能2、下列关于点电荷的说法中，正确的是 A只有体积很小的带电体才能看作点电荷B体积很大的带电体一定不是点电荷C当两个带电体的形状对它相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷D任何带电球体，都可看作电荷全部集中于球心的点电荷3、A、B、C 三个塑料小球，A 和 B、B 和 C、C 和 A 之间都是互相吸引的，如果 A带正电，则 AB、C 球都带负电 BB 球带负电，C 球带正电CB、C 球中必有一个带负电，另一个不带电 DB、C 球都不带电4、两个点电荷相距 r 时相互作用力为 F，则 A电量不变距离加倍时，作用力变为 F/4B其中一个电荷的电量和两电荷间距都减半时，作用力不变C每个电荷的电量和两电荷间距减半时，作用力为 4FD每个电荷的电量和两电荷间距都增加相同倍数时，作用力不变5、真空中两个点电荷 Q1、Q 2，距离为 R，当 Q1 增大到 2 倍时，Q 2 减为原来的 1/3，而距离增大到原来的 3 倍，电荷间的库仑力变为原来的：（ ）A、4/9 B、4/27 C、8/27 D、2/276、两个放在绝缘架上的相同金属球，相距 d，球的半径比 d 小得多，分别带 q 和 3q的电荷，相互斥力为 3F，现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为（ ）A0 BF C3F D4F7、库仑定律公式中静电力常数 k 的大小表示_在国际单位制中 k 的单位是_8、电子