探究静电力学习教案

1、会计学1探究探究(tnji)静电力静电力第一页，共28页。将一根丝绸摩擦过的玻璃棒靠近一个通将一根丝绸摩擦过的玻璃棒靠近一个通草草(tn co)(tn co)小球时小球时( () )A A如果小球被吸引，小球必带负电如果小球被吸引，小球必带负电B B如果小球被吸引，小球必带正电如果小球被吸引，小球必带正电CC如果小球被排斥，小球必带负电如果小球被排斥，小球必带负电D D如果小球被排斥，小球必带正电如果小球被排斥，小球必带正电第2页/共28页第二页，共28页。自学自学(zxu)思考：思考：3 3、猜想两个点电荷间的相互作用力与什、猜想两个点电荷间的相互作用力与什么物理量有关么物理量有关(yugu

2、n)(yugun)？讨论第？讨论第6 6页观页观察与思考。察与思考。4 4、库仑定律的成立条件库仑定律的成立条件是是 什么什么? ?第3页/共28页第三页，共28页。知 识 梳 理忽略不计忽略不计第4页/共28页第四页，共28页。大小大小(dxio)和形状和形状 第5页/共28页第五页，共28页。2 2、质点、质点(zhdin)(zhdin)和点和点电荷的异同电荷的异同u同：两者都是理想化的物理模型同：两者都是理想化的物理模型(mxng)，都可以看成一个有质量的，都可以看成一个有质量的点。点。u异：质点异：质点(zhdin)不带电，而点不带电，而点电荷带电。因此可将点电荷看成是电荷带电。因此可

3、将点电荷看成是带电的质点带电的质点(zhdin)。第6页/共28页第六页，共28页。关于点电荷的说法，正确的是：关于点电荷的说法，正确的是：A.A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷；只有体积很小的带电体才能看成点电荷；B.B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷；体积很大的带电体一定不能看成点电荷；C.C.当两个带电体的大小及形状对它们之间的相当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以互作用力的影响可以(ky)(ky)忽略，这两个带电忽略，这两个带电体可看成点电荷；体可看成点电荷；D.D.一切带电体都可以一切带电体都可以(ky)(ky)看成点电荷。看成点电荷。第7页/共28页第七

4、页，共28页。3 3、电荷之间相互作用力的大小、电荷之间相互作用力的大小(dxio)(dxio)关系关系. .静电力静电力二二. . 因为点电荷之间的相互作用力涉因为点电荷之间的相互作用力涉及到电荷量、距离及到电荷量、距离(jl)(jl)等多个因等多个因素；我们要用素；我们要用 来进行来进行探究。探究。 控制变量法控制变量法第8页/共28页第八页，共28页。1.1.研究研究(ynji)(ynji)相互作用力相互作用力F F与距离与距离r r的关的关系系 使使A A、B B、C C带同种电荷，且带同种电荷，且B B、C C的电荷量相等，的电荷量相等，观察观察B B、C C的偏角，思考当的偏角，思

5、考当r r增大时，增大时，F F的大小如何变的大小如何变化化(binhu)(binhu)？并通过实验加以验证，记下你的结论？并通过实验加以验证，记下你的结论。ACB第9页/共28页第九页，共28页。可以看到，可以看到，C C的距离远，的距离远，偏角小；偏角小；B B的距离近，偏的距离近，偏角大，可以得出静电力应角大，可以得出静电力应该和距离有关系，距离越该和距离有关系，距离越大静电力越小。利用大静电力越小。利用A A和和B B来验证，逐渐来验证，逐渐(zhjin)(zhjin)增加增加A A与与B B间的距离可以看间的距离可以看到到B B球与竖直方向上时夹球与竖直方向上时夹角也在变小。角也在变

6、小。ABAA 结论结论1 1：电荷之间的：电荷之间的作用力随着距离作用力随着距离(jl)(jl)的增大而减的增大而减小小; ;第10页/共28页第十页，共28页。2.2.研究研究(ynji)(ynji)相互作用力相互作用力F F与电荷量的关系与电荷量的关系使使A A、B B带同种电荷，观察带同种电荷，观察B B的偏角。设的偏角。设B B原来的电荷量原来的电荷量为为q q，使不带电，使不带电(di din)(di din)的的C C与与B B接触一下立即分开，接触一下立即分开，这时这时B B、C C就各带就各带q/2q/2的电荷量。保持的电荷量。保持A A、B B的距离不变，的距离不变，观察观察

7、B B的偏角。当的偏角。当B B球带的电荷量减少时，球带的电荷量减少时，F F的大小如何的大小如何变化？并记下你的结论。变化？并记下你的结论。B BA A第11页/共28页第十一页，共28页。B BA可以看到，可以看到，B球的夹角变小，即球的夹角变小，即AB间的静电力减小。间的静电力减小。所以所以(suy)，在距离不变的情况下，静电力，在距离不变的情况下，静电力F会随带电会随带电量的减少而减小。量的减少而减小。绝缘绝缘(juyun)(juyun)手柄手柄C C第12页/共28页第十二页，共28页。3.3.综上所述，实验综上所述，实验(shyn)(shyn)的结论是：的结论是： 点电荷间的静电力

8、与电荷量和距离都有关系：点电荷间的静电力与电荷量和距离都有关系：静电力会随着静电力会随着(su zhe)(su zhe)带电量的增加而增大，随着带电量的增加而增大，随着(su zhe)(su zhe)距离距离的增加而减小。的增加而减小。科学家们通过更精密的实验进一步研究了它们之间的作用科学家们通过更精密的实验进一步研究了它们之间的作用力，法国力，法国(f u)(f u)的科学家库仑在前人工作的基础上，用的科学家库仑在前人工作的基础上，用扭秤实验探究了它们之间的定量关系，总结出了其中的规扭秤实验探究了它们之间的定量关系，总结出了其中的规律，我们称之为库仑定律。律，我们称之为库仑定律。第13页/共

9、28页第十三页，共28页。第14页/共28页第十四页，共28页。122kQFQr 第15页/共28页第十五页，共28页。适用适用(shyng)条件：真空；点电荷条件：真空；点电荷 第16页/共28页第十六页，共28页。F1F2F2F1异：吸异：吸3 3、电荷间作用力的方向、电荷间作用力的方向(fngxing)(fngxing)关系关系. .同：斥同：斥第17页/共28页第十七页，共28页。3 3、库仑、库仑(kln)(kln)力和万有引力和万有引力的比较力的比较221rmmGF 221rqqkF 两种力两种力万有引力万有引力库仑力库仑力公式公式产生原因产生原因有关因素有关因素不同点不同点共同点

10、共同点质量引起质量引起带电引起带电引起与与m、r有关有关与与q、r有关有关与与m有关，有关，只有引力只有引力与与q有关有关有引力、斥力有引力、斥力都与都与r2成反比成反比都有一个常量都有一个常量广泛存在于自然界中广泛存在于自然界中第18页/共28页第十八页，共28页。例：氢原子由一个例：氢原子由一个(y )(y )质子和一个质子和一个(y )(y )电子组成。根电子组成。根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径r r是是5.35.310-10-11m11m。已知质子的质量。已知质子的质量mpmp为为1.71.710-27kg10-27kg，电子的质量，

11、电子的质量meme为为9.19.110-31kg10-31kg，万有引力常量，万有引力常量G G为为6.676.6710-11Nm2/kg210-11Nm2/kg2。求：求：（1 1）电子）电子(dinz)(dinz)受到质子的静电力。受到质子的静电力。（2 2）电子）电子(dinz)(dinz)受到质子的万有引力。受到质子的万有引力。（3 3）电子）电子(dinz)(dinz)受到质子的静电力是万有引力的多少倍受到质子的静电力是万有引力的多少倍？第19页/共28页第十九页，共28页。解解: :电子电子(dinz)(dinz)的电荷量为的电荷量为-e-e，质子的电荷量为，质子的电荷量为e e，

12、它们之间的静，它们之间的静电力是引力。由库仑定律，求得两粒子间的静电力的大小为电力是引力。由库仑定律，求得两粒子间的静电力的大小为291928e211 2e9.0 10(1.6 10)FkN8.2 10 Nr(5.3 10)由万有引力定律，求得两粒子由万有引力定律，求得两粒子(lz)(lz)间的万有引力的大间的万有引力的大小为小为113127epg211 247m m6.67 109.1 101.7 10FGNr(5.3 10)3.7 10N第20页/共28页第二十页，共28页。静电力和万有引力静电力和万有引力(wn yu ynl)之比之比39478102 . 2107 . 3102 . 8g

13、eFF可以看出静电力远比万有引力大。因此在研究微观可以看出静电力远比万有引力大。因此在研究微观(wigun)带电粒子之间的相互作用时，通常忽略万有带电粒子之间的相互作用时，通常忽略万有引力。引力。第21页/共28页第二十一页，共28页。 1. 1. 库仑通过定量的实验库仑通过定量的实验(shyn)(shyn)研究，在研究，在17851785年发年发现下述规律：在真空中两个现下述规律：在真空中两个_之间的作用力，跟之间的作用力，跟它们的它们的_的乘积成的乘积成_，跟它们间的，跟它们间的_的二次方成反比作用力的方向在它们的连线上电荷的二次方成反比作用力的方向在它们的连线上电荷之间的这种作用力称之间

14、的这种作用力称_，又叫做，又叫做_公式：公式： 2 2中学阶段库仑定律的适用条件是中学阶段库仑定律的适用条件是_中的中的_点电荷点电荷电荷电荷(dinh)量量正比正比(zhngb)距离距离静电力静电力库仑力库仑力真空真空点电荷点电荷rqqkF212课堂小结第22页/共28页第二十二页，共28页。练练 习习 1 1两个相同的金属小球，其电荷量之比为两个相同的金属小球，其电荷量之比为1717，相距较，相距较远，且表现为引力，两者相互远，且表现为引力，两者相互(xingh)(xingh)接触后再放回原来的位接触后再放回原来的位置，则它们之间的库仑力为原来的置，则它们之间的库仑力为原来的( () )

15、A. A. B. C. D. B. C. D.4 47 73 37 79 97 71 16 67 7第23页/共28页第二十三页，共28页。 例例3 3两个电荷量分别为两个电荷量分别为Q Q和和4Q4Q的负电荷的负电荷a a、b b，在真，在真空中相距为空中相距为L L，如果引入另一个点电荷，如果引入另一个点电荷c c，正好能使这，正好能使这三个点电荷都处于静止三个点电荷都处于静止(jngzh)(jngzh)状态，试确定电荷状态，试确定电荷c c的位置、电性及电荷量的位置、电性及电荷量第24页/共28页第二十四页，共28页。 解析：由于解析：由于a a、b b点电荷同为负电荷，可知点电荷点电荷

16、同为负电荷，可知点电荷c c应放在应放在a a、b b之间的连线上，而之间的连线上，而c c受到受到a a、b b对它的库仑对它的库仑(kln)(kln)力的合力为零，依力的合力为零，依题意作图，设点电荷题意作图，设点电荷c c、a a相距为相距为x x，则，则b b与与c c相距为相距为(L(Lx)x)，c c的电荷的电荷量为量为qc.qc. 对电荷对电荷c c，其所受的库仑，其所受的库仑(kln)(kln)力的合力为零，即：力的合力为零，即： Fac FacFbcFbc， 根据库仑根据库仑(kln)(kln)定律有：定律有： ， 解得：解得：x1x1 ，x2x2L.L.c cc c2 22

17、 2k kq q Q Qk kq q 4 4Q Q= =x x( (L L- -x x) )L L3 3第25页/共28页第二十五页，共28页。 由于由于(yuy)a(yuy)a、b b点电荷同为负电荷，只有当点电荷点电荷同为负电荷，只有当点电荷c c处处于于a a、b b之间时，其所受库仑力才能方向相反、合力为零，因之间时，其所受库仑力才能方向相反、合力为零，因此只有此只有x x 三个点电荷都处于静止状态，即三个点电荷都处于静止状态，即a a、b b点电荷所受的静电点电荷所受的静电力的合力均为零，对力的合力均为零，对a a来说，来说，b b对它的作用力是向左的斥力，对它的作用力是向左的斥力，判断点电荷判断点电荷c c的电性一定为正的电性一定为正根据根据FacFacFabFab得：得： . .即：即：qcqc . . 答案：见解析答案：见解析L L3 3c c2 22 2k kq q Q Qk kQ Q 4 4Q Q= =x xL L4 4Q Q9 9第26页/共28页第二十六页，共28页。 规律小结：三个自由点电荷的平衡问题规律小结：三个自由点电荷的平衡问题(wnt)(wnt) (1)