教科版高中物理必修第三册第一章静电场2库仑定律课件

知识点1探究影响点电荷之间相互作用力的因素2

库仑定律知识清单破1.点电荷当一个带电体本身的大小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

的相互作用力时,该带电体的形状、大小以及电荷在其上的分布状况均可忽略,可将它看作

一个带电的点,这样的电荷称为点电荷。2.探究实验(1)探究现象一:保持A、B的电荷量不变,球A向右移动的过程中,悬线偏离竖直方向的偏角增

大。(2)探究现象二:保持A、B之间的距离不变,球A或B的电荷量越大,悬线偏离竖直方向的偏角

越大。(3)结论:带电体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.内容:真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比,与它

们之间距离的平方成反比,作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。2.表达式:F=k

,其中k叫作静电力常量,库仑扭秤实验测得k=9.0×109N·m2/C2。3.适用条件(1)只适用于真空中静止的点电荷,也(近似)适用于空气中的点电荷。(2)两个介质球都带电,并且电荷均匀分布,不论是否满足二者间的距离远大于球的直径,都可

以看作电荷集中于球心处的点电荷。r为两球心之间的距离。

两个介质球上电荷均匀分布知识点2库仑定律(3)两个导体球都带电,如果不满足二者间的距离远大于球的直径的条件,就不能将其看作电

荷集中于球心处的点电荷。如图所示,两个导体球上电荷由于相互作用而分布不再均匀,就

要考虑导体球表面电荷的重新分布。

同种电荷:1.独立性原理:两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变。2.叠加原理:两个或两个以上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,即库仑力的合成遵循平行四边形定则。

如图所示,Q1、Q2对q0的静电力分别为F1、F2,q0所受到的合力F为F1和F2的矢量和,这称为静电

力的叠加。知识点3库仑定律的初步应用1.电子和质子都是小到肉眼看不见的微观粒子,电子和质子一定可以视为点电荷吗?2.根据库仑定律F=k

,当r→0时,两带电体间的库仑力F→∞,这种说法正确吗?3.若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量,q1对q2的静电力与q2对q1的静电力的大小有什么关系?4.A、B是两个固定的点电荷,当其他电荷移到附近时,A、B间的库仑力会变化吗?5.光滑绝缘水平面上,有两个相距较近且带同种电荷的小球,将它们由静止释放,它们之间的

库仑力怎样变化?知识辨析一语破的1.不一定。带电体能否看成点电荷取决于所研究的问题,而与带电体本身大小无关。2.不正确。因为当r→0时,两个带电体不能视为点电荷,公式F=k

就不适用了。3.大小相等。两点电荷间的静电力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,作用在一条直线

上。4.不会。两个点电荷之间的库仑力不因第三个电荷的存在而改变。5.逐渐减小。带同种电荷的两个小球相互排斥,它们之间的距离增大,根据F=k

可知,库仑力变小。关键能力定点破定点1库仑力作用下的平衡问题1.处理思路库仑力和重力、弹力、摩擦力一样是按性质命名的力,合成与分解时遵循平行四边形定

则。分析在库仑力作用下带电体的平衡问题时,采用的方法与求解力学平衡问题时相同,只

是受力分析时要考虑库仑力。处理此类问题通常采用整体法或隔离法进行受力分析,然后利

用正交分解法或矢量三角形法判断或求解相关物理量。具体步骤如下:2.三个自由点电荷的平衡模型(1)模型分析三个点电荷同时处于平衡状态,它们间的库仑力相等,有:

=

=

,解得

=

和

=

,故

=

+

。(2)模型规律

(多选)竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘,小球A、B带有同种电荷。现用指向墙面的

水平推力F作用于小球B,两球分别静止在竖直墙面和水平地面上,如图所示。如果将小球B

向左推动少许【1】,当两球重新达到平衡时,与原来的平衡状态相比较【2】

(

)

A.推力F变大B.竖直墙面对小球A的弹力变小C.地面对小球B的支持力变大D.两小球之间的距离变大典例1BD信息提取

【1】B对A的库仑力F库与墙壁间的夹角θ减小;【2】应用整体法、隔离法选取研究对象,应用图解法、正交分解法解决动态平衡问题。思路点拨

先隔离A进行受力分析,再整体分析A和B。隔离分析A:分析A、B整体:

解析

隔离分析A时,由平衡条件与几何关系可知墙壁对小球A的弹力N1=mAgtanθ;将小球B

向左推动少许,θ减小,竖直墙面对小球A的弹力N1减小。整体分析A和B时,由平衡条件可得F=

N1,N2=(mA+mB)g,可知推力F变小,地面对小球B的支持力不变,选项A、C错误,B正确。由以上

分析可得库仑力为F库=

,可知θ减小,cosθ增大,则F库减小,根据库仑定律F库=k

可知两球之间的距离变大,选项D正确。

分析库仑力作用下加速问题的一般步骤(1)确定研究对象——根据问题需要选择“整体法”或“隔离法”;(2)受力分析——按照重力、库仑力、弹力、摩擦力、其他力的顺序分析带电体的受力情

况;(3)根据F合=ma列方程,若采用正交分解法,则有Fx=max,Fy=may;(4)联立求解结果。定点2库仑力作用下的加速问题如图所示,水平光滑的绝缘细管中有两个完全相同的带电金属小球A、B【1】(可视为点

电荷),两球相向运动,当它们相距L时,加速度大小均为a【2】,已知A球带的电荷量为+q,B球带的

电荷量为-3q。当两球相碰后(不计能量损失)再次相距为L时,两球的加速度大小为

(

)

A.a

B.

C.

D.

D典例2信息提取

【1】相碰后两球所带电荷先中和,后平分;【2】库仑力就是合外力,ma=F库。思路点拨

两小球在细管中运动时,水平方向只受库仑力作用,开始相距L时,根据牛顿第二

定律【3】和库仑定律【4】列式整理出加速度的关系式,同理再次相距L时,整理出A、B两球的加

速度的关系式,最后将两种情况下的加速度关系式联立求解。解析

最初两球相距L时,两球之间的库仑力大小为F=k