物理选修3-1人教课件第一章静电场2

2库仑定律第一章

静电场[学习目标]

1.了解探究电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的关系的实验过程.2.知道点电荷的概念.3.理解库仑定律的内容、公式及适用条件，会用库仑定律进行有关的计算.4.了解库仑扭秤实验．内容索引自主预习预习新知夯实基础重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关自主预习一、探究影响电荷间相互作用力的因素1.实验现象：(如图1所示)(1)小球带电荷量一定时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度

.(2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度

.图1越小越大2.实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而

，随着距离的增大而

.增大减小1.点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小

，以致带电体的

、

及

对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做

.2.库仑定律(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成

，与它们的距离的

成反比，作用力的方向在_______

.二、库仑定律大得多形状大小电荷分布状况点电荷正比二次方它们的连线上(2)公式：F＝

，其中k＝

N·m2/C2，叫做静电力常量.(3)适用条件：①

；②

.3.库仑的实验(1)库仑扭秤实验是通过悬丝

比较静电力F大小的.实验结果发现静电力F与距离r的

成反比.(2)库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个

的金属小球接触，电荷量

的方法，发现F与q1和q2的

成正比.9.0×109在真空中点电荷扭转角度二次方完全相同平分乘积答案[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)探究电荷间的作用力与某一因素的关系时，必须控制其他因素不变.(

)(2)小球所带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越大.(

)(3)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷.(

)(4)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷.(

)√××√答案(5)若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力.(

)(6)根据库仑定律表达式F＝

，当两电荷之间的距离r→0时，两电荷之间的库仑力F→∞.(

)××答案2.真空中两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果将两个点电荷的距离增大为原来的4倍，电荷量都增大为原来的2倍.它们之间静电力的大小变为原来的_____.重点探究1.点电荷(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在.(2)带电体能否看成点电荷视具体问题而定，不能单凭它的大小和形状下结论.如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略，此时带电体就可以看成点电荷.一、对点电荷的理解与应用2.库仑定律(1)库仑定律适用于点电荷间的相互作用，当r→0时，电荷不能再看成点电荷，库仑定律不再适用.(2)两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律.不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大.(3)两个规则的带电球体相距比较近时，不能看做点电荷，此时两带电球体之间的作用距离会随所带电荷量的改变而改变，即电荷的分布会发生改变.例1关于点电荷，下列说法中正确的是

A.点电荷就是体积小的带电体B.球形带电体一定可以视为点电荷C.带电荷量少的带电体一定可以视为点电荷D.大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷√答案解析解析点电荷不能理解为体积很小的带电体，也不能理解为电荷量很少的带电体.同一带电体，如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时，就不能看成点电荷，而研究它与离它很远的电荷间的作用力时，就可以看做点电荷，带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，A、B、C均错，D正确.例2甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16C的正电荷，乙球带有3.2×10－16C的负电荷，放在真空中相距为10cm的地方，甲、乙两球的半径均远小于10cm.(结果保留三位有效数字)(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？答案1.38×10－19N引力答案解析(2)如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？答案5.76×10－21N斥力答案解析(3)将两个体积不同的导体球相互接触后再放回原处，其作用力能求出吗？答案不能答案解析解析两个体积不同的导体球相互接触后，正、负电荷相互中和，剩余的电荷要在两球间分配，由于两球不同，分配电荷的电荷量将不相等，因而无法求出两球间的作用力.1.库仑定律只适用于真空中点电荷之间的相互作用，一般没有特殊说明的情况下，都可按真空来处理.2.用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷q1、q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入即可；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别.总结提升1.对于三个或三个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的库仑力，等于其余所有点电荷单独对它作用产生的库仑力的矢量和.2.电荷间的单独作用符合库仑定律，求各库仑力的矢量和时应用平行四边形定则.二、库仑力的叠加例3如图2所示，分别在A、B两点放置点电荷Q1＝＋2×10－14C和Q2＝－2×10－14C.在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2m.如果有一电子固定在C点处，则它所受的库仑力的大小和方向如何？答案见解析答案图2解析解析电子带负电荷，在C点同时受A、B两点电荷的作用力FA、FB，如图所示.同理可得：FB＝8.0×10－21N.由矢量的平行四边形定则和几何知识得固定在C点的电子受到的库仑力F＝FA＝FB＝8.0×10－21N，方向平行于AB连线由B指向A.针对训练如图3所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是

A.C带正电，且QC＜QBB.C带正电，且QC＞QBC.C带负电，且QC＜QBD.C带负电，且QC＞QB图3√答案解析解析因A、B都带正电，所以A、B间的静电力表现为斥力，即B对A的作用力沿BA的延长线方向，而不论C带正电还是带负电，A和C的作用力方向都必须在AC连线上，由平行四边形定则知，合力必定沿两个分力构成的平行四边形的对角线，所以A和C之间必为引力，且FCA＜FBA，所以C带负电，且QC＜QB.图4三、库仑力作用下带电体的平衡问题√答案解析解析根据牛顿第三定律得：A球对B球的库仑力等于B球对A球的库仑力，无论两球电荷量是否相等，所受库仑力都相等，故无法比较哪个电荷量较大，故A错误；因α<β，所以mA>mB，故B错误；因α<β，所以B球受的拉力较小，两球接触后，再处于静止状态时，两绝缘细线与竖直方向的夹角变为α′、β′，对小球A、B受力分析，根据平衡条件有：因为mA>mB，所以α′<β′，故D正确.故C错误；分析带电体在库仑力作用下的平衡问题时，方法仍然与力学中物体的平衡问题分析方法相同，常用方法有合成法和正交分解法.方法总结达标检测1.(对点电荷的理解)(多选)下列说法中正确的是

A.点电荷是一种理想化模型，真正的点电荷是不存在的

B.点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体C.两带电荷量分别为Q1、Q2的球体间的作用力在任何情况下都可用公式

F＝

计算D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状

和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计答案√1234√解析解析点电荷是一种理想化模型，实际中并不存在.一个带电体能否看成点电荷不是看其大小，而是应具体问题具体分析，是看它的形状和大小对所研究的问题的影响能否忽略不计，A、D对.12342.(库仑力作用下的平衡)如图5所示，质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带有电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上.其中O点与小球A的间距为l，O点与小球B的间距为

l.当小球A平衡时，细线与竖直方向夹角θ＝30°.带电小球A、B均可视为点电荷.静电力常量为k，则

√答案图51234解析3.(库仑力的叠加)如图6，电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点.已知放在P、Q连线上某点R处的点电荷q受力为零，且PR＝2RQ.则

A.q1＝2q2

B.q1＝4q2C.q1＝－2q2

D.q1＝－4q2答案√图6解析已知电荷在P、Q连线上某点R处受力为零，则q1、q2带同种电荷，解析1234因PR＝2RQ，解得：q1＝4q2.4.(库仑力的叠加)如图7所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量同种点