探究電荷相互作用規(guī)律

1、1.2探究電荷相互作用規(guī)律學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道點(diǎn)電荷的概念， 明確實(shí)際帶電體看作點(diǎn)電荷的條件 (難點(diǎn) )2.理解庫侖定律的內(nèi)容及公式， 并說明庫侖定律描述的客觀規(guī)律和適用條件 (重點(diǎn) )3.會(huì)用庫侖定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算(難點(diǎn)、重點(diǎn) )4.了解庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)，知道靜電力常量.點(diǎn)電荷 先填空 1點(diǎn)電荷帶電體間的距離比自身的大小大得多，以致帶電體的形狀、 大小及電荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)，可將帶電體看作帶電的點(diǎn)2點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型 再判斷 1點(diǎn)電荷是一個(gè)帶有電荷的幾何點(diǎn)，它是實(shí)際帶電體的抽象，是一種理想化模型 ()2球形帶電體一定可以看作點(diǎn)電荷()3很大的帶電

2、體也有可能看作點(diǎn)電荷( ) 后思考 點(diǎn)電荷就是體積很小的帶電體，這種說法對(duì)嗎？為什么？【提示】不對(duì)，體積很小的帶電體也不一定能看作點(diǎn)電荷 合作探討 如圖 1-2-1 所示，兩質(zhì)量分布均勻，半徑為r 的金屬球放在絕緣支架上，兩球面最近距離也為r .圖 1-2-1探討 1：若計(jì)算兩球之間的萬有引力大小，可否將兩金屬球看作質(zhì)點(diǎn)？第 1頁【提示】可以探討 2：若兩球帶等量異種電荷，分析兩球之間靜電力時(shí)，可否將兩球看作點(diǎn)電荷？【提示】不能 核心點(diǎn)擊 1點(diǎn)電荷是物理模型只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化的模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際中并不存在2帶電體看成點(diǎn)電荷的條件如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得

3、多，以至于帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響很小， 就可以忽略形狀、 大小等次要因素， 只保留對(duì)問題有關(guān)鍵作用的電荷量，帶電體就能看成點(diǎn)電荷一個(gè)帶電體能否看作點(diǎn)電荷， 是相對(duì)于具體問題而言的， 不能單憑其大小和形狀確定3注意區(qū)分點(diǎn)電荷與元電荷(1)元電荷是最小的電荷量，其數(shù)值等于一個(gè)電子或一個(gè)質(zhì)子所帶電荷量的絕對(duì)值(2)點(diǎn)電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀，是帶電個(gè)體，其帶電荷量可以很大也可以很小，但它一定是一個(gè)元電荷電荷量的整數(shù)倍1(多選 )下面關(guān)于點(diǎn)電荷的說法正確的是()a點(diǎn)電荷可以是帶電荷量很大的帶電體b帶電體體積很大時(shí)不能看成點(diǎn)電荷c點(diǎn)電荷的帶電荷量可能是2.561020 cd大小和形

4、狀對(duì)作用力影響可以忽略的帶電體可看作點(diǎn)電荷【解析】點(diǎn)電荷是一個(gè)理想化的模型， 當(dāng)帶電體的大小和形狀對(duì)作用力的影響可以忽略時(shí)帶電體可看成點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷不是以帶電荷量的多少來確定的，電荷量必須是元電荷的整數(shù)倍故a 、 d 對(duì)【答案】ad第 2頁2下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào) ：29682019】a任何帶電球體都可以看成電荷全部集中于球心的點(diǎn)電荷b球狀帶電體一定可以看成點(diǎn)電荷c點(diǎn)電荷就是元電荷d一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷應(yīng)以具體情況而定【解析】一個(gè)帶電球體能否看成點(diǎn)電荷，是相對(duì)于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀及帶電荷量的多少來判斷，因此選項(xiàng)d 正確， a 、b 錯(cuò)誤；元電荷是電荷量，點(diǎn)

5、電荷是帶電體的抽象，兩者的內(nèi)涵不同，所以選項(xiàng)c 錯(cuò)【答案】d3下列哪些帶電體可視為點(diǎn)電荷()【導(dǎo)學(xué)號(hào) ：29682019】a電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點(diǎn)電荷b在計(jì)算庫侖力時(shí)均勻帶電的絕緣球體可視為點(diǎn)電荷c帶電的細(xì)桿在一定條件下可以視為點(diǎn)電荷d帶電的金屬球一定不能視為點(diǎn)電荷【解析】電子和質(zhì)子在研究的范圍非常小，與它的大小差不多時(shí)， 不能看作點(diǎn)電荷，故a 錯(cuò)誤；在計(jì)算庫侖力時(shí)均勻帶電的絕緣球體在一定的條件下可視為點(diǎn)電荷，故b 錯(cuò)誤；帶電的細(xì)桿在它的大小相比與研究的范圍來說可以忽略不計(jì)時(shí)，可以視為點(diǎn)電荷，故c 正確；帶電的金屬球在它的大小相比與研究的范圍來說可以忽略不計(jì)時(shí)，可以視為點(diǎn)電荷，故d

6、錯(cuò)誤【答案】c有關(guān)點(diǎn)電荷概念的兩點(diǎn)提醒(1)帶電體能否看作點(diǎn)電荷，不取決于帶電體的大小，而取決于它們的大小、形狀與距離相比能否忽略第 3頁(2)同一帶電體， 在不同問題中有時(shí)可以看作點(diǎn)電荷，有時(shí)不能看作點(diǎn)電荷決 定 電 荷 相 互 作 用 的 因 素 先填空 1實(shí)驗(yàn)裝置(a)(b)圖 1-2-2如圖 1-2-2 所示，把兩個(gè)帶同種電荷的相同小球掛在絲線下端，可以看到兩球在靜電斥力的作用下分開，靜止時(shí)細(xì)線偏離豎直方向角2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)小球帶電量不變時(shí)，距離帶電物體越遠(yuǎn)，絲線偏離豎直方向的實(shí)驗(yàn)角度越小 .現(xiàn)象(2)小球處于同一位置時(shí)，小球所帶的電荷量越大，絲線偏離豎直方向的角度越大 .實(shí)

7、驗(yàn) 電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而結(jié)論 減小 .3.庫侖定律(1)內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間相互作用力的大小，跟它們的電荷量 q1 與 q2 的乘積成正比，跟它們的距離 r 的平方成反比，作用力的方向沿著它們的連線q q292 2(2)表達(dá)式： f k12.式中 k 是靜電力常量， k 的大小等于 9.0 10n m /c .r(3)適用條件：真空中的點(diǎn)電荷 再判斷 1庫侖定律可以適用于任何帶電體之間庫侖力的計(jì)算( )2實(shí)驗(yàn)表明兩個(gè)帶電體的距離越大，作用力就越小()3庫侖定律既可以計(jì)算靜電力的大小，還可以判斷靜電力的方向() 后思考 1兩帶電小球間的距離非常小時(shí)

8、，庫侖力是否會(huì)無窮大？第 4頁【提示】當(dāng) r 0 時(shí)，兩球不能看作點(diǎn)電荷，庫侖定律不再適用，即r 0時(shí)， f 不為無窮大q1q22當(dāng)兩帶電球相距較近時(shí)，f k r2 不再適用，是否意味著兩球間不存在庫侖力的作用？【提示】當(dāng) r 較小時(shí)，不能用庫侖定律計(jì)算庫侖力的大小，但二者間仍存在庫侖力 合作探討 如圖 1-2-3 所示，兩帶電金屬球的球心相距為 r ，兩金屬球的半徑均為 r，且不滿足 r? r.圖 1-2-3q1q2探討 1：若兩球帶同種電荷， 兩球間的庫侖力 f 與 k r 2 間的大小關(guān)系如何？kq1q2【提示】因同種電荷相互排斥， 距離大于 r ，所以 fr 2 . 核心點(diǎn)擊 1庫侖定

9、律的適用對(duì)象(1)庫侖定律只適用于計(jì)算真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力；空氣中兩點(diǎn)電荷間的相互作用力也可以近似用庫侖定律計(jì)算(2)兩個(gè)規(guī)則的均勻帶電球體，相距比較遠(yuǎn)時(shí)，可以看成點(diǎn)電荷，也適用庫侖定律，二者間的距離就是球心間的距離2應(yīng)用庫侖定律時(shí)應(yīng)注意的問題(1)應(yīng)用庫侖定律公式計(jì)算庫侖力時(shí)不必將表示電荷性質(zhì)的正、負(fù)號(hào)代入公式中，只將其電荷量的絕對(duì)值代入公式中算出力的大小，力的方向根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則另行判斷即可(2)各物理量要統(tǒng)一用國(guó)際單位，只有采用國(guó)際單位時(shí)，k 的值才是 9.0109第 5頁nm2/c2.3靜電力的疊加庫侖力也稱為靜電力，它具有力的共性它與學(xué)過的重力、

10、彈力、摩擦力是并列的它具有力的一切性質(zhì)，它是矢量，合成與分解時(shí)遵循平行四邊形定則4如圖1-2-4，半徑均為r1 的兩個(gè)金屬球，彼此之間的距離為l，其中 l 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于球的半徑r1.它們都帶正電荷，電荷量分別為q1、 q2，則它們之間的靜電力為 ()圖 1-2-4kq1q2b.kq1q2a.l2r1l 2r 12kq q2kq q2c.1d.1l2r 12【解析】將兩個(gè)金屬球看作點(diǎn)電荷，其間距為l 2r 1，根據(jù)庫侖定律 fkq q，則 b 項(xiàng)正確， a 、c、d 項(xiàng)錯(cuò)誤12l 2r12【答案】b5半徑相同的兩個(gè)金屬球 a、b(可以看作點(diǎn)電荷 )帶有相等的電荷量，相隔一定距離，兩球之間相互吸引力的

11、大小是 f，今讓第三個(gè)半徑相同的不帶電的金屬小球先后與 a、 b 兩球接觸后移開，這時(shí) a、b 兩球之間的相互作用力的大小是 ()ffa. 8b. 43f3fc. 8d. 4【解析】?jī)汕蛳嗷ノ?，說明帶異種電荷，設(shè)電荷量分別為q，假設(shè) a 球帶正電，當(dāng)?shù)谌齻€(gè)不帶電的小球c 與 a 球接觸后， a、 c 兩球帶的電荷量平分，q每球帶電荷量為 2當(dāng)再把 c 球與 b 球接觸后，兩球的電量先中和再平分，每球qq1q2的帶電量為 4，由庫侖定律 fk r 2 可知，當(dāng)移開 c 球后，由于 r 不變，所以第 6頁fa、b 兩球之間的相互作用力的大小為f18 ，故正確答案為a.【答案】a6如圖 1-2-5 所示，有三個(gè)點(diǎn)電荷 a、b、c 位于一個(gè)等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，已知：三角形邊長(zhǎng)為 1 cm，b、c 電荷量為 qbqc110 6 c，a 電荷量為 qa2106 c，a 所受 b、c 兩個(gè)電荷的靜電力的合力 f 的大小和方向?yàn)?()【導(dǎo)學(xué)號(hào) ：29682019】圖 1-2-5a180 n，沿 ab 方向b1803 n，沿 ac 方向c180 n，沿 bac 的角平分線d180 3 n，沿 bac 的角平分線【解析】qb、qc 電荷對(duì) qa 帶電金屬球的庫侖力大小相等，故：kqaqb 9109 1