物理第九章 静电场及其应用2 库仑定律教课ppt课件

这是一份物理第九章 静电场及其应用2 库仑定律教课ppt课件，共36页。PPT课件主要包含了库仑定律，静止点电荷，它们的连线上，电荷分布状况，知识点二库仑的实验，实验原理，库仑扭秤，扭转的角度，距离r，电荷量q等内容，欢迎下载使用。
知识点一　电荷之间的作用力
1.如图所示，将摩擦起电后的气球靠近空易拉罐,空易拉罐被气球吸引而滚动起来.如果减小气球到易拉罐的距离或使气球摩擦后的
答案:滚动加快.带电的气球和空易拉罐之间的作用力可能与气球的电荷量以及它们之间的距离有关.可以采用控制变量法来验证猜想.
电荷量增大,那么易拉罐的滚动情况会发生怎样的变化?据此猜想,它们之间的作用力可能与哪些因素有关?要验证猜想,可以采用什么实验方法?
2.库仑定律: 中两个 之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成 ,与它们的距离的二次方成 ,作用力的方向在 .3.静电力(库仑力): 之间的相互作用力叫作静电力或库仑力.4.点电荷:当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的 、 及 对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体可以看作带电的点,叫作点电荷.
库仑做实验用的装置叫作 ,如图所示,细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个小球A,另一端通过物体B使绝缘棒平衡,悬丝处于自然状态.把另一个带电的金属球C插入容器并使它接触A,
从而使A与C带 电荷.将C和A分开,再使C靠近A时,A和C之间的作用力使A远离.扭转悬丝,使A回到初始位置并静止,通过悬丝 可以比较力的大小.
2.实验步骤.(1)改变A和C之间的距离r,记录每次悬丝扭转的角度,便可找出力F与 的关系.(2)改变A和C的电荷量,记录每次悬丝扭转的角度,便可找出力F与 之间的关系.3.实验结论.(1)力F与距离r的二次方成反比,即 .(2)力F与q1和q2的乘积成正比,即 .(3)综合以上实验结论可得F= .
1.微观粒子间的万有引力 库仑力.因此,在研究微观带电粒子的相互作用时,可以把万有引力忽略.2.库仑力的叠加: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 .
1.带正电的带电体C置于铁架台旁,把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3位置,如图所示.
带电体C的电荷量为Q,小球的电荷量为q.丝线与竖直方向的夹角为θ,带电体C和小球之间的作用力大小用F表示.
(1)挂在P1处的小球的电荷量q一定时,增大带电体C的电荷量Q,丝线的偏角如何变化?说明电荷间的相互作用力的大小与什么因素有关?
答案:丝线的偏角变大,说明带电小球与带电体C之间的相互作用力变大.相互作用力变大是由增大电荷量Q引起的,这说明电荷间的相互作用力的大小与电荷量大小有关,在距离一定时,电荷量越大,相互作用力越大.
(2)保持带电体C的电荷量不变,把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3位置,丝线的偏角如何变化?说明电荷间的相互作用力的大小与什么因素有关?
答案:小球悬挂在P1、P2、P3处,丝线的偏角逐渐减小,表明在三个位置处的带电小球与带电体C间的相互作用力逐渐变小.说明电荷间的相互作用力的大小与它们之间的距离有关,在电荷量一定时,距离越大,相互作用力越小.
(3)结合以上探究,尝试总结,哪些因素影响电荷间的相互作用力的大小?这些因素对作用力的大小有什么影响?
答案:电荷的电荷量和电荷间的距离影响电荷间的相互作用力的大小.电荷之间的距离一定时,电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大;电荷量一定时,电荷之间的作用力随着电荷间距离的增大而减小.
2.如图所示,两个完全相同的形状规则的带电金属球的电荷量分别是q1和q2,两球心之间的距离为r.两球能不能被看作点电荷?为什么?什么情况下可以把两球看作点电荷?
答案:当两球心之间的距离比较小时,两球的大小、形状不能忽略不计,两球不能被看作点电荷.因为此时两带电球体之间的距离会影响电荷的分布.当两球心之间的距离远远大于自身线度时,两球可看成点电荷.
1.对点电荷的理解.(1)点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,类似力学中的质点,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.如果带电体的大小比带电体间的距离小得多,以致带电体的大小、形状及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,带电体就可以看成点电荷.2.区分元电荷与点电荷.(1)元电荷是最小的电荷量,不是带电体.(2)点电荷是带电体,其电荷量可以很大,也可以很小,但它的电荷量一定是元电荷的整数倍.
3.对库仑定律的理解.(1)库仑定律只适用于真空中的静止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)两个点电荷之间的静电力遵从牛顿第三定律,即不论电荷量大小如何,两点电荷所受的静电力的大小总是相等的.(3)利用库仑定律计算静电力时,若带电体带负电荷,不必将负号代入公式中,只将电荷量的绝对值代入公式计算出静电力的大小,再根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断静电力的方向.
【典例1】(多选)下列关于点电荷和元电荷的说法,错误的是(　　)A.只有很小的球形带电体才可以看成点电荷B.电荷量为1.60×10-19 C的带电体叫作元电荷C.任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍D.带电体间的距离比它们本身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略不计时,带电体就可以视为点电荷
解析:带电体间的距离比它们本身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布情况对它们之间的作用力的影响可以忽略不计时,带电体就可以视为点电荷.很小的球形带电体不一定能看成点电荷,选项D说法正确,选项A说法错误;元电荷不是带电体,选项B说法错误;任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,选项C说法正确.
【典例2】(2021·广东佛山)使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上-3Q和+5Q的电荷后,将它们固定在相距为a的两点,它们之间库仑力的大小为F1.现用绝缘工具使两小球相互接触后,再将它们固定在相距为2a的两点,它们之间库仑力的大小为F2.则F1与F2之比为(　　)A. 2∶1　　　B. 4∶1 C. 16∶1 D. 60∶1
如图所示,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:三角形边长为1 cm,B、C的电荷量为qB=qC=1×10-6 C,A的电荷量为qA=-2×10-6 C.
1.B、C作用于A的静电力分别为多少?
2.A所受的静电力为多少?
3.请尝试总结出计算静电力的基本步骤.(1)明确研究对象:明确点电荷的电性、电荷量和点电荷之间的距离r.(2)计算大小:根据库仑定律F= 列方程.(3)确定方向:根据同种电荷 、异种电荷 确定力的方向.
静电力的计算.(1)静电力是矢量,它具有力的共性.静电力的合成或分解遵从平行四边形定则.(2)如果存在两个以上点电荷,那么每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力.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.(3)对于两个以上的点电荷,其中每一个点电荷所受的总的静电力,等于其他点电荷单独对该点电荷的作用力的矢量和.
【典例3】在真空中有两个相距r的正点电荷A和负点电荷B,它们的电荷量分别为q1=q、q2=4q.(1)若A、B固定,在什么位置放第三个点电荷C才能使C处于平衡状态?设点电荷C的电荷量为q3,平衡条件中对点电荷C的电性和电荷量有无要求?(2)若以上三个点电荷皆可自由移动,要使它们都处于平衡状态,对点电荷C的电荷量及电性有何要求?
解析:(1)点电荷C受力平衡,点电荷C必须和A、B在同一条直线上,因为A、B带异种电荷,所以点电荷C不可能在它们中间.再根据库仑定律,静电力和距离的二次方成反比,可推知点电荷C应该在A、B的连线上,A的外侧(离电荷量少的点电荷近一点的地方),如图所示.
答案:(1)在A、B的连线上且在A的外侧距离为r处,对点电荷C的电性和电荷量均没有要求. (2)电荷量为4q且带负电
三个自由电荷平衡的规律(1)三个电荷均处于平衡状态,每个电荷所受另外两个电荷的静电力等大反向.(2)三个电荷一定在同一条直线上,且必定是两同一异,异种电荷的电荷量最小且位于中间,距离两同种电荷中电荷量较小的电荷较近,概括为:三点共线,两同夹异,两大夹小,近小远大.
1.下列说法正确的是(　　)A.点电荷是理想化物理模型,通常体积小的带电体都可以看成点电荷B.库仑定律只适用于点电荷,点电荷实际上是不存在的C.静电力常量与电荷间的相互作用力和距离的二次方成正比,与电荷量的乘积成反比D.体积大的带电体都不能看作点电荷
2.库仑定律和万有引力定律有很多相似之处,对于两个点电荷或两个质点系统,关于静电力和万有引力的相似性,下列说法错误的是(　　)A.这两种力都是非接触力B.这两种力的大小都与相互作用的两物体间的距离的二次方成反比C.这两种力的方向都沿着相互作用的两物体连线方向D.这两种力既可以是引力又可以是斥力
3.(2022·广东湛江)某同学探究“影响静电力的因素”的实验过程如图所示.带电球体Q固定,电荷量不变,改变小球的电荷量后,把绝缘丝线先后挂在图中a、b位置,调整丝线长度使小球球心都与带电球Q的球心连线水平,丝线与竖直方向夹角的大小关系为θ1>θ2.则两次实验中小球带电荷量和受到库仑力大小的关系为 (　　)
A.qa>qbB.qaFbD.FaFb,小球的电荷量无法比较,选项C正确.
4.如图所示,两个相同的金属球A、B(可看成点电荷)的电荷量相等,两球相隔一定距离,两球之间的相互吸引力的大小是F,现让另一个相同的不带电的金属小球C先后与A、B两球接触后移开,这时A、B两球之间的相互作用力的大小是(　　)
5.如图所示,把一电荷量为Q=-5×10-8 C的小球A用绝缘细绳悬起,若将电荷量为q=+4×10-6 C 的带电小球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距r=30 cm时,绳与竖直方向的夹角α=45°. g取 10 m/s2,k=9.0×109 N·m2/C2,且A、B两小球均可视为点电荷.求:(1)A、B两球间的静电力的大小;(2)A球的质量.
答案:(1)0.02 N　(2)2×10-3 kg