人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律课堂教学课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律课堂教学课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了库仑定律，目标体系构建，素养目标，课前预习反馈，知识点1，库仑力，知识点2，距离r，F∝q1q2，知识点3等内容，欢迎下载使用。

第2课时　库仑定律的应用
【课程标准】1．知道库仑定律的内容及适用条件。2．知道点电荷的概念，知道带电体看成点电荷的条件。3．了解库仑扭秤实验。4．理解库仑定律的表达式，并会计算点电荷间的静电力。
　　　电荷之间的作用力1．库仑定律的内容：________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________，与它们的距离的二次方成________，作用力的方向在它们的________上。2．静电力：电荷间的相互作用力，也叫__________。3．点电荷①定义：把带电体看作________的点。②条件：带电体的形状、________及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可________。
　　　库仑的实验1．实验装置
库仑扭秤(如图所示)
2．实验过程(1)改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与__________的关系。(2)根据两完全相同的金属球接触后所带电荷量________，改变小球带电荷量，研究静电力F与小球带电荷量q1、q2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____________。由此可得：F＝________，其中k叫作静电力常量，k＝9.0×109 N·m2/C2。
　　　静电力计算(1)两点电荷间的静电力直接应用____________计算。(2)两个或两个以上点电荷对某一电荷的作用力等于各个电荷单独对这个电荷的作用力的__________。(3)两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而________ ______。
『判一判』(1)两电荷的带电荷量越大，它们间的静电力就越大。(　　)(2)两电荷的带电荷量一定时，电荷间的距离越小，它们间的静电力就越大。(　　)(3)很小的带电体就是点电荷。(　　)
(4)两点电荷之间的作用力是相互的，其方向相反，但电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大。(　　)
『选一选』(2022·河北省唐县第一中学高二开学考试)真空中有两个相同金属小球，可视为点电荷，带电荷量分别为＋4q和－2q，固定在相距为r的两处，它们间的库仑力大小为F。两者相互接触后再放回原处，则此时两球间的库仑力大小为(　　)
『想一想』用干燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦一下，然后将两张塑料片靠近发现它们相互排斥(如图)。通过此现象说明摩擦后的透明塑料片之间的相互作用力不是万有引力，试叙述你的理由。
 解析：理由一：透明塑料片互相排斥，而万有引力使物体相互吸引，显然这种排斥力不是万有引力。理由二：像透明塑料片这样质量小的物体之间存在的万有引力很小，我们一般无法观察到明显的受力情况。而摩擦后的塑料片之间的相互作用力可以明显观察到，显然不是万有引力。理由三：这种力的存在和大小取决于透明塑料片是否受到摩擦，万有引力与是否摩擦无关，因此这种力不是万有引力。
“嫦娥四号”月球探测器发射升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电，如果这些静电没有及时导走，在研究月球上的“嫦娥四号”与地球(地球带负电)的静电力时，能否把“嫦娥四号”看成点电荷？为什么？
提示：能。因为月地之间的距离远大于带电体的线度。
1．点电荷是理想化的物理模型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．带电体看成点电荷的条件(1)一个带电体能否看成点电荷，要看它本身的线度是否比它们之间的距离小得多。即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。(2)带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，还与问题所要求的精度有关。在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷。
(1)从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时，完全可以把它们视为点电荷。(2)带电的物体能否看成点电荷，有时还要考虑带电体的电荷分布情况。
　　 　 　 (2022·上海交通大学附属中学高二上学期期中)关于点电荷，下列说法正确的是(　　)A．只有体积很小的带电体才可以看作点电荷B．只有球形带电体才可以看作点电荷C．只有带电荷量很少的带电体才可以看作点电荷D．带电体能否被看作点电荷既不取决于带电体大小，也不取决于带电体的形状
思路引导：一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状来确定。解析：当带电体的大小和形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定，与自身大小形状无具体关系，D正确。
1．(2022·内蒙古喀喇沁旗锦山蒙古族中学高二期中)下列说法正确的是(　　)A．带电体能否看成点电荷应视具体情况而定B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷C．电子和质子在任何情况下都可看成点电荷D．元电荷实质上是电子和质子本身
解析：能否把带电体看成点电荷，不在于带电体本身的大小，而在于带电体的大小、形状对所研究的问题的影响是否可忽略，研究质子内部结构时，质子不可以看做点电荷，选项B、C错误，选项A正确；元电荷是自然界存在的最小电荷量，质子和电子所带的电荷量都等于e，选项D错误。
原子结构模型示意图如图所示。该模型中，电子绕原子核做匀速圆周运动，就像地球的卫星一样。观察右图，思考：电子做匀速圆周运动所需的向心力是由原子核对电子的万有引力提供的吗？
提示：原子核对电子的库仑力提供了向心力，两者间的万有引力要比库仑力小得多，完全可以忽略不计。
1．库仑定律的适用条件(1)真空中；(2)静止点电荷。以上两个条件是理想化的，在空气中也近似成立。2．k值的确定库仑定律中的静电力常量k，只有在公式中的各量都采用国际单位时，才可以取k＝9.0×109 N·m2/C2。
3．库仑力是“性质力”库仑力是电荷之间的一种相互作用力，具有自己的特性，与重力、弹力、摩擦力一样是一种“性质力”。同样具有力的共性，例如两个点电荷之间的相互作用力也遵守牛顿第三定律——大小相等、方向相反、作用在同一直线上。在实际应用时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉，对物体的平衡或运动起着独立的作用。
4．库仑定律与万有引力定律的比较
　　　　　(多选)(2022·广东省湛江市高二上学期期末)两个分别带有电荷量绝对值为Q和3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为(　 　)
思路引导：解答本题应注意两点：(1)两金属球可能带同种电荷，也可能带异种电荷。(2)两相同金属球接触后平分总电荷量。
2．(2022·江苏海安高级中学高二阶段测试)两个完全相同的金属小球A、B(均可视为点电荷)带有等量的异种电荷，相隔一定距离，两小球之间相互吸引力的大小是F，今让第三个不带电的相同金属小球先后与A、B两小球接触后移开。这时A、B两小球之间的相互作用力的大小是(　　)
如图，已知空间中存在三个点电荷A、B、C，请思考：(1)A对C的库仑力是否因B的存在而受到影响？A、B是否对C都有力的作用？(2)如何求A、B对C的作用力？提示：(1)不受影响；是。(2)根据静电力的叠加求解。
1．两个或两个以上点电荷对某一点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。这个结论通常叫作静电力叠加原理。2．静电力具有力的一切性质，静电力叠加原理实际就是力叠加原理的一种具体表现。3．静电力的合成与分解满足平行四边形定则，如图所示。
　　　　　(多选)如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球，带电荷量分别为－q、Q、－q、Q。四个小球构成一个菱形，带电荷量都为－q的小球的连线与带电荷量为－q、Q的小球的连线之间的夹角为α。若此系统处于平衡状态，下列关系式可能正确的是(　 　)
3．(2022·陕西渭南中学检测)如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a和c带正电，b带负电，a所带电荷量的大小比b的小。若c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是(　　)A．F1 B．F2C．F3 D．F4
解析：根据“同种电荷相斥、异种电荷相吸”可以确定小球c受到a和b的库仑力Fa、Fb的方向，b的电荷量大于a的电荷量，故Fb大于Fa，Fb与Fa的合力应向右上方，为F2，故选项B正确。
库仑的实验1．实验原理如图甲所示，在细金属丝下悬挂绝缘杆，杆一端有金属小球，另一端有平衡小球，金属小球旁固定另一金属小球，两金属小球均带有一定电荷，根据同种电荷相互排斥，杆转动，扭动悬丝上端的旋钮，悬丝的扭转力矩和库仑力的力矩平衡，通过扭秤外壳的刻度读出圆心角，可测出两金属小球之间的库仑力。
 2．实验步骤(1)保持两个带电小球电荷量不变，改变距离，记录悬丝扭转的角度，寻找库仑力与距离的关系。(2)保持两个带电小球距离不变，逐渐递减固定小球的电荷量，记录悬丝扭转的角度，寻找库仑力与电荷量的关系。
　　　　　(2022·河北唐山高一下期末)如图所示，水平桌面上放置一电子秤。一绝缘支架放在电子秤上，上端固定一带电小球a，稳定后电子秤示数为F。现将另一固定于绝缘手柄一端的不带电小球b与a球充分接触后，再移至小球a正上方L处，待系统稳定后，电子秤示数为F1。把小球b移走使其恢复到不带电的状态，然后再将小球b与小球a充分接触并重新移至a球正上方L处，电子秤示数为F2，若两小球完全相同，
则下列结论正确的是(　　)A．F1＜F2　　　B．F1＞F2　　C．F1＝F2　　　D．F1、F2均小于F
1．(2022·河北省邢台市内丘中学、临城中学、南宫中学高一下学期联考)下列说法中正确的是(　　)A．点电荷是一种理想化模型，就是体积小的带电体B．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D．带电荷量Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到的静电力的3倍
解析：点电荷是一种理想化模型，带电体的大小和形状对作用力的影响可忽略时，带电体可视为点电荷，故选项A错B对；当两电荷间的距离r→0时，库仑定律已不再适用，故选项C错误；两电荷间的作用力遵守牛顿第三定律，大小相等方向相反，故选项D错。
2．(2022·全国高二专题练习)关于库仑定律的理解，下面说法正确的是(　　)A．对任何带电体之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式B．两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定大小相等、方向相反的C．只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式D．摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑一定带正电
解析：库仑定律适用于真空中静止点电荷间静电力的计算，故AC错误；两个点电荷之间的静电力，是作用力和反作用力关系，故无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的，故B正确；摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，纸屑带正电或不带电都可以，故D错误。
3．(2022·河南新乡十一中高二阶段练习)真空中有相距较近的两个带异种电荷的导体球，电荷量均为Q，球心间距离为L，则两带电导体球之间相互作用的静电力(　　)
4．(2022·全国高三专题练习)如图所示，在边长为l的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中a和b电荷量均为＋q，c和d电荷量均为－q。静电力常量为k，则a电荷受到其他三个电荷的静电力的合力大小是(　　)