物理必修 第三册第二节 库仑定律课文配套ppt课件

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一、点电荷　影响静电力的因素1．填一填(1)点电荷：如果一个带电体本身的大小比它与其他带电体的距离___得多，电荷在带电体上的具体分布情况可以______，这个带电的点称为点电荷。(2)点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实际_______ (选填“存在”或“不存在”)。(3)探究电荷间作用力的大小跟距离之间的关系电荷量不变时，电荷间的距离增大，作用力_____；距离减小，作用力_____。(4)探究电荷间作用力的大小跟电荷量之间的关系：电荷间距离不变时，电荷量增大，作用力_____；电荷量减小，作用力______。
2．判一判(1)点电荷就是元电荷。( )(2)两个带电荷量不变的点电荷间的距离越大，它们间的相互作用力就越小。( )(3)两带电体间的静电力只与电荷量的大小有关。( )3．想一想如图，O是一带正电的物体，把系在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。利用此装置探究影响电荷间相互作用力的因素。在本实验中，电荷间相互作用力的大小与悬线偏离竖直方向的夹角大小有什么关系？提示：悬线偏离竖直方向的夹角越大，说明二者的相互作用力越大；反之则越小。
9.0×109 N·m2/C2
探究(一)　　对点电荷的理解与应用 [重难释解]1．点电荷是理想化模型只有电荷量，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如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。
3．注意区分点电荷与元电荷(1)元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值。(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它一定是元电荷的整数倍。
[多选]下列关于点电荷的说法正确的是 (　　)A．两个带电体无论多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两个带电体就可以看作点电荷B．一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看作点电荷C．一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看作点电荷D．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理解析：无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的大小时，带电体本身的大小对于所研究的问题影响很小，可把带电体看作点电荷，选项A正确，而选项C错误；尽管带电体很小，但两带电体相距很近，以至　于本身的大小和形状对问题的影响不能忽略，两带电体也不能被看作点电荷，选项B错误；两个带电金属小球，若离得很近，两球所带的电荷在静电力作用下会分布不均，电荷的分布影响到静电力的大小，若带同种电荷，相互排斥，等效的点电荷间距大于球心距离；若带异种电荷，相互吸引，等效的点电荷间距小于球心距离，因此，选项D正确。
[素养训练]1．(2023·广东1月学考)关于点电荷，下列说法正确的是(　　)A．点电荷是一种理想模型B．质量小的带电体就是点电荷C．电量少的带电体就是点电荷解析：点电荷是一种理想模型，实际不存在，A正确；当电荷的形状、大小和电荷量对所研究问题的影响可以忽略时，就可以看成点电荷，跟其质量大小和电量多少没有关系，B、C错误。答案：A　
2．下列关于点电荷的说法正确的是(　　)A．任何带电球体，都可看成电荷全部集中于球心的点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C．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D．一切带电体都可以看成是点电荷解析：能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定，若它的体积和形状对研究问题的影响可忽略不计，就可以将其看成点电荷，故选项C正确。答案：C
探究(二)　　对库仑定律的理解 [问题驱动]电荷间作用力的大小与距离、电荷量的关系[选自鲁科版新教材“实验与探究”](1)探究电荷间作用力的大小与距离的关系。如图所示，把两个完全相同、带同种电荷的小球挂在等长绝缘细线下端，观察细线相对竖直方向的偏离角度(角度越大，静电力越大)。增大两细线悬点之间的距离，观察细线偏离角度有什么变化。提示：增大两细线悬点之间的距离，细线偏离角度将减小。
(2)探究电荷间作用力的大小与电荷量的关系。保持绝缘细线悬点位置不变，同时增加或减少两小球的电荷量(如用带电棒同时接触两球)，再观察细线偏离的角度，可得出什么结论？提示：同时增加或减少两小球的电荷量时，细线偏离的角度将增大或减小，由此可知，两小球所带电荷量越大，两电荷间静电力越大。　　　　
[重难释解]1．静电力的确定(1)大小计算：利用库仑定律计算静电力时不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1和q2的绝对值即可。(2)方向判断：利用同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断。2．两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律不论电荷量大小如何，两点电荷间的库仑力大小总是相等的。3．库仑定律的适用范围(1)库仑定律只适用于能看成点电荷的带电体之间的相互作用。(2)两个形状规则的均匀球体相距较远时可以看作点电荷；相距较近时不能看作点电荷，此时球体间的作用力会随着电荷的分布而变化。
[素养训练]1．如图所示的实验装置为库仑扭秤。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电荷量q的关系。这一实验中用到了下列哪些方法 (　　)①微小量放大法　②极限法　③控制变量法　④逐差法A．①② B．①③C．③④ D．②④
解析：A和C之间的作用力使悬丝扭转，作用力的大小体现在扭转角度的大小上，此处用到了微小量放大法；研究作用力时，保持距离和电荷量中的一个量不变，改变另一个量，体现了控制变量法，故B符合题意。答案：B
2．两个半径相等体积不能忽略的金属球相距为r，它们带有等量同种电荷q时，相互间的库仑力为F1；若距离不变，它们带有等量异种电荷q时，库仑力为F2，则两力大小的关系是 (　　)A．F1＞F2 B．F1＜F2C．F1＝F2 D. 无法确定
3．如图，带电荷量分别为qa、qb、qc的小球，固定在等边三角形的三个顶点上，qa所受库仑力的合力F方向垂直于qa、qb的连线，则(　 )A．qb、qc异号，且qc＝2qbB．qa、qb异号，且qb＝2qaC．qa、qc同号，且qc＝2qaD．qa、qb同号，且qb＝2qa
探究(三)　　库仑定律的应用 [重难释解](1)分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时，方法仍然与解决力学中物体的平衡问题的方法一样，具体步骤：①确定研究对象；②进行受力分析；③建立坐标系；④列方程F合＝0，正交分解，∑Fx＝0，∑Fy＝0；⑤求解方程。
(2)三个自由点电荷的平衡问题。①条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反。②规律：“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；“两同夹异”——正负电荷相互间隔；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
[选自鲁科版新教材课后习题]两个带正电荷的小球，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相距l。如果引入第三个小球，恰好使得三个小球只在它们相互之间的静电力作用下处于平衡状态，第三个小球应带何种电荷，放在何处，电荷量又是多少？
[迁移·发散]上例中，若把两个带正电的小球固定，其他条件不变，则结果如何？
如图所示，在A、B两点分别放置点电荷Q1＝2×10－14 C和Q2＝－2×10－14 C，在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2 m。如果有一个电子静止在C点，则它所受的库仑力的大小和方向如何？
答案：8.0×10－21 N　方向平行于AB向左
[素养训练]1．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＋3q和－q，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，则两球间的库仑力大小为 (　 )
2．(2023·广东1月学考)如图所示，光滑绝缘的水平桌面的同一直线上，放置三个可视为点电荷的小球M、N和P，其中M和N固定，带电量分别为＋q1和－q2，若小球P能保持静止，则(　　)A．P一定带正电，q1＝q2B．P一定带正电，q1>q2C．P可能带正电，q1＝q2D．P可能带正电，q1>q2
一、培养创新意识和创新思维1．[选自人教版新教材课后习题]两个分别用长13 cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同小球(可看作 质点)，带有同种等量电荷。由于静电力F的作用，它们之间的距离为10 cm。已测得每个小球的质量是0.6 g，求它们各自所带的电荷量。g取10 m/s2。　
答案：5.3×10－8 C