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2 庫侖定律,1.通過演示實驗,定性了解電荷之間的作用力大小與電荷量的多少以及電荷之間距離的關系。 2.知道點電荷是個理想模型,知道帶電體簡化為點電荷的條件,感悟科學研究中建立理想模型的重要意義。 3.知道庫侖定律的文字表述及其公式表達。通過靜電力與萬有引力的對比,體會自然規(guī)律的多樣性和統一性。 4.了解庫侖扭秤實驗。,1.庫侖定律 (1)內容:真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。 (2)公式:F=?? ?? 1 ?? 2 ?? 2 ,其中??是比例系數,叫作靜電力常量,??=9.0×109 N·m2/C2。 (3)庫侖定律的適用條件:真空中兩個靜止的點電荷之間。,,,,,,,·構建體系 (1)庫侖扭秤的原理:如圖所示,A和C之間的作用力使懸絲扭轉,通過懸絲扭轉的角度可以比較力的大小。 (2)電荷量的定量量度:一個帶電的金屬球與另一個不帶電的完全相同的金屬球接觸后,前者的電荷量就會分給后者一半。,,,3.靜電力的疊加原理 (1)兩個點電荷之間的作用力不會(選填“會”或“不會”)因第三個點電荷的存在而有所改變。 (2)兩個或兩個以上的點電荷對某一個點電荷的作用力,等于各點電荷單獨對這個點電荷的作用力的矢量和。,,,1.對點電荷的理解 (1)點電荷是理想化的物理模型 點電荷是只有電荷量,沒有大小、形狀的理想化模型,類似于力學中的質點,實際中并不存在。 (2)帶電體看成點電荷的條件 如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多,以至于帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響很小,就可以忽略帶電體的形狀、大小等次要因素,只保留對問題有關鍵作用的電荷量,帶電體就能看成點電荷。這樣處理會使問題大為簡化,對結果又沒有太大的影響,是物理學中經常用到的方法。,(3)點電荷只具有相對意義 點電荷是一個相對的概念,一個帶電體能否看作點電荷,是相對于具體問題而言的,不能單憑其大小和形狀確定。 另外,帶電體的線度比相關的距離小多少時帶電體才能看作點電荷,還與問題所要求的精度有關。從宏觀意義上討論電子、質子等帶電粒子時,完全可以把它們視為點電荷。,特別提醒(1)點電荷與力學中的質點類似,是在研究復雜物理問題時引入的一種理想化模型。 (2)不少物理問題都與較多的因素有關,要研究其與所有因素的關系是很困難的,抓住主要因素構建物理模型,才可以簡化研究的過程。,特別提醒(1)庫侖力和萬有引力是兩種不同性質的力,受力分析時不要混淆。 (2)在微觀帶電粒子(電子、質子、原子核和失去外層電子的離子等)的相互作用中,靜電力遠大于萬有引力。,(3)庫侖定律的應用 庫侖定律既可以計算庫侖力的大小,還可以判斷庫侖力的方向。當帶電體帶負電荷時,不必將負號代入公式中,只將電荷量的絕對值代入公式算出力的大小,再依據同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引來判斷方向。如果一個點電荷同時受到兩個或更多的點電荷的作用力,可以根據力的合成法則求合力。需要注意的是,只有各物理量都采用國際單位,k的數值才是9.0×109 N·m2/C2。,類型一,類型二,類型三,如圖所示,兩個半徑均為r的金屬球放在絕緣支架上,兩球面最近距離為r,帶等量異種電荷,電荷量為Q。關于兩球之間的靜電力,下列選項中正確的是( ),類型四,類型一,類型二,類型三,類型四,,類型一,類型二,類型三,題后反思(1)帶電體能簡化為點電荷,是應用庫侖定律的前提條件。另一個前提條件是“真空”中,一般沒有特殊說明的情況下,都可按真空來處理。 (2)求解實際帶電體間的靜電力,可以把實際帶電體轉化為點電荷,再求解庫侖力;對于不要求定量計算的實際帶電體間的靜電力,可以用庫侖定律定性分析。,類型四,類型一,類型二,類型三,類型四,類型一,類型二,類型三,設細線長為l,A的電荷量為Q。A與B處在同一水平線上,以A為研究對象,受力分析,作出受力圖,如圖所示。根據平衡條件可知,庫侖力跟重力的合力與細線的拉力等大反向,由幾何關系列式得,類型四,類型一,類型二,類型三,題后反思庫侖力的大小既與電荷量的乘積有關,又與兩點電荷間的距離有關,庫侖力的大小變化由二者共同決定。帶電物體在電場中的平衡問題,是力學問題在電場中的體現。常用的方法有解析法、圖解法、合成法、分解法、相似三角形法等。,類型四,,類型一,類型二,類型三,如圖所示,等邊三角形ABC,邊長為l,在頂點A、B處有等量異種點電荷QA、QB,QA=+Q,QB=-Q,求在頂點C處的點電荷QC所受的庫侖力。,點撥:點電荷QC在C點同時受QA、QB的作用力,遵循平行四邊形定則。,類型四,類型一,類型二,類型三,類型四,類型一,類型二,類型三,類型四,,類型一,類型二,類型三,類型四,題后反思某一帶電體同時受到多個庫侖力作用時可利用力的平行四邊形定則求出其合力,但要明確各個庫侖力的大小和方向,充分利用好幾何關系。,類型一,類型二,類型四,類型三,庫侖定律與電荷守恒定律的綜合應用 【例4】 有三個完全一樣的金屬球A、B、C,A球帶的電荷為7Q,B球帶的電荷為-Q,C球不帶電,將A、B兩球固定,然后讓C球先跟A球接觸,再跟B球接觸,最后移去C球,則A、B球間的作用力大小變?yōu)樵瓉淼亩嗌? 點撥:先根據電荷均分原理確定接觸后A、B帶的電荷,然后由庫侖定律寫出接觸前后庫侖力的表達式,問題即可求解。,類型一,類型二,類型四,類型三,,類型一,類型二,類型四,類型三,