第一章 靜電場(chǎng) 2庫(kù)侖定律 課前預(yù)習(xí) 探究影響電荷間相互作用力的因素 mgtan 變大 變小 變小 變大 變大 變小 距離 電荷量 1 庫(kù)侖力電荷間的 也叫做靜電力 2 點(diǎn)電荷 1 點(diǎn)電荷是只有電荷量 沒(méi)有 的理想化的模型 類(lèi)似于力學(xué)中的 實(shí)際并不存在 2 特點(diǎn) 帶電體間的距離比它們自身的大小 帶電體的形狀 大小及電荷分布狀況對(duì)電荷間的 的影響可以忽略 庫(kù)侖定律 相互作用力 大小 形狀 質(zhì)點(diǎn) 大得多 作用力 3 庫(kù)侖定律 1 內(nèi)容 真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力F的大小 與它們的電荷量q1 q2的 成正比 與它們的距離r的 成反比 作用力的方向在它們的 上 2 表達(dá)式 F 其中靜電力常量k N m2 C2 方向 在兩點(diǎn)電荷的連線上 同種電荷 異種電荷 3 適用范圍 乘積 二次方 連線 9 0 109 相斥 相吸 真空中的點(diǎn)電荷 1 實(shí)驗(yàn)裝置庫(kù)侖扭秤 如圖所示 庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn) 距離r 電荷量q F q1q2 C 想一想 用干燥的纖維布分別與兩張薄塑料片摩擦一下 然后將兩張塑料片靠近發(fā)現(xiàn)它們相互排斥 如圖 通過(guò)此現(xiàn)象說(shuō)明摩擦后的透明塑料片之間的相互作用力不是萬(wàn)有引力 試敘述你的理由 解析 理由一 透明塑料片互相排斥 而萬(wàn)有引力使物體相互吸引 顯然這種排斥力不是萬(wàn)有引力 理由二 象透明塑料片這樣質(zhì)量小的物體之間存在的萬(wàn)有引力很小 我們一般無(wú)法觀察到明顯的受力情況 而摩擦后的塑料片之間的相互作用力可以明顯觀察到 顯然不是萬(wàn)有引力 理由三 這種力的存在和大小取決于透明塑料片是否受到摩擦 萬(wàn)有引力與是否摩擦無(wú)關(guān) 因此這種力不是萬(wàn)有引力 課內(nèi)探究 嫦娥三號(hào) 月球探測(cè)器發(fā)射升空過(guò)程中由于與大氣摩擦產(chǎn)生了大量的靜電 如果這些靜電沒(méi)有及時(shí)導(dǎo)走 在研究 嫦娥三號(hào) 與地球 地球帶負(fù)電 的靜電力時(shí) 能否把 嫦娥三號(hào) 看成點(diǎn)電荷 為什么 提示 能 探究一對(duì)點(diǎn)電荷的理解 1 1 點(diǎn)電荷是理想化的物理模型點(diǎn)電荷是只有電荷量 沒(méi)有大小 形狀的理想化模型 類(lèi)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 1 一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷 要看它本身的線度是否比它們之間的距離小得多 即使是比較大的帶電體 只要它們之間的距離足夠大 也可以視為點(diǎn)電荷 2 帶電體的線度比相關(guān)的距離小多少時(shí)才能看成點(diǎn)電荷 還與問(wèn)題所要求的精度有關(guān) 在測(cè)量精度要求的范圍內(nèi) 帶電體的形狀及大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí) 帶電體就可以看成點(diǎn)電荷 特別提醒 1 從宏觀意義上討論電子 質(zhì)子等帶電粒子時(shí) 完全可以把它們視為點(diǎn)電荷 2 帶電的物體能否看成點(diǎn)電荷 有時(shí)還要考慮帶電體的電荷分布情況 D 解題指導(dǎo) 一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷 是相對(duì)于具體問(wèn)題而言的 不能單憑其大小和形狀來(lái)確定 解析 當(dāng)帶電體的大小和形狀對(duì)它們間相互作用力的影響可忽略時(shí) 這個(gè)帶電體可看作點(diǎn)電荷 帶電體能否看作點(diǎn)電荷是由研究問(wèn)題的性質(zhì)決定 與自身大小形狀無(wú)具體關(guān)系 D正確 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1 2017 安徽蚌埠五中 蚌埠十二中期中聯(lián)考 關(guān)于點(diǎn)電荷的說(shuō)法正確的是 A 點(diǎn)電荷的帶電量一定是1 60 10 19CB 實(shí)際存在的電荷都是點(diǎn)電荷C 點(diǎn)電荷是理想化的物理模型D 大的帶電體不能看成點(diǎn)電荷 C 解析 點(diǎn)電荷是將帶電物體簡(jiǎn)化為一個(gè)帶電的點(diǎn) 元電荷是電量的最小值 點(diǎn)電荷的值可以等于元電荷 也可以是元電荷的整數(shù)倍 故A錯(cuò)誤 在研究帶電體間的相互作用時(shí) 若帶電體的尺寸遠(yuǎn)小于它們之間的距離時(shí) 才可把帶電體看成點(diǎn)電荷 并不是所有電荷都可以看成點(diǎn)電荷 故B錯(cuò)誤 點(diǎn)電荷是理想化的物理模型 故C正確 大的帶電體 在間距更大的情況下 可以看成是點(diǎn)電荷 故D錯(cuò)誤 故選 C 原子結(jié)構(gòu)模型示意圖如圖所示 該模型中 電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 就像地球的衛(wèi)星一樣 觀察圖片 思考 電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由原子核對(duì)電子的萬(wàn)有引力提供的嗎 提示 原子核對(duì)電子的庫(kù)侖力提供了向心力 兩者間的萬(wàn)有引力要比庫(kù)侖力小得多 完全可以忽略不計(jì) 探究二對(duì)庫(kù)侖定律的理解 2 1 庫(kù)侖定律的適用條件 1 真空中 2 靜止點(diǎn)電荷 以上兩個(gè)條件是理想化的 在空氣中也近似成立 2 k值的確定庫(kù)侖定律中的靜電力常量k 只有在公式中的各量都采用國(guó)際單位時(shí) 才可以取k 9 0 109N m2 C2 3 靜電力的確定方法靜電力的大小計(jì)算和方向判斷一般分開(kāi)進(jìn)行 1 大小計(jì)算 利用庫(kù)侖定律計(jì)算大小時(shí) 不必將表示電性的正 負(fù)號(hào)代入公式 只代入q1 q2的絕對(duì)值即可 2 方向判斷 利用同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引來(lái)判斷 4 多個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力疊加對(duì)于兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷 其中每一個(gè)點(diǎn)電荷所受的總的靜電力等于其他點(diǎn)電荷分別單獨(dú)存在時(shí)對(duì)該電荷的作用力的矢量和 5 庫(kù)侖力是 性質(zhì)力 庫(kù)侖力是電荷之間的一種相互作用力 具有自己的特性 與重力 彈力 摩擦力一樣是一種 性質(zhì)力 同樣具有力的共性 例如兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用力也遵守牛頓第三定律 大小相等 方向相反 作用在同一直線上 在實(shí)際應(yīng)用時(shí) 與其他力一樣 受力分析時(shí)不能漏掉 對(duì)物體的平衡或運(yùn)動(dòng)起著獨(dú)立的作用 6 庫(kù)侖定律與萬(wàn)有引力定律的比較 BD 解題指導(dǎo) 解答本題應(yīng)注意兩點(diǎn) 1 兩金屬球可能帶同種電荷 也可能帶異種電荷 2 兩相同金屬球接觸后平分總電量 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2 2018 湖北華中師大附中高二上學(xué)期期末 如圖所示 三個(gè)完全相同的金屬小球a b c位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上 a和c帶正電 b帶負(fù)電 a所帶電荷量比b的小 若c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來(lái)表示 它應(yīng)是 A F1B F2C F3D F4 B 解析 小球c將受到小球a b的庫(kù)侖力 由于a的電荷量比b的小 故Fac Fbc 對(duì)球c受力分析如圖所示 根據(jù)平行四邊形定則知Fac與Fbc的合力應(yīng)偏向Fbc一側(cè) 故選B 素養(yǎng)提升 庫(kù)侖力作用下的平衡問(wèn)題 A 解析 當(dāng)Q3為負(fù)電荷 分別置于A左側(cè) A與B之間 B右側(cè)時(shí) 三者受力情況如下表所示 當(dāng)Q3為正電荷 分別置于A左側(cè) A與B之間 B右側(cè)時(shí) 三者受力情況如下表所示