第2節(jié)電荷間的相互作用學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1.知道點(diǎn)電荷，知道點(diǎn)電荷是一種理想化模型(難點(diǎn))2.知道驗(yàn)電器的構(gòu)造和工作原理3.了解電荷間的相互作用規(guī)律，掌握庫(kù)侖定律，會(huì)利用庫(kù)侖定律計(jì)算真空中靜止的兩點(diǎn)電荷間的相互作用力(重點(diǎn))點(diǎn) 電 荷電 荷 量 及 其 檢 驗(yàn)1電荷量(1)定義：物體所帶電荷的多少(2)單位：在國(guó)際單位制中，電荷量的單位是庫(kù)侖，符號(hào)是C.2點(diǎn)電荷(1)定義：用來(lái)代替帶電體的只有電荷量沒(méi)有大小的幾何點(diǎn)(2)意義：是一種理想化的模型(3)視為點(diǎn)電荷的條件：兩個(gè)帶電體之間的距離比它們自身的尺度大得多3電荷量的檢驗(yàn)(1)驗(yàn)電器用途：檢驗(yàn)物體是否帶電，并能粗略判斷所帶電荷量的多少(2)驗(yàn)電器構(gòu)造：一根一端裝有光滑金屬球的金屬桿通過(guò)橡膠塞插入玻璃瓶?jī)?nèi)，在桿的下端連上兩片金屬箔，如圖121所示圖121(3)驗(yàn)電器原理：當(dāng)帶電體接觸金屬球時(shí)，帶電體上的電荷轉(zhuǎn)移到金屬球上，然后傳到金屬箔上，使金屬箔也帶同種性質(zhì)的電荷由于同性電荷相斥，使兩片金屬箔，張開(kāi)一定的角度金屬箔張開(kāi)角度的大小，反映了帶電體所帶電荷的多少1體積很小的帶電體都能看成點(diǎn)電荷()2帶電體之間的相互作用力與電荷量的多少有密切關(guān)系()3帶電體接觸驗(yàn)電器的金屬球時(shí)，使金屬球和金屬箔帶異種電荷()4帶電體靠近驗(yàn)電器的金屬球時(shí)，使金屬球和金屬箔帶同種電荷()現(xiàn)實(shí)生活中是否存在點(diǎn)電荷？【提示】不存在1點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷是沒(méi)有大小和形狀，且具有電荷量的理想化模型實(shí)際并不存在，它只是為了研究問(wèn)題方便而人為抽象出來(lái)的2帶電體視為點(diǎn)電荷的條件帶電體間的距離比它們自身尺度的大小大得多，以至帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)，這樣的帶電體就可以視為點(diǎn)電荷忽略形狀、大小等次要因素，只保留對(duì)問(wèn)題起關(guān)鍵作用的電荷量，這樣的處理會(huì)使問(wèn)題大為簡(jiǎn)化，對(duì)結(jié)果又沒(méi)有太大的影響，因此物理學(xué)上經(jīng)常用到此方法一個(gè)帶電體能否看成點(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確定1關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說(shuō)法中正確的是()A點(diǎn)電荷就是體積足夠小的電荷B點(diǎn)電荷是電荷量和體積都很小的帶電體C體積大的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷D當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對(duì)它們之間相互作用力的影響可忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體可看成點(diǎn)電荷【解析】帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不能以體積大小，帶電荷量多少而論只要在測(cè)量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀、大小等因素的影響可以忽略，即可視為點(diǎn)電荷故D正確【答案】D2下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說(shuō)法，正確的是()A點(diǎn)電荷一定是電量很小的電荷B點(diǎn)電荷是一種理想化模型，實(shí)際并不存在C只有體積很小的帶電體，才能作為點(diǎn)電荷D體積很大的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷【解析】點(diǎn)電荷是一種理想化模型，實(shí)際不存在，帶電體能否看做點(diǎn)電荷，并不是由帶電體的大小及帶電量大小決定，而是看其形狀和大小對(duì)所研究的問(wèn)題的結(jié)果的影響是否可以忽略，故B正確【答案】B3關(guān)于點(diǎn)電荷，下列表述正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152010】A任何帶電體都能看作點(diǎn)電荷B點(diǎn)電荷是實(shí)際帶電體的理想化模型C只有帶電量很小的帶電體才能看作點(diǎn)電荷D只有質(zhì)量很小的帶電體才能看作點(diǎn)電荷【解析】帶電體能否被看做點(diǎn)電荷，決定于帶電體的大小、形狀、電荷量分布等對(duì)所研究問(wèn)題的影響是否可以忽略不計(jì)并不是體積小的就可以視為點(diǎn)電荷，而體積大的就不能視為點(diǎn)電荷，在研究的問(wèn)題里面，只要形狀、體積等因素的影響可以忽略就可以視為點(diǎn)電荷故選項(xiàng)B正確【答案】B突出主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，來(lái)簡(jiǎn)化研究的問(wèn)題，是物理學(xué)中常用的研究方法.庫(kù) 侖 定 律1內(nèi)容：在真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷間相互作用的庫(kù)侖力跟它們電荷量的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線(xiàn)上2適用條件：適用于真空中靜止的兩個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)可以視為點(diǎn)電荷的兩個(gè)帶電體間也可用庫(kù)侖定律3公式：F電k，k稱(chēng)為靜電力常量4靜電力常量：k9.0109_Nm2/C2.1兩個(gè)帶電小球即使相距非常近，也能用庫(kù)侖定律計(jì)算庫(kù)侖力的大小()2庫(kù)侖定律可適用于任何兩帶電體之間的相互作用()3相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷，不論它們的電荷量是否相等，它們之間的庫(kù)侖力大小一定相等()微觀帶電粒子之間既有庫(kù)侖力又有萬(wàn)有引力且它們都與距離的二次方成反比，但我們?yōu)槭裁赐挥?jì)萬(wàn)有引力呢？【提示】如氮原子中電子和原子核之間，分別求其萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力，結(jié)果庫(kù)侖力是萬(wàn)有引力的1039倍，萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于庫(kù)侖力，所以可以忽略不計(jì)1庫(kù)侖定律的適用條件(1)真空中，在空氣中可認(rèn)為近似適用在其他介質(zhì)中不是沒(méi)有庫(kù)侖力，而是庫(kù)侖力不滿(mǎn)足F電k.(2)點(diǎn)電荷非點(diǎn)電荷間也存在庫(kù)侖力，只是公式中的距離無(wú)法確定2庫(kù)侖定律公式的應(yīng)用(1)計(jì)算庫(kù)侖力的大?。翰灰獙⒈硎倦娦缘姆?hào)代入公式計(jì)算，只將電荷量的絕對(duì)值代入即可(2)判斷庫(kù)侖力的方向：由同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引進(jìn)行判斷(3)作用特點(diǎn)：庫(kù)侖力具有力的共性，例：兩點(diǎn)電荷間的相互作用力也遵循牛頓第三定律(4)單位：代入數(shù)值時(shí)，各量必須采用國(guó)際單位4關(guān)于庫(kù)侖定律的公式F電k，下列說(shuō)法正確的是()A當(dāng)真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離r時(shí)，它們之間的靜電力F0B當(dāng)真空中的兩個(gè)電荷間的距離r0時(shí)，它們之間的靜電力FC當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離r時(shí)，庫(kù)侖定律的公式就不適用了D當(dāng)兩個(gè)電荷之間的距離r0時(shí)，電荷不能看成是點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律的公式就不適用了【解析】r時(shí)，電荷可以看做點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律的公式適用，由公式可知，它們之間的靜電力F0；r0時(shí)，電荷不能看成點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律的公式就不適用了【答案】A5如圖122所示，兩個(gè)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，電荷量均為Q，兩球間的靜電力為下列選項(xiàng)中的哪一個(gè)() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：181520011】圖122A等于kB大于kC小于kD等于k【解析】?jī)汕蜷g距和球本身大小差不多，不符合簡(jiǎn)化成點(diǎn)電荷的條件，因?yàn)閹?kù)侖定律的公式計(jì)算僅適用于點(diǎn)電荷，所以不能用該公式計(jì)算我們可以根據(jù)電荷間的相互作用規(guī)律作一個(gè)定性分析由于兩帶電體帶等量異種電荷，電荷間相互吸引，因此電荷在導(dǎo)體球上的分布不均勻，會(huì)向正對(duì)的一面集中，電荷間的距離就要比3r小由庫(kù)侖定律知，靜電力一定大于k，電荷的吸引不會(huì)使電荷全部集中在相距為r的兩點(diǎn)上，所以靜電力也不等于k，正確選項(xiàng)為B.【答案】B6.如圖123所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a和b，其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，將它們固定于絕緣支座上，兩球心間的距離l為球半徑的3倍若使它們帶上等量異種電荷，使其電荷量的絕對(duì)值均為Q，那么關(guān)于a、b兩球之間的萬(wàn)有引力F引和庫(kù)侖力F庫(kù)的表達(dá)式正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152012】圖123AF引G，F(xiàn)庫(kù)kBF引G，F(xiàn)庫(kù)kCF引G，F(xiàn)庫(kù)kDF引G，F(xiàn)庫(kù)k【解析】雖然兩球心間的距離L只有其外半徑r的3倍，但由于其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，兩球殼可看作質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點(diǎn)，因此，可以應(yīng)用萬(wàn)有引力定律；而本題中由于a、b兩球殼所帶異種電荷相互吸引，使它們各自的電荷分布不均勻，即相互靠近的一側(cè)電荷分布比較密集，又因兩球心間的距離L只有其外半徑r的3倍，不滿(mǎn)足L遠(yuǎn)大于r的要求，故不能將兩帶電球殼看成點(diǎn)電荷，所以不能應(yīng)用庫(kù)侖定律，D正確【答案】D庫(kù)侖定律只適用于點(diǎn)電荷，當(dāng)兩球間距離太小時(shí)，不能當(dāng)點(diǎn)電荷處理，只能根據(jù)相互作用特點(diǎn)定性討論.