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2019-2020年高中物理 1.2《庫(kù)倫定律》學(xué)案 新人教版選修3-1 一、學(xué)習(xí)目標(biāo): 1．掌握庫(kù)侖定律，要求知道點(diǎn)電荷的概念，理解庫(kù)侖定律的含義及其公式表達(dá)，知道靜電力常量． 2．會(huì)用庫(kù)侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算． 3．知道庫(kù)侖扭秤的實(shí)驗(yàn)原理． 二、學(xué)習(xí)重點(diǎn)：電荷守恒定律 學(xué)習(xí)難點(diǎn)：電荷基本性質(zhì)與電荷守恒定律的理解及應(yīng)用。 三、知識(shí)連接： 電荷間的相互作用力：同種電荷相排斥、異種電荷相吸引。 四、學(xué)習(xí)過(guò)程： （一）探究電荷之間的相互作用力的因素：(參見課本圖1.2－1)． 由探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程可知，影響兩電荷之間相互作用力的因素： 1． ，2． ． （二）庫(kù)侖定律： 1.內(nèi)容表述： 2.公式： 3.公式中K表示： 、K= 4.適用條件： ， . 注意：（1）容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是：只要體積小就能當(dāng)點(diǎn)電荷，這一點(diǎn)在學(xué)習(xí)中應(yīng)結(jié)合實(shí)例予以糾正。在實(shí)際問(wèn)題中只有當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大的多，以至于帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，帶電體才可以視為點(diǎn)電荷。 （2）庫(kù)侖定律只適用于真空，也可近似地用于氣體介質(zhì)，為了排除其他介質(zhì)的影響，將實(shí)驗(yàn)和定律約束在真空的條件下． （4）靜電力同樣具有力的共性，遵循牛頓第三定律，遵循力的平行四邊形定則． （3）帶電小球可等效看成電量都集中在球心上的點(diǎn)電荷． r r r （5）如果兩個(gè)帶電體是均勻帶電球體，那么距離r是指兩球心之間的距離。但如果電荷分布不均時(shí)勻庫(kù)侖定律則不適用。 【例如：】半徑為r 的金屬球，其邊緣相距r ，現(xiàn)使兩球帶上等量的同種電荷Q，設(shè)兩電荷Q間的庫(kù)侖力大小為F，則F等于嗎？ 5.點(diǎn)電荷間庫(kù)侖力的作用方向在 ，而具體方又如何判斷呢： ※（三）庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)（1785年，法國(guó)物理學(xué)家．庫(kù)侖） 庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)原理：庫(kù)侖的扭秤是由一根懸掛在細(xì)長(zhǎng)線上的輕棒和在輕棒兩端附著的兩只平衡球構(gòu)成的。當(dāng)球上沒(méi)有力作用時(shí)，棒取一定的平衡位置。如果兩球中有一個(gè)帶電，同時(shí)把另一個(gè)帶同種電荷的小球放在它附近，則會(huì)有電力作用在這個(gè)球上，球可以移動(dòng)，使棒繞著懸掛點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到懸線的扭力與電的作用力達(dá)到平衡時(shí)為止。因?yàn)閼揖€很細(xì)，很小的力作用在球上就能使棒顯著地偏離其原來(lái)位置，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與力的大小成正比，距離倒數(shù)的平方正比于角度，也就是說(shuō)距離倒數(shù)的平方乘以角度應(yīng)為常數(shù)（做圖很容易看出關(guān)系），也就是說(shuō)力與距離倒數(shù)的平方正比。同理，當(dāng)距離一定時(shí)，只改變小球所帶的電量可驗(yàn)證力與兩小球所帶電量的乘積成正比。 實(shí)驗(yàn)技巧：（1）.小量放大．（2）．電量的確定． （四）典型例題： 1. 試比較電子和質(zhì)子間的庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力．已知電子的質(zhì)量m1=9.1010-31kg，質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.6710-27kg．電子和質(zhì)子的電荷量都是1.6010-19C． 可以看出，萬(wàn)有引力公式和庫(kù)侖定律公式在表面上很相似，表述的都是力，這是相同之處；它們的實(shí)質(zhì)區(qū)別是：首先萬(wàn)有引力公式計(jì)算出的力只能是 力，絕沒(méi)有 力．其次，由計(jì)算結(jié)果看出，電子和質(zhì)子間的萬(wàn)有引力比它們之間的靜電引力小的很多，因此在研究微觀帶電粒子間的相互作用時(shí)，主要考慮 力，忽略 力。 2.參考P7例2完成課后“問(wèn)題與練習(xí)”的第4小題。（注意需用到力的平行四邊形定則）。 可以看出當(dāng)一個(gè)點(diǎn)電荷受到多個(gè)點(diǎn)電荷的作用時(shí)，可以根據(jù)力的獨(dú)立作用原理進(jìn)行力的合成和分解并進(jìn)行矢量運(yùn)算. 五、小結(jié)：（請(qǐng)大家自行總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容） v 對(duì)于庫(kù)侖定律需要強(qiáng)調(diào)的是： v （1）點(diǎn)電荷的電性有正負(fù)之分，但在計(jì)算靜電力的大小時(shí)，可用所帶電量的絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算．根據(jù)電荷之間的電荷異同來(lái)判斷是吸引力還是斥力. v （2）在兩點(diǎn)電荷之間距離接近為零時(shí)，由于兩個(gè)點(diǎn)電荷已經(jīng)失去了點(diǎn)電荷的前提條件，因此不能根據(jù)庫(kù)侖定律得到庫(kù)倫力無(wú)窮大的結(jié)論． v （3）當(dāng)一個(gè)點(diǎn)電荷受到多個(gè)點(diǎn)電荷的作用，可以根 據(jù)力的獨(dú)立作用原理進(jìn)行力的合成分解并進(jìn)行矢量運(yùn)算. 六、過(guò)關(guān)訓(xùn)練： 1． 下列說(shuō)法正確的是（ ） A、元電荷就是質(zhì)子 B、點(diǎn)電荷是很小的帶電體 C、摩擦起電說(shuō)明電荷可以創(chuàng)造 D、庫(kù)侖定律適用于在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間相互作用力的計(jì)算 2 、 電荷量分別為q1 、q2的兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距r時(shí)相互作用力為F，則 A、如果q1 、q2 恒定，當(dāng)距離變?yōu)閞/2 時(shí)，作用力將變?yōu)?F B、如果其中一個(gè)電荷的電荷量不變，而另一個(gè)電荷的電荷量和它們之間的距離都減半時(shí)，作用力變?yōu)?F C、如果它們的電荷量和距離都加倍，則作用力不變 D、如果它們的電荷都加倍，距離變?yōu)閞時(shí)，作用力變?yōu)?F 3．真空中有兩個(gè)相同的帶電金屬小球A和B（可視為點(diǎn)電荷），相距為r，帶電量分別為+q和+2q，它們之間相互作用力的大小為F．有一個(gè)不帶電的金屬球C，大小跟A、B相同，當(dāng)C先跟A接觸后再跟B小球接觸時(shí)，A的電量為 ，B的電量為 ；再將A、B間距離變?yōu)?r，那么A、B間的作用力的大小為： 4.如圖所示，A、B、C三點(diǎn)在一條直線上，各點(diǎn)都有一個(gè)點(diǎn)電荷，它們所帶電量相等．A、B兩處為正電荷，C處為負(fù)電荷，且BC=2AB．那么A、B、C三個(gè)點(diǎn)電荷所受庫(kù)侖力的大小之比為________． 5、 有A、B兩個(gè)帶電小球（可視為點(diǎn)電荷），電荷分別為和q1=q、q2=9q,相距0.4m，如果引入第三個(gè)小球C，正好使第三個(gè)小球都處于止?fàn)顟B(tài)，則C小球應(yīng)帶什么電，應(yīng)放在離A球多遠(yuǎn)處？且C球所帶電荷量為多少 ？ (提示：C求平衡時(shí)所受合力為0；可設(shè)C的電量為Q) 七、當(dāng)堂檢測(cè) 1、關(guān)于點(diǎn)電荷，下列說(shuō)法正確的是：（ ） A、它是一個(gè)帶有電荷的幾何點(diǎn)； B、它自身不一定很小，所帶電荷不一定很少； C、體積小于1mm3的帶電體就是點(diǎn)電荷； D、體積大的帶電體，只要滿足一定的條件也可以看成點(diǎn)電荷。 2、兩個(gè)完全相同的金屬球A和B，帶異號(hào)不等量電荷，相隔一定距離，庫(kù)侖力為F；把兩球相互接觸后再放回原處，則兩球間的庫(kù)侖力將：（ ） A、減小 B、增大 C、不變 D、以上情形都有可能 3、真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1和Q2，距離為R，當(dāng)Q1增大到2倍時(shí)，Q2減為原來(lái)的1/3，而距離增大到原來(lái)的3倍，電荷間的庫(kù)侖力變?yōu)樵瓉?lái)的：（ ） A、4/9 B、4/27 C、8/27 D、2/27 4.請(qǐng)完成P9課后“問(wèn)題與練習(xí)”第2題和第5題 （第2題） (第5題) 課后反思：