1、第二节 点电荷间的相互作用 触类旁通合作探究自主预习目标导航预习导引 学习目标 1.理解库仑定律的含义和表达式,知道静电力常量.2.了解库仑定律的适用条件,学习用库仑定律解决简单的问题.重点难点 重点:库仑定律的理解.难点:带电体可看做点电荷的条件.触类旁通合作探究自主预习目标导航预习导引二一一、点电荷 1.电荷间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.2.当带电体的大小比所研究问题中涉及的距离小得多时,带电体的形状和电荷的分布都无关紧要了.这时,它就可以被看做一个带电荷的点,即点电荷.预习交流1 用毛皮轻轻摩擦橡胶棒并使其接触悬挂着的小球,再用毛皮轻轻摩擦橡胶棒并使其靠近这个小球
2、,结果小球被排斥开.怎么解释这个实验现象呢?答案:用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,当与小球接触后,小球也带负电,再让带同种电荷的橡胶棒去靠近小球,根据同种电荷相互排斥的原理可知,它将被排斥开.触类旁通合作探究自主预习目标导航二一预习导引二、点电荷间相互作用的规律 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,跟它们所带电荷量的乘积成正比,跟它们之间距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.公式:,k是静电力常量.适用条件:真空中,点电荷.预习交流2 有人认为,由知,当r0时,F.你认为这一结论正确吗?为什么?答案:这一结论不正确.从物理角度分析,该结论是错误的.因为当r0时,带电体不能看做点电荷,库
3、仑定律已不再适用,当然也就不能用该公式来计算库仑力的大小了.F=k122F=122触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解一、点电荷 1.带电体能够看成点电荷的条件 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的相互作用力的影响可忽略不计时,这样的带电体就可以看做点电荷.2.严格地说,点电荷是一个理想模型,实际上是不存在的.3.电荷间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.二一触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解【例1】以下关于点电荷的说法,正确的是()A.只有体积很小的物体才能作为点电荷 B.体积很大的物体一定不能看做
4、点电荷 C.点电荷一定是电荷量很小的电荷 D.体积很大的带电体有时也能看做点电荷解析:在研究带电体间的相互作用时,如果带电体本身的大小远小于它们之间的距离,带电体本身的大小对我们所讨论的问题影响甚小,相对来说可把带电体视为一几何点,并称它为点电荷.但点电荷本身的体积不一定很小,它所带的电荷量也可以很大.点电荷这个概念与力学中的“质点”类似,综上所述,只有选项D正确.答案:D 二一触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解1.关于点电荷的说法正确的是()A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷 B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C.当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可
5、忽略时,这两个带电体可看成点电荷 D.一切带电体都可以看成是点电荷解析:此题考查点电荷这个概念.带电体能否被看做点电荷是由两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响是否可忽略决定的,与带电体的大小、形状无关.答案:C 二一触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解2.下列关于点电荷的说法中,正确的是()A.体积大于1 cm3的带电体不能视为点电荷 B.点电荷是一个带有电荷的点 C.点电荷所带的电荷量很少 D.实际的带电体看做点电荷处理不需要任何条件解析:点电荷是一个理想化的模型,只有当带电体的大小和形状对带电体间的作用力的影响可以忽略不计时,才能将带电体视为点电荷,与带电体的大小
6、和所带电荷量的多少无关.答案:B二一触类旁通合作探究自主预习二一知识精要迁移应用典题例解1.库仑定律:真空中两个静止点电荷间的相互作用力跟它们所带电荷量的乘积成正比,跟它们之间的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.公式为.若公式中各物理量单位均采用国际单位制,即力F用N,距离r用m,电荷量q用C,则静电力常量k=9.0109 Nm2/C2.2.几点说明:(1)库仑定律适用于求真空中两个静止点电荷之间的作用力.(2)两点电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律.即两点电荷之间的相互作用力总是大小相等、方向相反,并且在同一条直线上.F=k122触类旁通合作探究自主预习二一知识精要迁移
7、应用典题例解(3)库仑力的方向根据电荷间的相互作用规律判断.(4)系统中有多个点电荷时,任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律,计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的静电力,然后再按平行四边形定则求其矢量和.3.两个完全相同的金属球接触后电荷平均分配,如果两金属球接触前带异种电荷,则接触后电荷先中和再平分.触类旁通合作探究自主预习二一知识精要迁移应用典题例解【例2】真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球A和B(A、B均可看做点电荷),分别固定在两处,两球间静电力为F,一个不带电的同样的金属小球C先和A接触,再与B接触,然后移开C后,则A、B球间的静电力变为 F,若再使A、
8、B间距离增大一倍,则它们间的静电力又为 F.解析:设 A、B 两球所带电荷量分别为 q、-q,相距为 r,那么它们之间的库仑力 F=k22,是引力.用球 C 接触 A 时,A、C 球所带电荷量均为2(相同两物体电荷平均分配);再用球 C 接触球 B 时,B、C 球所带电荷量均为-4(先中和后平均分配);移开 C 球后,A、B 间的库仑力为 F=2 4 2=282=18F,为引力.当 A、B 球间距离变为 2r 时库仑力为 F=28(2)2=132F,为引力.答案:18 132触类旁通合作探究自主预习二一知识精要迁移应用典题例解触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解二一1.在真空中有两
9、个带电小球所带电荷量分别是Q1和Q2,则()A.电荷量大的小球受到的库仑力大 B.电荷量小的小球受到的库仑力大 C.两小球受到库仑力大小相等 D.只有电荷量相等时库仑力才相等解析:由牛顿第三定律可知两带电小球所受到的库仑力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,因此,只有选项C正确.答案:C触类旁通合作探究自主预习知识精要迁移应用典题例解二一2.三个完全相同的金属球A、B、C,其中C不带电,A、B带有同种等量电荷,相隔一定距离,两球之间相互作用力的大小为F,现将C先后与A、B球接触后再移开,这时A、B两球之间的作用力大小为()A.18FB.14FC.38FD.F触类旁通合作探究自主预习知识精要
10、迁移应用典题例解二一解析:设 A、B 两球所带电荷量为 q,相距为 r,则它们之间的库仑力 F=22,是斥力.用 C 球接触 A 球时,A、C 两球将 A 球所带电荷量平分,各为2.再用 C 球接触 B 球时,B、C 两球又将电荷量平分,即 B、C 两球各带2+2=34q.这时 A、B 两球之间的作用力大小 F=2 34 2=38 22=38F,选项 C 正确.答案:C 触类旁通合作探究自主预习案例探究方法规律控制变量法在探究静电力大小实验中的应用 如图,O是一带正电的物体,把系在丝线上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.进行实验并思考:思悟升
11、华触类旁通合作探究自主预习案例探究方法规律(1)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?答案:由小球平衡条件知mgtan=F,越大,F就越大.思悟升华触类旁通合作探究自主预习案例探究方法规律(2)在电荷量不变的情况下,探究电荷间作用力与电荷间距离的关系时,怎样操作?得到的结论是什么?答案:把同一带电小球先后挂在P1、P2、P3距离逐渐变远的位置上,发现夹角变小,得出F随电荷间距离的增大而减小的结论.(3)在电荷间距离不变的情况下,探究电荷间作用力与电荷量的关系时,怎样操作?结论是什么?答案:把小球挂在某一固定位置上,增大或减小它所带的电荷量,比较的大小,得出电
12、荷间的作用力随电荷量的增大而增大的结论.思悟升华触类旁通合作探究自主预习案例探究方法规律探究某几个物理量x、y、z之间的大小关系时,可先控制除x、y以外的z物理量相同,通过实验探究x、y之间的关系;再控制y不变,探究x、z间的关系,从而得出x与y和z的关系.思悟升华触类旁通合作探究自主预习案例探究方法规律思悟升华1.上述实验未能直接显示静电力F的大小,通过小球平衡时F=mgtan,观察的大小间接显示F随带电体间距离r大小的关系和带电体所带电荷量q的大小关系,关键在于对带电体进行受力分析,由平衡条件得出F=mgtan 关系.2.控制变量法的实质就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制,使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化.例如探究加速度与质量和力的关系,探究静电力和电荷量及带电体间距离的关系等诸多实验都用到了控制变量法.
