12探究静电力.pptx
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形状大小荷分布电点荷电点质一、点电荷当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至于带电体的_、_及_对它们之间相互作用力的影响可以忽略时,这样的带电体,就可以看作带电的点,叫做_类似于力学中的_,也是一种理想化的物理模型二、库仑定律1探究点电荷之间的作用力
(1)实验装置:
如图所示偏角控制
(2)实验原理:
轻质小球的_大小反映力的大小;_变量法大小越小越大小变越小越大越大(3)实验探究:
使A、B、C带同种电荷且qBqC,使rACrAB,观察到B的偏角_C的偏角_结论:
q一定时,r越大,F_;r越小,F_.使A、B球带同种电荷,C球不带电,且保持rAB一定,让C球与B球接触后再移走C球,观察到B的偏角_结论:
r一定时,q越小,F_.总结:
电荷间相互作用F的大小与带电体的电荷量q及带电体的距离r都有关q_,r越小,则F_;反之则F越小正比反比的它们连线2库仑定律
(1)内容:
在真空中两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成_,跟它们间的距离的二次方成_;作用力的方向在_上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引点荷电
(2)公式:
Fkq1q2r2(3)适用条件:
真空中;_.(4)静电力常量:
k_Nm2/C29.0109力静电(5)库仑力:
电荷之间的作用力库仑力也称为_,它具有力的共性它与学过的重力、弹力、摩擦力是并列的,受力分析时不能漏掉;具有力的一切性质,是矢量,合成分解时遵守平行四边形定则角度二次方相同平分乘积三、库仑扭秤实验1库仑扭秤实验是通过悬丝扭转的_比较静电力F大小的实验结果发现静电力F与距离r的_成反比2库仑在实验中为研究F与q的关系,采用的是两个_的金属带电小球互相接触后,它们的电量_的方法来改变电量的,实验发现F与q1和q2的_成正比秤扭万有引力秤库仑扭平方反比【联系拓展】大家知道,英国科学家卡文迪许用_实验的方法测出了_常量,开历史先河,打开了微量观测的大门.1785年法国科学家库仑用_实验验证了静电力的_定律一、对点电荷的理解1点电荷点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化的模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在;2带电体看成点电荷的条件如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小,就可以忽略形状、大小等次要因素,只保留对问题有关键作用的电荷量,这样的处理会使问题大为简化,对结果又没有太大的影响,因此物理学上经常用到此方法说明:
一个带电体能否看作点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定3点电荷只具有相对意义点电荷是一个相对的概念,一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定例如:
一个半径为10cm的带电圆盘,如果考虑它和1m处某个电子的作用力,就完全可以把它看做点电荷;而如果这个电子离圆盘只有1mm,那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面另外,带电体的线度比相关的距离小多少时才能看做点电荷,还与问题所要求的精度有关从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时,完全可以把它们视为点电荷二、对库仑定律的理解1库仑定律的适用范围:
(1)适用于真空中两个点电荷间的相互作用
(2)在空气中库仑定律也近似成立2静电力的求解方法静电力的大小计算和方向判断一般分开进行
(1)大小计算:
利用库仑定律计算大小时,不必将表示电性的正、负号代入公式,只代入q1、q2的绝对值即可
(2)方向判断:
利用同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断3两带电球体间的库仑力的求解
(1)两个规则的均匀带电球体,相距比较远时,可以看成点电荷,也适用于库仑定律,二者间的距离就是球心间的距离,即Fkq1q2r2.
(2)两个规则的带电球体相距比较近时,不能被看做点电荷,此时两带电球体之间的作用距离会随所带电荷量的改变而改变,即电荷的分布会发生改变如图(a),带同种电荷时,由于排斥而距离变大,此时Fkq1q2r2.特别提醒:
(1)只有采用国际单位制,k的值才是9.0109Nm2/C2.
(2)当r0时,公式Fkq1q2r2不再适用三、库仑定律的应用1两点电荷间的库仑力
(1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关,跟它们的周围是否存在其他电荷无关
(2)两个电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律,与两个电荷的性质、带电多少均无关,即作用力与反作用力总是等大反向2多个点电荷的静电力叠加对于两个以上的点电荷,其中每一个点电荷所受的总的静电力等于其他点电荷分别单独存在时对该电荷的作用力的矢量和3三个点电荷的平衡问题具有以下三个特点:
(1)要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态,每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反
(2)由库仑定律的方向及二力平衡可知,三个点电荷必须在同一直线上,且同种电荷不能相邻(3)由Fkq1q2r2知,中间的异种电荷电荷量应最小,且靠近两侧电荷量较小的那一个,即“三点共线,两同夹异,两大夹小,近小远大”考点考点1点电荷的理解点电荷的理解下列关于点电荷的说法中,正确的是()A体积大的带电体一定不是点电荷B当两个带电体的形状对它们间的相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看作点电荷C点电荷就是体积足够小的电荷D点电荷是电荷量和体积都很小的带电体【解析】体能否看成点荷,不能以体大小、带电电积荷量多少而一体能否看成点荷,要依具体情电论个带电电而定,只要在量精度要求的范,体的形、大况测围内带电状小等因素的影可以忽略,即可点荷,故响视为电B正确【答案】B(双选)关于点电荷,以下说法正确的是()A一切带电体都可以看成点电荷B一个电子,不论在何种情况下均可视为点电荷C在实际中点电荷并不存在D点电荷和质点都是理想化的模型【答案】CD【解析】点荷和点是一理想模型,一体能电质种个带电否看成点荷不是看其大小,而是具体具体分析,是电应问题看的形和尺寸相互作用力的影能否忽略不因此它状对响计大的体一定不能看成点荷和小的体一定能看成点带电电带电荷的法都是的,所以本电说错误题A、B,错C、D对
(1)一体能否看做点荷取于其自身的几何形个带电电决、大小体之距离的比,体大小无状与带电间较与带电关
(2)点荷点的念似,都是理想化的模型,电与质概类它们突出的主要因素,我究了方便问题这为们研问题带来考点考点2库仑定律库仑定律的理解的理解关于库仑定律,下列说法正确的是()A库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体B根据Fkq1q2r2,当两电荷的距离趋近于零时,静电力将趋向无穷大C若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量,则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力D库仑定律和万有引力定律的表达式相似,都是平方反比定律【解析】点荷是体的理想模型,只有电实际带电带电体的大小和形荷的作用影很小,体才状对电间响时实际带电能点荷,故视为电A;错当两个“点荷电”之的距离近间趋于零,时这两个“点荷电”已相成很大的体,不能对变带电再点荷,公式视为电Fkq1q2r2已不能用于算此的计时静电力,故B;错q1和q2之的力是一相互作用力,的间静电对它们大小相等,故C;定律万有引力定律的表式相错库仑与达似,究和用的方法也很相似,都是平方反比定律,故研运D对【答案】DA、B两点电荷间的距离恒定,当其他电荷移动到A、B附近时,则A、B间相互作用的库仑力()A可能变大B可能变小C一定不变D不能确定【答案】C【解析】空中真A、B相互作用的力大小取间库仑仅仅决于A、B点荷的距离和两电间A、B点荷所荷量的乘两电带电,是否有其他点荷或其他点荷的位置无,积与电电关C正确考点考点3库仑定律与电荷守恒定律库仑定律与电荷守恒定律带有等量异种电荷完全相同的两个金属小球A和B(均可视为点电荷),相互作用力为F.现用第三个完全相同的不带电的金属小球C,先跟A接触后,再和B球接触,然后移走C,则A、B之间作用力为()A吸引力,大小为F/8B吸引力,大小为F/4C排斥力,大小为F/8D排斥力,大小为F/4【解析】由于相同的金球接后量平分,因此,属触电小球A最的量原的终电为来1/2,小球B最的量原的终电为来1/4,球的性原的性相同,所以球之的作用力两电与来电两间原的变为来1/8,且仍是吸引力,答案A正确【答案】A两个半径为R的带电金属球所带电荷量分别为q1和q2,当两球心相距3R时,两者间的静电力大小为()AFkq1q23R2BFkq1q23R2CFkq1q23R2D无法确定【答案】D【解析】本考定律的准确理解题查对库仑公式Fkq1q2r2中的r是指点荷的距离本中两电间题两带金球球心距不比球的半大很多,所以金球电属间径两带电属不能看做点荷,必考荷在球上的分布电须虑电实际当q1、q2是同荷,相互排斥,分布于最的,荷中心种电时远两侧电距离大于3R;当q1、q2是荷,相互吸引,分布于最异种电时近的,荷中心距离小于两侧电3R,如所示所以力可图静电能小于kq1q23R2,也可能大于kq1q23R2,所以D正确定律的理解必准确在解具体一定要对库仑须决问题时合情如果荷均分布在球体上,可以结实际况电匀则认为电荷集中在球心,其力的大小静电为Fkq1q23R2.如果荷分布不电均,必具体的情具体分析匀须视况考点考点4库仑定律与受力平衡库仑定律与受力平衡如下图所示,A、B是两个带等量同种电荷的小球,A固定在竖直放置的10cm长的绝缘支杆上,B静止于光滑绝缘的倾角为30的斜面上,且与A等高,若B的质量为303g,则B带电量是多少?
(取g10m/s2)【解析】因为B止于光滑的角静绝缘倾为30的斜面上且恰与A等高,设A、B之的水间平距离为L,A到地面的竖直距离为h,依据意可得:
题tan30h/L,Lh/(tan30)103cm.对B行受力分析如右所示,依据物体平衡件进图条解得力:
库仑Fmgtan300.3N依据FkQ1Q2r2,得FkQ2L2,解得QFL2k1.0106C.两个正点电荷q1与q2电量都是3C,静止于真空中,如右图相距r2m.
(1)在它们的连线AB的中点O放入正点电荷Q,求Q受的静电力;
(2)在O点放入负点电荷Q,求Q受的静电力;(3)在连线上A点的左侧C点放上负点电荷q3,q31C且AC1m,求q3所受静电力【答案】
(1)0
(2)0(3)31010N【解析】一点荷受到几点荷的力作用,当个电个电静电时可用力的立性原理求解,即用定律算每一荷的作独库仑计个电用力,就像其他荷不存在一,再求各力的矢量和电样
(1)
(2)荷问电Q受力零为(3)q3受引力F31引力与F32,方向均向右,如上所示,合力:
图为F3F31F32kq1q3r2CAkq2q3r2BCk313N31010N.考考点点5库仑定律与力学综合问题库仑定律与力学综合问题库仑定律给出了两个点电荷间作用力的大小和方向,明确了库仑力是不同于重力、弹力和摩擦力的另一种性质的力但它同样遵循力的合成与分解的平行四边形定则,产生的效果同样服从牛顿力学中的所有规律因此,对于库仑定律与力学综合问题的分析,只要把库仑力当做一个服从库仑定律的普通力来对待就可以了,其分析的思路与方法完全是力学的思路与方法这就是:
电学问题,力学方法
(1)库仑力作用下的平衡问题分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时,方法仍然与力学中物体的平衡方法一样,具体步骤是:
确定研究对象;进行受力分析;建立坐标轴;根据F合0列方程,若采用正交分解Fx0,Fy0;求解方程共线的三个点电荷平衡的规律可总结为:
两同夹一异,两大夹一小,且三个点电荷的电荷量满足:
q1q3q1q2q2q3.
(2)库仑力作用下的非平衡问题分析库仑力作用下的带电体的非平衡问题,方法与力学中相同,首先分析带电体受到的所有力,再依据牛顿第二定律Fma进行求解;对相互作用的系统,要注意灵活使用整体法与隔离法,并首先选用守恒的观点从能量的角度分析如图所示,质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑绝缘的水平直槽上,A与B间和B与C间的距离均为L,A球所带的电荷量QA8q,B球所带的电荷量QBq.若在小球C上加一水平向右的恒力F,恰好使A、B、C三个小球保持相对静止,求:
(1)外力F的大小;
(2)C球所带的电荷量QC.【解析】因为A、B、C三小球保持相止,故有个对静相同的,成的系整体,由牛第二定律有:
状态对它们组统顿F3ma对A行受力分析,可知进C的性电应与A和B相,有:
异kQCQA2L2kQAQBL2ma同理,对B行受力分析有:
进kQCQBL2kQAQBL2ma立解得:
联F72kq2L2,QC16q.
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