第九章 静电场及其应用 2 库仑定律-2022-2023学年新教材高中物理必修第三册【金版教程】创新导学案课件PPT（人教版）

静电场及其应用 第九章 2．库仑定律 1．了解探究电荷间作用力与电荷量、电荷间距离的关系的过程。 2．知道点电荷的概念，理解库仑定律的内容、公式及适用条件。 3．了解库仑扭秤实验。 4．能应用库仑定律进行静电力的有关计算。 课前自主学习 大得多 形状 大小 带电的点 正 反 库仑 库仑扭秤 扭转的角度 二次方 完全相同 互相接触 相等 乘积 斥力 引力 远小于 矢量和 1．想一想 (1)只有体积很小或电荷量很小的带电体才可以看作点电荷吗？ 提示：不是。一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，与体积大小和电荷量大小无关。 (2)点电荷就是元电荷吗？ 提示：不是。点电荷是一种理想化的物理模型，元电荷是最小电荷量。 提示 2．判一判 (1)静电力的大小与电性没有关系。(　　) (2)相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的静电力大小一定相等。(　　) (3)两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算它们之间静电力的大小。(　　) 提示：因为当r→0时两带电小球已不能看成点电荷，库仑定律不再成立。 提示 √ √ × 课堂探究评价 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：图甲中在不同距离时小球偏转角度有何不同？说明了什么？ 提示 活动2：用一个不带电的绝缘小球与位置P1的小球接触一下(或接触M)移开，观察到什么现象？说明了什么？ 提示：不管接触位置P1的小球还是接触M之后，都会发现P1处的悬线偏角减小。因为接触带电使得接触后的带电物体电荷量减少，说明了电荷之间的作用力与电荷量有关，而且两个带电物体的电荷量越大力越大，反之力越小。 提示 活动3：图乙是库仑做实验探究点电荷之间作用力F与它们的电荷量q1、q2和它们之间距离r的定量关系的实验装置。其中F与q1、q2比较难测量，试回答可以如何测量或定量分析它们的大小？ 提示 提示 (3)静电力的确定方法 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。 2．点电荷 (1)点电荷是理想化的物理模型：点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，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 一个带电体能否看成点电荷，要看带电体的形状、大小及电荷分布状况对相互作用力的影响是否可以忽略不计。如果可以忽略不计，则带电体就可以看成点电荷。即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。 (3)易混淆的几个概念 点电荷 元电荷 小带电体 概念 忽略了大小、形状、电荷分布状况，只考虑电荷量的带电体 电子或质子所带的电荷量 体积较小的带电物体 实质 理想物理模型 最小电荷量 带电物体 联系 ①点电荷、小带电体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍；②小带电体在一定条件下可视为点电荷 答案 提示：不可以，因为两球心间的距离只有球半径的3倍，球壳本身的大小相对于两球之间的距离不能忽略。 (2)万有引力定律在物体距离很近的时候也可以使用吗？库仑定律可以类推过来吗？ 提示：万有引力定律在物体距离很近的时候也可以使用，即使两物体紧挨在一起也能使用，只是此时两物体间的距离并不为零而是两质心间的距离。库仑定律则不能类推，因为电荷的位置会变，两质心间的距离未必就是两物体电荷“中心”间的距离。 规范解答 　 　库仑力中的极限问题 (1)库仑定律适用于点电荷间的相互作用，当r→0时，带电体不能再看成点电荷，库仑定律不再适用，因此不能认为当r→0时，两带电体间的静电力趋向于无穷大。 91 9.3 解析 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 A、B两点固定有带电小球Q1、Q2，A、B连线的垂直平分线上有一点C。 活动1：如果在C点放置一个负电荷，Q1、Q2都对该负电荷有库仑力作用吗？ 提示：根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，Q1、Q2都对该负电荷有库仑力作用。 提示 活动2：如果忽略除静电力以外其他的一切力，如何求解C点负电荷受到的合力？ 提示：根据力的合成法则求解。如图所示，可以根据平行四边形定则求解。 提示 1．库仑力的特征 (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)两个点电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律，即互为作用力与反作用力的两个库仑力总是等大反向。 2．静电力的叠加 两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。 例2　如图所示，电荷量分别为＋q和＋4q的两点电荷A、B相距L，问： (1)若A、B固定，在何处