第9章 培优课1 静电力作用下的平衡（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

静电场及其应用 第九章　 培优课一　静电力作用下的平衡 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课后·限时作业 [学习目标] 1.会进行静电力作用下物体的受力分析（科学思 维）.2.能够应用平衡条件解决库仑力作用下的平衡问题（科学 思维）.3.会应用牛顿运动定律结合库仑定律解决带电体的加速 运动问题（科学思维）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课堂·深度探究 考点一　同一直线上三个点电荷的平衡问题 共线的三个自由电荷的平衡问题有关特点： 1.三个自由电荷的平衡规律 “三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上； “两同夹异”——正、负电荷相互间隔； “两大夹小”——中间电荷的电荷量最小； “近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷. 2.只要其中两个点电荷平衡，第三个点电荷一定平衡，只需根 据平衡条件对其中的任意两个点电荷列式即可. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题1】如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个 点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1，q2与q3之间的距离为l2， 且每个电荷都处于平衡状态. （1）如果q2为正电荷，则q1为 　 　电荷，q3为 　 　 电荷. （1）若q2为正电荷，对q1而言，要让其平 衡，q3必为负电荷，对q2，q1和q3必为同种 电荷，q1与q3都为负电荷. 负 负 解析　空间中三个点电荷，任意一个点电荷受另外两个点电荷 的库仑力作用处于平衡状态，则这两个库仑力的矢量和为零. 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）q1、q3二者电荷量大小之比是 　　　　. 思维导引：受力分析→库仑定律和平衡条件→判断电荷电性和 列平衡方程→求解. 解析　（2）由库仑定律和平衡条件，对q2有k＝k，解得q1∶q3＝∶. ∶ 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式1】如图所示，同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3，恰 好都处在平衡状态，除相互作用的静电力外不受其他外力作用.已知q1、q2间的距离是q2、q3间距离的2倍.下列说法错误的是（　　） A.若q1、q3为正电荷，则q2为负电荷 B.若q1、q3为负电荷，则q2为正电荷 C.q1∶q2∶q3＝9∶4∶36 D.q1∶q2∶q3＝36∶4∶9 答案　C 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　三个自由电荷在同一直线上处于平衡状态，则一定满足 “两同夹异，近小远大”原理，即两边的电荷电性相同和中间 的电性相反，则q1、q3电性一定相同，q2电性一定与前两者相 反，选项A、B正确；根据库仑定律，根据平衡条件，对q2， k＝k，解得q1＝4q3，对于q3，k＝k，解 得q1＝9q2，所以q1∶q2∶q3＝36∶4∶9，选项C错误，D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 考点二　非共线力作用下带电体的平衡 分析静电力作用下点电荷的平衡问题时，方法仍然与力学中分 析物体的平衡方法一样，具体步骤如下： （1）确定研究对象：如果有几个物体相互作用时，要依据题 意，用“整体法”或“隔离法”选取合适的研究对象. （2）对研究对象进行受力分析，此时多了静电力（F＝）. （3）根据F合＝0列方程，若采用正交分解，则有Fx＝0，Fy＝0. （4）解方程求出未知量. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题2】如图所示，物体P、Q可视为点电荷，所带电荷量相 同.倾角为θ、质量为M的粗糙绝缘斜面体放在粗糙水平面上.将 P放在斜面上，当Q固定在与P等高（PQ连线水平）且与P相距 为r的右侧位置时，P静止且受斜面的摩擦力为0，斜面体保持 静止.已知P的质量为m，重力加速度为g，静电力常量为k.求： （1）P、Q所带电荷量的大小； 答案　（1）r　 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　（1）设P、Q所带电荷量为q，如图所示，P受到水平向左的库仑力F、竖直向下的重力mg、支持力FN三个力作用，由平衡条件可知在沿斜面方向上有 Fcos θ＝mgsin θ可得F＝mg tan θ， 由库仑定律有F＝k， 解得q＝r. 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）斜面体对地面的压力大小. 思维导引：由物体在斜面上静止可得受力平衡，对物体P受力分析，用平衡条件列式，求出相关量. 解析　（2）对物体P和斜面体整体，整体竖 直方向受力平衡， 所以受地面的支持力大小FN1＝（M＋m）g， 由牛顿第三定律得F'N1＝FN1＝（M＋m）g. 答案　（2）（M＋m）g 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式2】如图所示，三个不带电的绝缘小球用完全相同的轻 质弹簧相连，置于光滑绝缘水平面上.球心连线围住的面积为S. 若让小球均带Q1的电量，面积变成4S，如果让小球均带Q2的电 量，发现面积变成9S，则Q1与Q2与的关系是（　　） A.＝ B.＝