9.2+库仑定律ppt课件（含视频）-（2019）新人教版高中物理高一下学期必修第三册第九章.rar

第九章 静电场及其应用9.2库仑定律课堂探究甲乙丙电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？同种电荷之间存在斥力 异种电荷之间存在引力猜想：F与q、r有什么具体关系？再猜想：电荷之间相互作用力的大小会不会与万有引力定律的大小具有相似的形式呢？会不会是 ？ 早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律，定量(用数学公式语言进行相关描述)讨论电荷间相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑。库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律。小球受力示意图TGF偏角越大，力越大探究影响电荷间的相互作用力的因素：1、实验装置：3、实验过程：2、实验方法： 控制变量法说明：（）以上我们只是定性的研究，真正定量的研究是由法国学者库仑完成的。（）这种电荷之间的相互作用力叫做静电力或库仑力。（）电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大（）电荷之间的作用力随距离的增大而减小结论:一、库仑定律1.内容： 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。2.适用条件：电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力。（1）真空中 （2）静止的 （3）点电荷3、点电荷 （1）在研究带电体间的相互作用时，如果带电体自身的大小远小于它们之间的距离，以至带电体自身的大小、形状及电荷分布状况对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说可把带电体看作一带电的点，叫做点电荷。 均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作点电荷来处理-电荷集中在球心的点电荷。 （2）点电荷是一个理想化的模型，类似于力学中的质点。平衡小球细银丝带电小球C带电小球A刻度盘与指针刻度实验装置图解二、库仑实验1、装置：库仑扭秤2、原理：（1）横梁平衡（2）使A带正电，之后取一与A、B完全相同的带正电的球C，当C靠近A时，静电力使银丝有一个扭转角，力越大扭转角度越大。ABC+俯视图实验视频ACq电量均分AD2q条件：完全相同的小球AC2qA1、F与r的关系(q不变） 结论：2、F与q的关系(r不变）库仑的扭秤实验所体现的思想方法：小量放大思想 电荷均分原理三、库仑定律的表达式式中的k是比例系数，叫做静电常量，计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。（类似于力学中的万有引力公式）例1、下面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是点电荷B体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C当两个带电体的大小远小于它们间的距离时，可将这两个带电体看成是点电荷D一切带电体都可以看成是点电荷C例2 、如下图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l为球半径的3倍若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是()D例3、如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，分别为30和45，则q2/q1为()CmgF电FT根据平衡条件，A球所受的库仑力为：根据库仑定律有：两球之间的距离：,其中L为线长，r为两球球心之间的距离由以上两式得到：故有：故选C。例4、(多选)两个半径相同的金属小球(视为点电荷),带电荷量之比为17,相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则相互作用力可能为原来的()A. B. C. D. CD【解析】选C、D。设两小球的电荷量分别为q和7q,则原来相距r时的相互作用力 。由于两球的电性未知,接触后相互作用力的计算可分为两种：情况:(1)两球电性相同。相互接触时两球电荷量平均分配,每球带电荷量为 。放回原处后的相互作用力 ,故 。(2)两球电性不同。相互接触时电荷先中和再平分,每球带电荷量为 。放回原处后的相互作用力 ,故 。例5、一个半径为R的圆盘,带电荷量为Q,OO为过圆盘的圆心O的直线,且OO与圆盘面垂直,在OO上的M点放电荷量为q的另一个点电荷,此时Q与q的库仑力为F,若将q移至N点,Q与q的库仑力为F。已知OM=MN=R,如图所示,则F等于()A.2FB. C. D.以上答案都不对D【解析】选D。由于点电荷q和圆盘间距离为R,而圆盘的半径也为R,因而圆盘的大小和形状不能忽略,即不能看成点电荷,所以q和圆盘间的库仑力也就不能使用库仑定律计算,故答案为D。例6、真空中保持一定距离的两个点电荷，若其中一个点电荷的电量增加了原来电量的 ，但仍然保持它们之间的相互作用力不变，则另一点电荷的电量一定减少了原来电量的()A. B. C. D.C例7、两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示，A处电荷带正电Q1，B处电荷带负电Q2，且Q24Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在直线AB上，欲使整个系统处于平衡状态，则 ()AQ3为负电荷，且放于A左方BQ3为负电荷，且放于B右方CQ3为正电荷，且放于A与B之间DQ3为正电荷，且放于B右方A例：光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电量分别为4Q和+Q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电量和放置的位置是（ ） A Q，在A左侧距A为L处B 2Q，在A左侧距A为L/2处C 4Q，在B右侧距B为L处 D + 2Q，在A右侧距A为3L/2处A库仑力作用下三个自由点电荷的平衡问题1模型构建：(1)三个点电荷共线。(2)三个点电荷彼此间仅靠电场力作用达到平衡，不受其他外力。(3)任意一个点电荷受到其他两个点电荷的电场力大小相等，方向相反，为一对平衡力。2模型规律：(1)“三点共线”三个点电荷分布在同一直线上。(2)“两同夹异”正负电荷相互间隔。(3)“两大夹小”中间电荷的电荷量最小。(4)“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷。3.三个点电荷的电量满足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和q2之间的距离为l1，q2和q3之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态(1)如q2为正电荷，则q1、q3分别为何种电荷？(2)q1、q2、q3三者电量的大小之比为多少？解析：(1)根据三个点电荷平衡特点：两侧电性相同且与中间电性相反，因q2为正电荷，则q1、q3均为负电荷2、水平面上A，B，C三点固定着三个电荷量为Q的正点电荷，将另一质量为m的带正电的小球(可视为点电荷)放置在O点，OABC恰构成一棱长为L的正四面体，如图所示已知静电力常量为k，重力加速度为g，为使小球能静止在O点，小球所带的电荷量为()A.B.C. D.C3、真空中A、B两个点电荷相距为L，质量分别为m和2m，它们由静止开始运动(不计重力)，开始时A的加速度大小是a，经过一段时间，B的加速度大小也是a，那么此时A、B两点电荷的距离是（ ）A、 B、 C、 D、LA解析：刚释放瞬间，对A，有经过一段时间后，对B，有可得所以A正确4、如下图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A，B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，那么可以判定点电荷C所带电荷的电性为()A一定是正电B一定是负电C可能是正电，也可能是负电D无法判断FBAFCAB5、在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如下图所示现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为()D解析：以A、B、C三个中的一个为研究对象，如以B为研究对象有：受到A、C的库仑斥力作用，同时受到D点点电荷的库仑引力作用，设三角形边长为L，根据受力平衡得：所以解得： 故ABC错误，D正确。故选D6、如下图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为()C解析：对最右边的小球受力分析,小球受到另外两个带电小球对它向右的库仑力,由力的平衡知故弹簧的伸长量为故原长：