2022年高中物理《探究靜電力》導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、2022年高中物理《探究靜電力》導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-1 3．庫侖定律的表達(dá)式 (1)在國際單位制中，電荷量的單位是 ，力的單位是 ，距離的單位是 ． (2)k是靜電力常量，k＝ ，其意義是：兩個(gè)電荷量為1 C的點(diǎn)電荷，在真空中相距1 m時(shí)，相互作用力是 . 一、 點(diǎn)電荷 [問題情境] 一個(gè)帶電體在什么情況下可以看做點(diǎn)電荷？與研究問題所要求的精度有無關(guān)系？ [要點(diǎn)提煉] 特點(diǎn)：(1)點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際中

2、 ． (2)一個(gè)帶電體能否看作點(diǎn)電荷，是相對(duì)于具體問題而言的，不能單憑其 確定． 二、庫侖定律 [問題情境]參考書本第6頁，方法：控制變量法 觀察與思考 1、研究相互作用力F與距離r的關(guān)系， 使A、B、C帶同種電荷，且B、C的電荷量相等，觀察B、C偏角，思考r增大時(shí)，F(xiàn)的大小如何變化，并記下你的結(jié)論。 2、研究相互作用力F與電荷量的關(guān)系 使A、B帶同種電荷，觀察B的偏角，設(shè)B原來的電荷量為q，使不帶電的C、與B接觸一下即分開，這時(shí)B、C就各帶q/2的電荷量。保持A、B的距離不變，觀察B的偏角，思考 當(dāng)B球帶的電荷量減少時(shí)，F(xiàn)的大小如何變化？

3、 [要點(diǎn)提煉] 1.庫侖定律內(nèi)容：在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間作用力跟它們的電量的乘積成 ，跟它們間的距離的平方成 ，作用力的方向 適用條件： 庫侖力的大小 方向 [問題延伸] 試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力。已知電子的軌道半徑r＝5.3×10－10m，電子的質(zhì)量m1=9.1×10－31kg，質(zhì)子的質(zhì)量 m2=1.7×10－27 kg．電子和質(zhì)子的電荷量都是 1.6×10－19 C. .

4、 思考：在理解庫侖定律時(shí)，有人根據(jù)公式F＝kq1q2r2，設(shè)想當(dāng)r→0時(shí)得出F→∞的結(jié)論，請(qǐng)分析這個(gè)結(jié)論是否正確. 1（單項(xiàng)）關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中哪些是正確( ) ?A．點(diǎn)電荷是真實(shí)存在的????????? B．較大的帶電體，不能看成點(diǎn)電荷 ?C．點(diǎn)電荷并非理想模型 ?D．一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它的尺寸的絕對(duì)值，而是看它的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響是否能忽略不計(jì) 2.（雙項(xiàng)） 有兩個(gè)半徑為r的帶電金屬球中心相距為L(zhǎng)(L=4r), 對(duì)于它們之間的靜電作用力（設(shè)每次各球帶電量絕對(duì)值相同）( ) A. 帶

5、同種電荷時(shí)大于帶異種電荷時(shí) B. 帶異種電荷時(shí)大于帶同種電荷時(shí) C. 帶等量負(fù)電荷時(shí)等于帶等量正電荷時(shí) D. 大小與帶電性質(zhì)無關(guān)，只取決于電量 3. （單項(xiàng)）真空中有兩點(diǎn)電荷，它們間的靜電力為F, 把它們之間的距離增大為原來的2倍，把其中一個(gè)點(diǎn)電荷的電量增大為原來的2倍，它們間的靜電力將變?yōu)?( ) A. F B. 2F C. F/2 D. F/4 4．兩個(gè)放在絕緣架上的相同金屬球，相距r，球的半徑比r小得多，帶電荷量大小分別為q和3q，相互斥力為3F.現(xiàn)將這兩個(gè)金屬球相接觸，然后分開，仍放回原處，則它們之間的相互作

6、用力將變?yōu)?　　) A．F B．4F/3 C．4F D．以上三個(gè)答案之外的一個(gè)值 答案：C 解析：因兩球的半徑比r小得多，所以可將兩球視為點(diǎn)電荷．根據(jù)庫侖定律得兩球接觸前的相互作用力為3F＝k.又因作用力為斥力，所以兩球帶同種電荷，接觸后各自帶電荷量q′＝＝2q.作用力：F′＝k＝4F.只有C正確． 變式：真空中有兩個(gè)完全相同的金屬小球，A球帶qA＝6.4×10－16 C的正電荷，B球帶 qB＝－3.2×10－16 C的負(fù)電荷，均可視為點(diǎn)電荷．求： (1)當(dāng)它們相距為0.5 m時(shí)，A、B間的庫侖力為多大； (2)若將兩球接觸后再分別放回原處，A、B間的庫侖力又為多大．

7、 5.兩個(gè)完全相同的均勻帶電小球，分別帶電量q1=2C正電荷，q2=4C負(fù)電荷，在真空中相距為r且靜止，相互作用的靜電力為F。 （1）今將q1、q2、r都加倍，相互作 用力如何變？ （2） 只改變兩電荷電性，相互作用力如何變？ （3）只將r 增大4倍，相互作用力如何變？ （4）將兩個(gè)小球接觸一下后，仍放回原處，相互作用力如何變？ （5）接上題，為使接觸后，靜電力大小不變應(yīng)如何放置兩球？ 6. 位置固定的點(diǎn)電荷A和B之間的距離為15cm，分別帶有正電荷q和4q，現(xiàn)在有第三個(gè)點(diǎn)電荷C，點(diǎn)電荷C放在什么位置才能處于平衡狀態(tài)？這個(gè)位置

8、與點(diǎn)電荷C所帶電荷的數(shù)量和符號(hào)有沒有關(guān)系？ ＋ ＋ r q 4q A B 解析：如果C球放在A球左邊或者B球的右邊，這時(shí)A、B兩球?qū)λ撵o電力同向，C球不會(huì)平衡。要使C球平衡，C球應(yīng)放在A、B兩球之間的連線上的某一點(diǎn)。 FA FB x r-x r 球A對(duì)C球的庫侖斥力大小為: 球B對(duì)C球的庫侖斥力大小為 C球靜止時(shí)FA＝FB ,即: 這個(gè)位

9、置與點(diǎn)電荷C所帶電荷的數(shù)量和符號(hào)都沒有關(guān)系。 變式：相距L的電荷A、B的帶電量分別為+4Q和-Q，要引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，使三個(gè)電荷都處于平衡狀態(tài)，求：電荷C的電荷量和放置的位置。 【即學(xué)即練】 1. （單項(xiàng)）關(guān)于點(diǎn)電荷，下列說法錯(cuò)誤的是( ) A. 點(diǎn)電荷是一個(gè)帶有電荷的幾何點(diǎn)，它是實(shí)際帶電體的抽象，是一種理想化模型 B. 點(diǎn)電荷自身不一定很小，所帶電荷不一定很少 C. 體積小于1mm3帶電體就是點(diǎn)電荷 D. 體積大的帶電體，只要滿足一定的條件也可以看成點(diǎn)電荷 2．（單項(xiàng)）庫侖定律的適用范圍是 [ ] A．真空中兩個(gè)帶電球體間的相互

10、作用 B．真空中任意帶電體間的相互作用 C．真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用 D．真空中兩個(gè)帶電體的大小遠(yuǎn)小于它們之間的距離，則可應(yīng)用庫侖定律 3.(單項(xiàng))兩個(gè)分別帶有電荷量－Q和＋3Q的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)，固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為F.兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)椋瑒t兩球間庫侖力的大小為(　　) A.F B.F C.F D．12F 4.兩個(gè)固定不動(dòng)的點(diǎn)電荷，電量分別為Q和-9Q，它們相距12厘米，如要放入第三個(gè)正點(diǎn)電荷q，使它正好處于平衡狀態(tài)，那么q應(yīng)放在 。 5．把質(zhì)量為2克的帶電小球A，用絕緣細(xì)線懸起，若將帶電量為Q=4.0×10－6C的帶電小球B靠近A，當(dāng)兩個(gè)帶電小球在同一高度相距30cm時(shí)，則細(xì)線與豎直方向成α=45°，試求： A B 45° (1)B球受到的庫侖力多大? (2)A球帶電量是多少? B A 4q q r ＋ ＋