2019-2020年高三物理一輪復習 庫倫定律學案.doc

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2019-2020年高三物理一輪復習 庫倫定律學案 【學習目標】 1、通過演示實驗，定性了解電荷之間的作用力大小與電荷量的多少以及電荷之間距離大小的關系 2、明確點電荷是個理想模型。知道帶電體簡化為點電荷的條件， 3、理解庫侖定律的含義及其表達式、適用條件，知道靜電力常量 4、了解庫侖扭秤實驗。 【重點難點】 對庫侖定律的理解和應用。 【學法指導】 認真閱讀教材，觀察實驗，體會電荷間相互作用力的大小與什么因素有關？體會庫侖的實驗方法 【自主學習】 1．探究電荷間作用力的大小跟距離的關系：保持電荷的電荷量不變，距離增大時，作用力________；距離減小時，作用力________． 2．探究電荷間作用力的大小跟電荷量的關系：保持兩個電荷之間的距離不變，電荷量增大時，作用力________；電荷量減小時，作用力________． 3．靜電力：________間的相互作用力，也叫________．它的大小與帶電體的________及________有關． 4．點電荷：自身的________________比相互之間的距離______________的帶電體． 5．庫侖定律：真空中的兩個點電荷之間的相互作用力的大小，與它們電荷量的乘積成____________，與它們距離的二次方成________，作用力的方向在它們的________． 6．庫侖定律的公式F＝________，式中k叫做靜電力常量，k的數(shù)值是________． 【核心知識】 一、點電荷 [問題情境] 1．點電荷是不是指帶電荷量很小的帶電體？是不是體積很小的帶電體都可看做點電荷？ 2．點電荷與元點荷一樣嗎？ [要點提煉] 1．點電荷是只有電荷量，沒有________和________的理想化模型． 2．帶電體看成點電荷的條件：當帶電體間的________比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間相互作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體就可以看做點電荷． 二、庫侖定律 [問題情境] 1．什么是庫侖力？其大小如何確定？方向又如何確定？ 2．庫侖定律及表達式與哪個定律相似？ [要點提煉] 庫侖定律的適用條件是：(1)__________________；(2)____________________． [問題延伸] 有人根據(jù)F＝推出當r→0時，F(xiàn)→∞，正確嗎？ 三、庫侖的實驗 [問題情境] 庫侖扭秤是如何把力的作用效果放大的，如何確定力F的大??？此實驗是如何把帶電金屬球所帶的電荷量均勻改變的？ 【典型例題】 例1　兩個半徑為R的帶電球所帶電荷量分別為q1和q2，當兩球心相距3R時，相互作用的靜電力大小為(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　 A．F＝k B．F＞k C．F＜k D．無法確定 變式訓練1　下列關于點電荷的說法正確的是(　　) A．點電荷可以是帶電荷量很多的帶電體 B．帶電體體積很大時不能看成點電荷 C．點電荷的帶電荷量可能是2.5610－20 C D．一個帶電體能否看做點電荷應以具體情況而定 例2　有三個完全一樣的球A、B、C，A球帶電荷量為7Q，B球帶電荷量為－Q，C球不帶電，將A、B兩球固定，然后讓C球先跟A球接觸，再跟B球接觸，最后移去C球，則A、B兩球間的作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌伲? 變式訓練2　兩個分別帶有電荷量－Q和＋3Q的相同金屬小球(均可視為點電荷)，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)?，則兩球間庫侖力的大小為(　　) A.F B.F C.F D．12F 例3　兩個正電荷q1和q2的電荷量都是3 C，靜止于真空中的A、B兩點，相距r＝2 m. (1)在它們的連線AB的中點O放入正電荷Q，求Q受的靜電力． (2)在它們連線上A點左側(cè)P點，AP＝1 m，放置負電荷q3，q3＝－1 C，求q3所受的靜電力． 變式訓練3　如圖1所示，兩個點電荷，電荷量分別為q1＝410－9 C和q2＝－910－9 C，兩者固定于相距20 cm的a、b兩點上，有一個點電荷q放在a、b所在直線上且靜止不動，該點電荷所處的位置是(　　) A．距a點外側(cè)40 cm處 B．距a點內(nèi)側(cè)8 cm處 C．距b點外側(cè)20 cm處 圖1 D．無法確定 【即學即練】 1．下列關于點電荷的說法中，正確的是(　　) A．體積大的帶電體一定不是點電荷 B．當兩個帶電體的形狀對它們間相互作用力的影響可忽略時，這兩個帶電體可看做點電荷 C．點電荷就是體積足夠小的電荷 D．點電荷是電荷量和體積都很小的帶電體 2．關于庫侖定律，以下說法中正確的是(　　) A．庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積很小的帶電體 B．庫侖定律是實驗定律 C．庫侖定律僅適用于靜止電荷間的相互作用 D．根據(jù)庫侖定律，當兩個點電荷間的距離趨近于零時，則庫侖力趨近于無窮大 3．相隔一段距離的兩個點電荷，它們之間的靜電力為F，現(xiàn)使其中一個點電荷的電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍，同時將它們間的距離也變?yōu)樵瓉淼?倍，則它們之間的靜電力變?yōu)?　　) A. B．4F C．2F D. 4．如圖2所示，三個點電荷q1、q2、q3固定在一直線上，q2與q3間距離為q1與q2間距離的2倍，每個電荷所受靜電力的合力均為零，由此可以判定，三個電荷的電荷量之比為(　　) 圖2 A．(－9)∶4∶(－36) B．9∶4∶36 C．(－3)∶2∶(－6) D．3∶2∶6 課前自主學習答案　 1.減小　增大　2.增大　減小　3.電荷　庫侖力　電荷量　距離　4.大小　小得多　5.正比　反比　連線上　6.k　9.0109 Nm2/C2 一、點電荷 問題情境答案　1.不是：一個物體能否被看做點電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀而定． 2．(1)元電荷是一個電子或一個質(zhì)子所帶電荷量的絕對值，是電荷量的最小單位．(2)點電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀，是帶電個體，其帶電荷量可以很大也可以很小，但它一定是一個元電荷電荷量的整數(shù)倍． 要點提煉答案　1.大小　形狀　2.距離 二、庫侖定律 問題情境答案　1.電荷間的相互作用力叫做靜電力，又叫庫侖力；其大小由公式F＝計算；其方向根據(jù)同種電荷相斥，異種電荷相吸的原理，在二者連線上確定.2.與萬有引力定律的表達式相似． 要點提煉答案　(1)真空中　(2)點電荷 問題延伸答案 從數(shù)學角度分析似乎正確，但從物理意義上分析卻是錯誤的。因為當r→0時，兩帶電體已不能看做點電荷，庫侖定律不再適用了． 三、庫侖的實驗 問題情境答案　利用“⊥”形架增大庫侖力扭轉(zhuǎn)懸絲的效果，根據(jù)扭轉(zhuǎn)角度確定力F的大?。秒姾善椒衷恚耆嗤膬蓚€帶電體接觸后分開：(1)同種電荷，電荷量平分；(2)異種電荷，先中和后平分. 解題方法探究 例1解析　因為兩球心距離不比球的半徑大很多，所以兩帶電球不能看做點電荷，必須考慮電荷在球上的實際分布．當q1、q2是同種電荷時，相互排斥，分布于最遠的兩側(cè)，電荷中心距離大于3R；當q1、q2是異種電荷時，相互吸引，分布于最近的一側(cè)，電荷中心距離小于3R，如圖所示．所以靜電力可能小于k，也可能大于k，D正確． 答案　D 變式訓練1答案　AD 解析　一個帶電體能否看做點電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀及帶電荷量的多少來判斷，因此A、D正確，B錯誤．因為任何帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍，所以C錯誤．故正確選項為A、D. 例2思路點撥　求解此題應把握以下三點：(1)先據(jù)庫侖定律寫出原來A、B間庫侖力的表達式．(2)據(jù)電荷均分原理確定接觸后A、B的帶電荷量．(3)再據(jù)庫侖定律寫出現(xiàn)在A、B間的庫侖力． 解析　設A、B兩球間的距離為r，由庫侖定律知，開始時A、B兩球之間的作用力為F＝k 當A、C兩球接觸時，據(jù)電荷均分原理可知，兩球均帶電Q；當B、C兩球接觸時，兩球均帶電(Q－Q)＝Q 故后來A、B兩球之間的作用力F′＝k＝F. 答案　 變式訓練2答案　C 解析　兩金屬球間原來的庫侖力F＝k＝k，兩球接觸后各帶相同電荷量Q′＝＝Q，又因它們的距離變?yōu)椋源藭r它們間的庫侖力F′＝k＝k＝F，故C項正確． 例3思路點撥　解答本題時，可按以下思路分析：(1)q1對Q的庫侖力；(2)q2對Q的庫侖力；(3)庫侖力的合力． 解析　(1)依據(jù)庫侖定律知道q1、q2對Q的庫侖力大小相等，方向相反，故合力為零． (2)如圖，q3受q1的引力F31，受q2的引力F32，方向向右，合力為F3＝F31＋F32＝k ＋k ＝31010N. 答案　(1)零　(2)31010 N，方向向右 變式訓練3答案　A 解析　此電荷電性不確定，根據(jù)平衡條件，它應在q1點電荷的外側(cè)，設距q1距離為x，由k＝k，將數(shù)據(jù)代入，解得x＝40 cm，故A項正確． 即學即練1答案　B 解析　帶電體能否看成點電荷，不能以體積大小、電荷量多少而論，故A、C、D錯．一個帶電體能否看成點電荷，要依具體情況而定，只要在測量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀、大小等因素的影響可以忽略，即可視為點電荷．故B正確． 2答案　B 解析　一個帶電體能否看做點電荷不以它的體積大小來確定，體積小的帶電體不一定能視為點電荷，A錯；庫侖定律是在大量的實驗探究基礎上總結(jié)出來的，B對；庫侖定律適用于真空中的點電荷，電荷間的庫侖力與電荷的運動狀態(tài)無關，C錯；當兩帶電體很近時，它們已不能看做是點電荷，庫侖定律不再適用，不能再用k來計算電荷間的庫侖力，D錯． 3答案　A 解析　F＝k，F(xiàn)′＝k＝k＝，選A. 4答案　A 解析　本題可運用排除法解答．分別取三個電荷為研究對象，由于三個電荷只在靜電力(庫侖力)作用下保持平衡，所以這三個電荷不可能是同種電荷，這樣可立即排除B、D選項，故正確選項只可能在A、C中．若選q2為研究對象，由庫侖定律知：＝，因而得：q1＝q3，即q3＝4q1.選項A恰好滿足此關系，顯然正確選項為A.