2019高中物理 第一章 電與磁 1.2 點電荷間的相互作用課件 粵教版選修1 -1.ppt

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第二節(jié)點電荷間的相互作用 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 二 一 一 點電荷1 電荷間的相互作用規(guī)律 同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引 2 當(dāng)帶電體的大小比所研究問題中涉及的距離小得多時 帶電體的形狀和電荷的分布都無關(guān)緊要了 這時 它就可以被看做一個帶電荷的點 即點電荷 預(yù)習(xí)交流1 用毛皮輕輕摩擦橡膠棒并使其接觸懸掛著的小球 再用毛皮輕輕摩擦橡膠棒并使其靠近這個小球 結(jié)果小球被排斥開 怎么解釋這個實驗現(xiàn)象呢 答案 用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電 當(dāng)與小球接觸后 小球也帶負(fù)電 再讓帶同種電荷的橡膠棒去靠近小球 根據(jù)同種電荷相互排斥的原理可知 它將被排斥開 目標(biāo)導(dǎo)航 二 一 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 二 點電荷間相互作用的規(guī)律真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力 跟它們所帶電荷量的乘積成正比 跟它們之間距離的二次方成反比 作用力的方向在它們的連線上 公式 k是靜電力常量 適用條件 真空中 點電荷 預(yù)習(xí)交流2有人認(rèn)為 由知 當(dāng)r 0時 F 你認(rèn)為這一結(jié)論正確嗎 為什么 答案 這一結(jié)論不正確 從物理角度分析 該結(jié)論是錯誤的 因為當(dāng)r 0時 帶電體不能看做點電荷 庫侖定律已不再適用 當(dāng)然也就不能用該公式來計算庫侖力的大小了 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 一 點電荷 1 帶電體能夠看成點電荷的條件當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大得多 以致帶電體的形狀 大小及電荷分布狀況對它們之間的相互作用力的影響可忽略不計時 這樣的帶電體就可以看做點電荷 2 嚴(yán)格地說 點電荷是一個理想模型 實際上是不存在的 3 電荷間的相互作用規(guī)律 同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引 二 一 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 例1 以下關(guān)于點電荷的說法 正確的是 A 只有體積很小的物體才能作為點電荷B 體積很大的物體一定不能看做點電荷C 點電荷一定是電荷量很小的電荷D 體積很大的帶電體有時也能看做點電荷解析 在研究帶電體間的相互作用時 如果帶電體本身的大小遠小于它們之間的距離 帶電體本身的大小對我們所討論的問題影響甚小 相對來說可把帶電體視為一幾何點 并稱它為點電荷 但點電荷本身的體積不一定很小 它所帶的電荷量也可以很大 點電荷這個概念與力學(xué)中的 質(zhì)點 類似 綜上所述 只有選項D正確 答案 D 二 一 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 1 關(guān)于點電荷的說法正確的是 A 只有體積很小的帶電體才能看成點電荷B 體積很大的帶電體一定不能看成點電荷C 當(dāng)兩個帶電體的大小及形狀對它們之間的相互作用力的影響可忽略時 這兩個帶電體可看成點電荷D 一切帶電體都可以看成是點電荷解析 此題考查點電荷這個概念 帶電體能否被看做點電荷是由兩個帶電體的大小及形狀對它們之間的相互作用力的影響是否可忽略決定的 與帶電體的大小 形狀無關(guān) 答案 C 二 一 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 2 下列關(guān)于點電荷的說法中 正確的是 A 體積大于1cm3的帶電體不能視為點電荷B 點電荷是一個帶有電荷的點C 點電荷所帶的電荷量很少D 實際的帶電體看做點電荷處理不需要任何條件解析 點電荷是一個理想化的模型 只有當(dāng)帶電體的大小和形狀對帶電體間的作用力的影響可以忽略不計時 才能將帶電體視為點電荷 與帶電體的大小和所帶電荷量的多少無關(guān) 答案 B 二 一 二 一 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 1 庫侖定律 真空中兩個靜止點電荷間的相互作用力跟它們所帶電荷量的乘積成正比 跟它們之間的距離的二次方成反比 作用力的方向在它們的連線上 公式為 若公式中各物理量單位均采用國際單位制 即力F用N 距離r用m 電荷量q用C 則靜電力常量k 9 0 109N m2 C2 2 幾點說明 1 庫侖定律適用于求真空中兩個靜止點電荷之間的作用力 2 兩點電荷之間的作用力是相互的 遵守牛頓第三定律 即兩點電荷之間的相互作用力總是大小相等 方向相反 并且在同一條直線上 二 一 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 3 庫侖力的方向根據(jù)電荷間的相互作用規(guī)律判斷 4 系統(tǒng)中有多個點電荷時 任意兩個點電荷之間的作用力都遵從庫侖定律 計算多個電荷對某一電荷的作用力應(yīng)先分別計算每個電荷對它的靜電力 然后再按平行四邊形定則求其矢量和 3 兩個完全相同的金屬球接觸后電荷平均分配 如果兩金屬球接觸前帶異種電荷 則接觸后電荷先中和再平分 二 一 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 例2 真空中兩個相同的帶等量異種電荷的金屬小球A和B A B均可看做點電荷 分別固定在兩處 兩球間靜電力為F 一個不帶電的同樣的金屬小球C先和A接觸 再與B接觸 然后移開C后 則A B球間的靜電力變?yōu)镕 若再使A B間距離增大一倍 則它們間的靜電力又為F 二 一 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 二 一 1 在真空中有兩個帶電小球所帶電荷量分別是Q1和Q2 則 A 電荷量大的小球受到的庫侖力大B 電荷量小的小球受到的庫侖力大C 兩小球受到庫侖力大小相等D 只有電荷量相等時庫侖力才相等解析 由牛頓第三定律可知兩帶電小球所受到的庫侖力大小相等 方向相反 作用在同一條直線上 因此 只有選項C正確 答案 C 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 二 一 2 三個完全相同的金屬球A B C 其中C不帶電 A B帶有同種等量電荷 相隔一定距離 兩球之間相互作用力的大小為F 現(xiàn)將C先后與A B球接觸后再移開 這時A B兩球之間的作用力大小為 知識精要 遷移應(yīng)用 典題例解 二 一 答案 C 案例探究 方法規(guī)律 控制變量法在探究靜電力大小實驗中的應(yīng)用 如圖 O是一帶正電的物體 把系在絲線上帶正電的小球先后掛在P1 P2 P3等位置 利用此裝置探究影響電荷間相互作用力的因素 進行實驗并思考 思悟升華 案例探究 方法規(guī)律 1 在本實驗中 電荷間相互作用力的大小與懸線偏離豎直方向的夾角大小有什么關(guān)系 答案 由小球平衡條件知mgtan F 越大 F就越大 思悟升華 案例探究 方法規(guī)律 2 在電荷量不變的情況下 探究電荷間作用力與電荷間距離的關(guān)系時 怎樣操作 得到的結(jié)論是什么 答案 把同一帶電小球先后掛在P1 P2 P3距離逐漸變遠的位置上 發(fā)現(xiàn)夾角 變小 得出F隨電荷間距離的增大而減小的結(jié)論 3 在電荷間距離不變的情況下 探究電荷間作用力與電荷量的關(guān)系時 怎樣操作 結(jié)論是什么 答案 把小球掛在某一固定位置上 增大或減小它所帶的電荷量 比較 的大小 得出電荷間的作用力隨電荷量的增大而增大的結(jié)論 思悟升華 案例探究 方法規(guī)律 探究某幾個物理量x y z之間的大小關(guān)系時 可先控制除x y以外的z物理量相同 通過實驗探究x y之間的關(guān)系 再控制y不變 探究x z間的關(guān)系 從而得出x與y和z的關(guān)系 思悟升華 案例探究 方法規(guī)律 思悟升華 1 上述實驗未能直接顯示靜電力F的大小 通過小球平衡時F mgtan 觀察 的大小間接顯示F隨帶電體間距離r大小的關(guān)系和帶電體所帶電荷量q的大小關(guān)系 關(guān)鍵在于對帶電體進行受力分析 由平衡條件得出F mgtan 關(guān)系 2 控制變量法的實質(zhì)就是在研究和解決問題的過程中 對影響事物變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制 使其中的一些條件按照特定的要求發(fā)生變化或不發(fā)生變化 例如探究加速度與質(zhì)量和力的關(guān)系 探究靜電力和電荷量及帶電體間距離的關(guān)系等諸多實驗都用到了控制變量法