2022年高中物理第章电与磁第节点电荷间的相互作用教师用书粤教版 .pdf

1 第二节点电荷间的相互作用课标解读重点难点1. 知道点电荷，知道点电荷是一种理想化模型. 2. 知道验电器的构造和工作原理. 3. 了解电荷间的相互作用规律，知道库仑定律， 能利用库仑定律计算真空中静止的两点电荷间的相互作用力. 1. 点电荷的概念( 难点 ) 2. 库仑定律及其有关计算 ( 重难点 ) 点电荷1. 基本知识当一个带电体的大小比所研究问题中涉及的距离小得多时，带电体的形状和电荷的分布都无关紧要了， 这时，带电体可以被看做一个带电荷的点，叫做点电荷与力学中把物体看成质点的情况相似，点电荷也是一种理想化的物理模型2思考判断(1) 体积很小的带电体都能看做点电荷( )(2) 点电荷是一种理想模型 ( )3探究交流带电体在什么情况下可以看做点电荷？【提示】研究电荷之间的相互作用力时，当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做点电荷点电荷间相互作用的规律1. 基本知识(1) 库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷间的相互作用力跟它们所带电荷量的乘积成正比， 跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上这种电荷间的相互作用力称为静电力(2) 适用条件：库仑定律适用于真空中的两静止点电荷对可以视为点电荷的两个带电体间也可用库仑定律(3) 公式：Fkq1q2r2. (4) 静电力常量：k9.0 109_Nm2/C2. (5) 注意事项：如果q1和q2的符号相反，它们之间的相互作用力是吸引力；如果q1和名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2 q2的符号相同，则它们之间的相互作用力是排斥力2思考判断(1) 两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力的大小( )(2) 相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等( )3探究交流有人认为，由Fkq1q2r2知，当r0 时，F. 你认为这一结论正确吗？为什么？【提示】这一结论不正确单从数学角度看，确实如此，但从物理角度分析，该结论是错误的因为当r0 时，带电体不能视为点电荷，库仑定律已不再适用，当然也就不能用该公式来计算库仑力的大小了. 对“点电荷”的理解【问题导思】1“点电荷”是实际存在的吗？2把带电体看成“点电荷”的条件是什么？1点电荷点电荷是没有大小和形状，且具有电荷量的理想化模型实际并不存在， 它只是为了研究问题方便而人为抽象出来的2带电体视为点电荷的条件带电体间的距离比它们自身尺度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以视为点电荷忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题起关键作用的电荷量，这样的处理会使问题大为简化，对结果又没有太大的影响，因此物理学上经常用到此方法一个带电体能否看成点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定1点电荷自身不一定很小，带电荷量不一定很少2带电体很小，不一定可视为点电荷；带电体很大，也不一定不能视为点电荷关于点电荷的下列说法中正确的是( ) A点电荷就是体积足够小的电荷B点电荷是电荷量和体积都很小的带电体C体积大的带电体一定不能看成点电荷D当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看成名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 3 点电荷【审题指导】一个带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，不是由自身大小和带电量多少决定的【解析】带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、带电荷量多少而论只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略，即可视为点电荷故D正确【答案】D 1关于点电荷的说法，正确的是( ) A研究两颗带电星体间的相互作用力时一定不能将其视为点电荷B点电荷一定是电荷量小的带电体C点电荷一定是电荷量大的物体D两带电小球，当它们的距离远大于半径时，带电体可视为点电荷【解析】尽管天体体积很大，但若其间距远大于半径时，其体积的影响可忽略，可以视为点电荷， 故选项 A不对，选项 D正确 带电体能否被视为点电荷与所带电荷量的多少无关，故选项B、C不对【答案】D 库仑定律的理解与应用【问题导思】1. 库仑定律的适用条件是什么？2. 应用库仑定律解决问题时应注意什么问题？1注意库仑定律的适用条件：库仑定律仅适用于真空中的两个点电荷间的相互作用，在空气中可认为近似适用2 在理解库仑定律时， 有人根据公式Fkq1q2/r2， 设想当r0时可得出F的结论 从数学角度分析是正确的，但从物理角度分析，这一结论是错误的错误的原因是：当r0时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件，何况实际电荷一定都有大小，根本不会出现r0的情况也就是r0时，不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力3在应用库仑定律解决问题时注意：首先，在计算库仑力的大小时，不必将表示电性的符号代入公式计算，只将电荷量的绝对值代入即可；其次，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的规律判断力的方向；最后，计算过程中注意统一单位，各量必须都采用国际单位制两个相同的金属球，分别带有4Q和6Q的电荷量，两球相隔一定距离时，相互作用力的大小为F，若把它接触后再放回原处，两球相互作用力的大小变为( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 4 AF/24 BF/16 CF/8 DF/4 【审题指导】(1) 应用库仑定律， 求出两球未接触前的相互作用力的大小；(2) 电荷接触后电荷量重新分配；(3) 再次应用库仑定律进行求解【解析】根据库仑定律，两球未接触前的相互作用力的大小为F24kQ2/r2，两个带电金属球相互接触，由于正负电荷中和，总电荷量为4Q6Q 2Q，每个金属球带电Q，金属球放回原处，相互作用力的大小变为FkQ2r2，即FF/24. 【答案】A 此类题利用库仑定律求解时，要注意如果q1和q2的符号相反，它们之间的相互作用力是吸引力，如果q1和q2的符号相同，它们之间的相互作用力是排斥力，故两个带电体之间的作用力可能存在着两种不同的可能性.同时，若两相同带电体的电性相同，在相互接触时，直接平均分配；若两带电体的电性不相同，在相互接触时，要先中和后平均分配. 2(2013江苏南京学业水平模拟检测) 真空中，A、B两点电荷电量均为Q，在它们分别相距为r和 3r时，彼此间的库仑力大小之比为( ) A31B13C91D19【解析】根据库仑定律FkQ1Q2r2. 可知选项 C正确【答案】C 【备课资源】静电的危害与防止静电 (静电场 ) 总是对电荷的运动产生影响，如果一台电子仪器处于静电场中，那么仪器中的电子等电荷就会在电场力的作用下移动，从而出现不需要的电流( 或静电感应 ) ，干扰仪名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 5 器的正常工作而静电产生的放电火花，可以使易燃的气体等被点燃，发生火灾防止静电危害的基本方法是：尽快把静电导走，避免越积越多( 一旦电荷积累到相当多时，可产生上千伏的电压)如油罐车后装一条拖在地上的铁链，工厂里保持一定的湿度等，都是为了及时导走静电荷，消除静电的危害(1) 尖端放电：带电导体尖锐部位的电荷特别密集，该部位附近的电场特别强，容易产生尖端放电高压电气设备的金属元件，表面制作的很光滑，是为了避免尖端放电而造成事故和损失避雷针则是利用尖端放电的原理来保护高大建筑物等设施的，为便于放电， 避雷针必须制作成针状 ( 或尖头 ) 的(2) 避雷原理：带电云层靠近高大建筑物时，由于受云层产生的电场的作用，与带电云层所带电荷电性相同的电荷被排斥而流入大地，建筑物上留下了与带电云层所带电荷电性相反的电荷当电荷累积到足够多时，会发生强烈的放电即雷击现象当建筑物安装了避雷针时，在避雷针上产生的感应电荷不能够大量累积，它会通过针尖逐渐放出， 比较缓慢的中和云层所带电荷，有效避免了强烈的放电即雷击现象，保护了建筑物. 1下列关于点电荷的说法中，正确的是( ) A只有体积很小的带电体才能看成点电荷B体积很大的带电体一定不能看成点电荷C当两个带电体的大小及形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时，两个带电体可看成点电荷D一切带电体都可以看成点电荷【解析】带电体能否被看做点电荷，决定于带电体的大小、形状、电荷量分布等对所研究问题的影响是否可以忽略不计并不是体积小的就可以视为点电荷，而体积大的就不能视为点电荷，在研究的问题里面，只要形状、体积等因素的影响可以忽略就可以视为点电荷故选项C正确【答案】C 2对于库仑定律，下列说法正确的是( ) A凡计算两个点电荷间的作用力，就可以使用公式Fkq1q2r2B两个带电小球即使距离非常近，也能用库仑定律C相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 6 D由公式Fkq1q2r2知r0 时，F【解析】库仑定律只适用于真空中的点电荷，A错误； B、D中距离太近，不能看做点电荷，故B、D都错误；两点电荷间的库仑力遵守牛顿第三定律，故C正确【答案】C 3(2013深圳学业水平模拟测试)在真空中有a、b两个点电荷，b的电荷量是a的 3倍，如果a受到的静电力是F，则b受到的静电力是( ) AFB.13FC3FD4F【解析】由于两个点电荷之间的相互作用力也符合牛顿第三定律，所以选项A正确。【答案】A 4两个点电荷相距为d，相互作用力大小为F. 保持两点电荷电荷量不变，改变它们之间的距离，使之相互作用力大小变为4F，则两点电荷之间的距离应变为( ) A4dB2dCd/2 Dd/4 【解析】由库仑定律可知Fkq1q2d24Fkq1q2r2解得rd2，故答案为C. 【答案】C 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -