第1部分第1章第2节静电力库仑定律.ppt

第2节静电力库仑定律理解教材新知把握热点考向应用创新演练第1章静电场知识点一知识点二考向一考向二知识点三随堂基础巩固课时跟踪训练考向三返回返回返回1.1.点电荷：带电体本身的线度比相互之点电荷：带电体本身的线度比相互之间的距离小得多。带电体的形状、间的距离小得多。带电体的形状、大小对它们之间的相互作用力的影大小对它们之间的相互作用力的影响可以忽略。响可以忽略。2 2库仑定律：真空中两个点电荷之间库仑定律：真空中两个点电荷之间的相互作用力的相互作用力F F的大小，跟它们的电的大小，跟它们的电荷量荷量Q Q1 1、Q Q2 2的乘积成正比，跟它们的的乘积成正比，跟它们的距离距离r r的二次方成反比；作用力的方的二次方成反比；作用力的方返回返回返回返回 自学教材自学教材 1 1静电力静电力 (1)(1)定义：定义：间的相互作用力，也叫库仑力。间的相互作用力，也叫库仑力。(2)(2)影响静电力大小的因素：两带电体的形状、大小、影响静电力大小的因素：两带电体的形状、大小、电荷分布、电荷分布、等。等。电荷电荷电荷量电荷量二者间的距离二者间的距离返回 2 2点电荷点电荷 (1)(1)物理学上把本身的物理学上把本身的 比相互之间的距比相互之间的距离离 得多的带电体叫做点电荷。得多的带电体叫做点电荷。(2)(2)两个带电体能否视为点电荷，要看它们两个带电体能否视为点电荷，要看它们本身的本身的 是否比它们之间的距离小得多，而是否比它们之间的距离小得多，而不是看物体不是看物体 有多大。有多大。小小本身本身线度线度线度线度返回 重点诠释重点诠释 1 1带电体看做点电荷的条件带电体看做点电荷的条件 (1)(1)带电体能否看做点电荷，要看它们本身的线度是否带电体能否看做点电荷，要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多。即使是两个比较大的带电体，只比它们之间的距离小得多。即使是两个比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。(2)(2)带电体能否看做点电荷是相对于具体问题而言的，带电体能否看做点电荷是相对于具体问题而言的，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可视为点电荷。作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可视为点电荷。返回 2 2对元电荷、点电荷的区分对元电荷、点电荷的区分 (1)(1)元电荷是最小的电荷量，用元电荷是最小的电荷量，用e e表示，表示，e e1.6101.6101919C C，任何一个带电体的电量都是元电荷的，任何一个带电体的电量都是元电荷的整数倍。整数倍。(2)(2)点电荷是一个理想化的模型，实际并不存在，点电荷是一个理想化的模型，实际并不存在，类似于力学中的质点，可以有质量，其电荷量是元电类似于力学中的质点，可以有质量，其电荷量是元电荷的整数倍。荷的整数倍。返回1 1下列关于点电荷的说法中，正确的是下列关于点电荷的说法中，正确的是()A A只有体积很小的带电体才能看成点电荷只有体积很小的带电体才能看成点电荷B B体积很大的带电体一定不是点电荷体积很大的带电体一定不是点电荷C C当两个带电体的形状和大小对相互作用力的影响当两个带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看成点电荷可忽略时，这两个带电体可看成点电荷D D任何带电体，都可看成电荷全部集中于几何中心任何带电体，都可看成电荷全部集中于几何中心的点电荷的点电荷返回解析：解析：一个带电体能否看成点电荷，不在于其一个带电体能否看成点电荷，不在于其大小或形状，而是取决于其大小和形状对所研大小或形状，而是取决于其大小和形状对所研究的问题的影响。究的问题的影响。答案：答案：C C返回返回 自学教材自学教材 1 1库仑定律库仑定律 (1)(1)内容：内容：中两个中两个 之间的相互作用力之间的相互作用力F F的大小，跟它们的电荷量的大小，跟它们的电荷量Q Q1 1、Q Q2 2的的 成正比，跟它成正比，跟它们的距离们的距离r r的的 成反比；作用力的方向沿着它们成反比；作用力的方向沿着它们的的 。同种电荷。同种电荷 ，异种电荷，异种电荷 。真空真空乘积乘积二次方二次方连线连线相斥相斥相吸相吸点电荷点电荷返回9.09.010109 9 Nm Nm2 2/C/C2 2真空真空点电荷点电荷返回 2 2静电力叠加原理静电力叠加原理 对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的荷的作用力的 。矢量和矢量和返回 重点诠释重点诠释 1 1应应用用库仑库仑定律需要注意的定律需要注意的问题问题(1)(1)库库仑仑定定律律适适用用于于真真空空中中两两个个点点电电荷荷之之间间的相互作用力，与周的相互作用力，与周围围是否存在其他是否存在其他电电荷无关。荷无关。返回返回 (3)(3)两个电荷间的距离两个电荷间的距离r r00时，两电荷已失去了点时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，所以违背了库仑定律的适用条件，不电荷的前提条件，所以违背了库仑定律的适用条件，不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力。因此不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力。因此不能认为能认为F F。(4)(4)库仑力具有力的一切性质，相互作用的两个点库仑力具有力的一切性质，相互作用的两个点电荷之间的作用力遵守牛顿第三定律。库仑力同样遵守电荷之间的作用力遵守牛顿第三定律。库仑力同样遵守平行四边形定则，在解决多个电荷相互作用时矢量合成平行四边形定则，在解决多个电荷相互作用时矢量合成法则同样有效。法则同样有效。返回 2 2静电力叠加原理的理解静电力叠加原理的理解 (1)(1)静电力具有力的一切性质，静电力之间可以叠静电力具有力的一切性质，静电力之间可以叠加，也可以与其他力叠加，静电力叠加原理实际就是力加，也可以与其他力叠加，静电力叠加原理实际就是力叠加原理的一种具体表现。叠加原理的一种具体表现。(2)(2)由于任何带电体都可以看成是由很多点电荷组由于任何带电体都可以看成是由很多点电荷组成的，从理论上讲，利用库仑定律和静电力叠加原理，成的，从理论上讲，利用库仑定律和静电力叠加原理，可以知道任何带电体之间的作用力。可以知道任何带电体之间的作用力。返回 (3)(3)当多个带电体同时存在时，任一带电体同当多个带电体同时存在时，任一带电体同时受到多个静电力的作用，可以利用力的合成的时受到多个静电力的作用，可以利用力的合成的平行四边形定则求其合力。平行四边形定则求其合力。返回返回解析：解析：由库仑定律的适用条件得由库仑定律的适用条件得A A、B B错；库仑力遵错；库仑力遵守牛顿三定律和每个电荷电量无关，故守牛顿三定律和每个电荷电量无关，故C C错误；库错误；库仑定律是库仑通过实验得出的，仑定律是库仑通过实验得出的，D D正确。正确。答案：答案：D D返回返回 自学教材自学教材(1)(1)静电力和万有引力的区别：静电力和万有引力的区别：定律定律共同点共同点区区别别影响大小的因素影响大小的因素万有引万有引力定律力定律都与都与成反比成反比都有一都有一个常量个常量与两个物体与两个物体 有有关，只有引力，适用关，只有引力，适用于于 m1、m2、r库仑库仑定律定律与两个物体与两个物体 有有关，有引力，也有斥关，有引力，也有斥力，适用于真空中力，适用于真空中 Q1、Q2、r距距离的平方离的平方质质量量电电荷量荷量点点电电荷荷质质点点返回 (2)(2)对于微观粒子，相互之间的静电力对于微观粒子，相互之间的静电力 万万有引力，因此，在讨论电子这类微观粒子的相互作用有引力，因此，在讨论电子这类微观粒子的相互作用时，时，可以忽略不计。可以忽略不计。(3)(3)库仑力存在于任意两个带电体之间，当两个库仑力存在于任意两个带电体之间，当两个带电体不能看成点电荷时，库仑定律不再适用，但库带电体不能看成点电荷时，库仑定律不再适用，但库仑力仍然存在。仑力仍然存在。远大于远大于万有引力万有引力返回 重点诠释重点诠释 (1)(1)静电力和万有引力都是非接触类型的力，其本质静电力和万有引力都是非接触类型的力，其本质都是通过场发生作用。都是通过场发生作用。(2)(2)当两个带电体相隔一定距离时，它们之间应该既当两个带电体相隔一定距离时，它们之间应该既有静电力，也有万有引力，只是对于一般的带电体，静有静电力，也有万有引力，只是对于一般的带电体，静电力比万有引力大得多，万有引力往往忽略不计。电力比万有引力大得多，万有引力往往忽略不计。返回图图1 12 21 13 3如图如图1 12 21 1所示，两个质量均所示，两个质量均为为m m的完全相同的金属球壳的完全相同的金属球壳a a和和b b，壳层的厚度和质量分布均匀，将壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为球心间的距离为l l，为球半径的，为球半径的3 3倍。若使它们带上等倍。若使它们带上等量异种电荷，两球电荷量的绝对值均为量异种电荷，两球电荷量的绝对值均为Q Q，那么，那么，a a、b b两球之间的万有引力两球之间的万有引力F F引引、库仑力、库仑力F F库库分别为分别为 ()返回返回解析：解析：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离然两球心间的距离l l只有半径的只有半径的3 3倍，但由于壳层的厚度倍，但由于壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点。和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点。因此，可以应用万有引力定律。对于因此，可以应用万有引力定律。对于a a、b b两带电球壳，两带电球壳，由于两球的间距由于两球的间距l l只有半径的只有半径的3 3倍，不能看成点电荷，不倍，不能看成点电荷，不满足库仑定律的适用条件。故选项满足库仑定律的适用条件。故选项D D正确。正确。答案：答案：D D返回返回返回 例例11两个相同的金属小球，带电量之比为两个相同的金属小球，带电量之比为1 17 7，相距为相距为r r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的间的库仑力可能为原来的 ()4/74/73/73/79/79/716/716/7 A AB B C C D D 思路点拨思路点拨 解答本题的关键是能够对电荷中和、接解答本题的关键是能够对电荷中和、接触起电、电荷守恒定律及库仑定律进行综合运用。触起电、电荷守恒定律及库仑定律进行综合运用。返回返回 答案答案 D D返回 (1)(1)解此类问题时，要注意区分原来两球带的是同种解此类问题时，要注意区分原来两球带的是同种电荷还是异种电荷，带电性质不同，会有不同的答案。电荷还是异种电荷，带电性质不同，会有不同的答案。(2)(2)利用库仑定律计算电荷间的相互作用力时，通常利用库仑定律计算电荷间的相互作用力时，通常不将电荷的正、负代入公式，而只计算电荷间的相互作不将电荷的正、负代入公式，而只计算电荷间的相互作用力的大小，作用力的方向根据同种电荷互相排斥，异用力的大小，作用力的方向根据同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引来判断。种电荷互相吸引来判断。返回返回答案：答案：C C返回返回图图1 12 22 2 例例22如图如图1 12 22 2所示，等边三角所示，等边三角形形ABCABC，边长为，边长为L L，在顶点，在顶点A A、B B处有等量异处有等量异种点电荷种点电荷Q QA A、Q QB B，Q QA AQ Q，Q QB BQ Q，求在，求在顶点顶点C C处的点电荷处的点电荷Q QC C所受的静电力。所受的静电力。返回 审题指导审题指导 解答本题时应把握以下三点：解答本题时应把握以下三点：(1)(1)静电力合成分解时遵守平行四边形定则。静电力合成分解时遵守平行四边形定则。(2)(2)判断电性，若不能判断电性，应按两种情况分别讨论。判断电性，若不能判断电性，应按两种情况分别讨论。(3)(3)求静电力时，还要指明力的方向。求静电力时，还要指明力的方向。返回 解析解析 题目中没有交代题目中没有交代Q QC C的电性，解答时就需考的电性，解答时就需考虑两种情况，即虑两种情况，即Q QC C为正电，为正电，Q QC C为负电。当为负电。当Q QC C为正电时，受为正电时，受力情况如图甲所示，力情况如图甲所示，Q QA A、Q QB B对对Q QC C的作用力大小和方向都不的作用力大小和方向都不因其他电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律。因其他电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律。返回返回 答案答案 见解析见解析返回 如果有多个点电荷存在时，它们每两者之间的如果有多个点电荷存在时，它们每两者之间的作用力，不因其他点电荷的存在而改变，都满足库作用力，不因其他点电荷的存在而改变，都满足库仑定律。所以，我们解决这类问题的时候可以先求仑定律。所以，我们解决这类问题的时候可以先求出任意两个点电荷之间的作用力，然后再用平行四出任意两个点电荷之间的作用力，然后再用平行四边形定则求合力即可。边形定则求合力即可。返回图图1 12 23 3上例题中，若将上例题中，若将A A、B B、C C三点改为一三点改为一直角三角形的三个顶点，直角三角形的三个顶点，B B3030，且在且在A A、B B两点放置两点电荷两点放置两点电荷Q QA A、Q QB B，测得在测得在C C处正点电荷受静电力方向与处正点电荷受静电力方向与ABAB平行向左，则平行向左，则A A带带_电，电，Q QA AQ QB B_。返回解析：解析：各个静电力不在同一直线上时，各个静电力不在同一直线上时，应用平行四边形定则求合力。应用平行四边形定则求合力。正电荷在正电荷在C C处受处受Q QA A、Q QB B的库仑力作用，的库仑力作用，方向一定在方向一定在ACAC、BCBC线上，要使合力水线上，要使合力水平向左，平向左，C C受受A A的作用必定为引力，受的作用必定为引力，受B B的作用必定为的作用必定为斥力，所以斥力，所以A A带负电，带负电，B B带正电，受力分析如图所示，带正电，受力分析如图所示，得得F FB Bsin30sin30F FA A返回答案：答案：负负1 18 8返回返回 例例33在光滑绝缘水平面上固定着带电小球在光滑绝缘水平面上固定着带电小球A A，质，质量为量为M M，所带电荷量为，所带电荷量为Q Q。带电小球。带电小球B B与小球与小球A A之间相距之间相距为为r r，质量为，质量为m m，所带电荷量为，所带电荷量为q q。现将小球。现将小球B B无初速度无初速度释放，求：释放，求：(1)(1)刚释放时小球刚释放时小球B B的加速度为多大？的加速度为多大？(2)(2)释放后小球释放后小球B B做什么运动？做什么运动？思路点拨思路点拨 利用库仑定律及牛顿第二定律分析利用库仑定律及牛顿第二定律分析B B球的运动情况。球的运动情况。返回返回 库仑力跟重力、弹力、摩擦力一样，都是性质力，库仑力跟重力、弹力、摩擦力一样，都是性质力，受力分析时应包括库仑力。正确判断库仑力的大小和受力分析时应包括库仑力。正确判断库仑力的大小和方向后，即可将题目转化为力学问题，然后根据力学方向后，即可将题目转化为力学问题，然后根据力学知识进行求解。知识进行求解。返回图图1 12 24 42 2如图如图1 12 24 4所示，悬挂在所示，悬挂在O O点的一根不点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球不变的小球A A。在两次实验中，均缓慢移。在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球动另一带同种电荷的小球B B。当。当B B到达悬到达悬点点O O的正下方并与的正下方并与A A在同一水平线上，在同一水平线上，A A处处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度返回返回解析：解析：设细线长为设细线长为l l，A A的带电荷量为的带电荷量为Q Q。A A与与B B处在同一水平线上，以处在同一水平线上，以A A为研究对象，为研究对象，受力分析作出受力图，如图所示。根据平受力分析作出受力图，如图所示。根据平衡条件可知，库仑力跟重力的合力与细线衡条件可知，库仑力跟重力的合力与细线的拉力等大反向，由几何关系列式得的拉力等大反向，由几何关系列式得返回答案：答案：C C返回返回点击下图片进入点击下图片进入“随堂基础巩固随堂基础巩固”返回点击下图片进入点击下图片进入“课时跟踪训练课时跟踪训练”