物理选修成才之路电场幻灯片.ppt
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1、第一章 静电场物理物理物理物理(人教版(人教版(人教版(人教版 选修选修选修选修3-13-1)情情景景切切入入自自主主研研习习走走出出误误区区探探究究目目标标课课后后强强化化作作业业题题型型设设计计要要点点探探究究物理选修成才之路课件电场第1页,共48页,编辑于2022年,星期日知道点电荷,体会科学研究中的知道点电荷,体会科学研究中的理想模型方法理想模型方法掌握库仑定律的内容及公式,会掌握库仑定律的内容及公式,会用库仑定律求解有关问题用库仑定律求解有关问题通过静电力和万有引力的对比,通过静电力和万有引力的对比,体会自然规律的多样性与统一性体会自然规律的多样性与统一性第2页,共48页,编辑于20
2、22年,星期日将将两两个个气气球球充充气气后后挂挂起起来来,让让他他们们碰碰在在一一起起(图图a)用用毛毛织织品品分分别别摩摩擦擦两两个个气气球球相相接接触触的的部部分分(图图b)放放开开气气球球后后,你你观观察察到到什什么么现现象象?你你能能解解释释这这个个现现象象吗吗?你你能能得得到到气气球球间间相互作用的相互作用的规规律与哪些因素有关律与哪些因素有关吗吗?第3页,共48页,编辑于2022年,星期日1把把一一个个带带正正电电的的物物体体放放在在A处处,然然后后把把挂挂在在丝丝线线上上的的带带正正电电的的小小球球先先后后挂挂在在P1、P2、P3等等位位置置(下下图图),比比较较小小球球在在
3、所所受受 小小球球所所受受电电力力的的大大小小可可以以通通过过丝丝线线偏偏离离 显显示示出出来来,偏偏角角 ,表表示示小球受到的小球受到的电电力力 不同位置不同位置电力的大小电力的大小越大越大竖直方向的角度竖直方向的角度越大越大第4页,共48页,编辑于2022年,星期日把小球挂在把小球挂在 ,增大或减小它所,增大或减小它所带带的的 ,比比较较小球所受小球所受的的变变化化实验实验表明,表明,电电荷之荷之间间的作用力随着的作用力随着电电荷量的荷量的 而而,随着距离的,随着距离的 而而 同一位置同一位置电荷量电荷量电力大小电力大小增大增大减小减小增大增大增大增大第5页,共48页,编辑于2022年,星
4、期日2大家知道,英国科学家卡文迪大家知道,英国科学家卡文迪许许用用 实实验验的的方方法法测测出了出了常常量量,开开历历史史先先河河,打打开开了了微微量量观观测测的的大大门门(如下如下图图)扭秤扭秤万有引力万有引力第6页,共48页,编辑于2022年,星期日1773年法国科学家年法国科学家库仑库仑(见见下下图图)用用 实实验验验验证证了了静静电电力的力的定律定律库仑扭秤库仑扭秤平方反比平方反比第7页,共48页,编辑于2022年,星期日3电电荷之荷之间间存在着的相互作用力称存在着的相互作用力称为为或或 在在真真空空中中两两个个静静止止的的点点电电荷荷之之间间的的相相互互作作用用力力,与它与它们们的的
5、电电荷量荷量的乘的乘积积成正比,与它成正比,与它们们的的的的二二次次方方成成反反比比,作用力的方向在作用力的方向在上上静电力静电力库仑力库仑力距离距离它们的连线它们的连线第8页,共48页,编辑于2022年,星期日(1)点点电电荷荷是是只只有有电电荷荷量量,没没有有大大小小、形形状状的的理理想想化化的的模型,模型,类类似于力学中的似于力学中的质质点,点,实际实际并不存在并不存在(2)在在带带电电体体的的大大小小比比起起它它到到其其它它带带电电体体的的距距离离小小得得多多,以以致致带带电电体体的的形形状状和和电电荷荷在在它它上上面面的的分分布布已已无无关关紧紧要要时时,带带电电体可体可视为视为点点
6、电电荷荷第9页,共48页,编辑于2022年,星期日特别提醒:特别提醒:物物理理学学中中的的理理想想模模型型是是不不存存在在的的,但但是是在在处处理理某某些些问问题题时时往往往往要要抓抓住住主主要要矛矛盾盾,忽忽略略次次要要因因素素,建建立立理理想想模模型型,这这样样可可使使研研究究的的问问题题大大大大简简化化,同同时时可可得得到到物物理理本本质质的的东东西西,否则,将是一团乱麻,无从下手,寸步难行否则,将是一团乱麻,无从下手,寸步难行第10页,共48页,编辑于2022年,星期日现现有有一一个个半半径径为为20cm的的带带电电圆圆盘盘,问问能能否否把把它它看看作作点点电荷?电荷?答答案案:能能否
7、否把把带带电电圆圆盘盘看看作作点点电电荷荷,不不能能只只看看大大小小,要要视视具具体体情情况况而而定定若若考考虑虑它它与与10m远远处处的的一一个个电电子子的的作作用用力力时时,完完全全可可以以把把它它看看作作点点电电荷荷;若若电电子子距距圆圆盘盘只只有有1mm时时,这这一一带带电电圆圆盘盘又又相相当当于于一一个个无无限限大大的的带带电电平平面面,而而不不能能看看作作点点电电荷荷第11页,共48页,编辑于2022年,星期日(1)内内容容:真真空空中中两两个个点点电电荷荷之之间间的的相相互互作作用用力力F的的大大小小,跟跟它它们们的的电电荷荷量量Q1、Q2的的乘乘积积成成正正比比,跟跟它它们们的
8、的距距离离r的的二二次方成反比,作用力的方向沿着它次方成反比,作用力的方向沿着它们们的的连线连线(2)库仑库仑力力(静静电电力力)的大小:的大小:,其其中中静静电电力常量力常量k9.0109Nm2/C2.方方向向:在在两两点点电电荷荷的的连连线线上上,同同种种电电荷荷相相斥斥,异异种种电电荷荷相吸相吸(3)定律的适用范定律的适用范围围:真空中的点:真空中的点电电荷荷第12页,共48页,编辑于2022年,星期日特别提醒:特别提醒:对对于于均均匀匀带带电电的的绝绝缘缘球球体体之之间间的的作作用用力力,公公式式Fk仍仍然然适适用用,r为为球球心心之之间间的的距距离离如如果果不不是是点点电电荷荷,则则
9、可可以以通通过过分分割割的的办办法法,将将带带电电体体转转化化为为许许多多点点电电荷荷,求求出出点点电电荷荷间间的的作用力,再叠加作用力,再叠加第13页,共48页,编辑于2022年,星期日库仑定律与万有引力定律的异同点是什么?库仑定律与万有引力定律的异同点是什么?答案:答案:定律定律共同点共同点区别区别影响大小影响大小的因素的因素万有引力万有引力定律定律都与距都与距离的平方离的平方成反比成反比都有一都有一个常量个常量与两个物体质量有关,与两个物体质量有关,只有引力只有引力m1、m2、r库仑定律库仑定律与两个物体电荷量有关,与两个物体电荷量有关,有引力,也有斥力有引力,也有斥力Q1、Q2、r第1
10、4页,共48页,编辑于2022年,星期日(1)实验实验装置:装置:库仑库仑扭秤扭秤(如如图图所示所示)第15页,共48页,编辑于2022年,星期日(2)实实验验步步骤骤:改改变变A和和C之之间间的的距距离离r,记记录录每每次次悬悬丝丝扭扭转转的的角角度度,便便可可找找到到力力F与与距距离离r的的关关系系,结结果果是是力力F与与距距离离r的二次方成反比,即的二次方成反比,即通通过过带带电电金金属属小小球球与与另另一一个个不不带带电电的的相相同同金金属属球球接接触触,前前者者的的电电荷荷量量分分给给后后者者一一半半的的办办法法,改改变变带带电电小小球球的的电电荷荷量量,记记录录每每次次悬悬丝丝扭扭
11、转转的的角角度度,可可得得出出力力F与与q1和和q2的的乘乘积积成成正正比比即即 Fq1q2(3)实验结实验结果:果:第16页,共48页,编辑于2022年,星期日(1)适用条件:真空中两个点适用条件:真空中两个点电电荷荷间间的相互作用的相互作用(2)库库仑仑力力具具有有力力的的一一切切性性质质:矢矢量量性性、相相互互性性等等,两两点点电电荷荷间间的的库仑库仑力是相互作用的,其大小相等,方向相反力是相互作用的,其大小相等,方向相反(3)将将计计算算库库仑仑力力的的大大小小与与判判断断库库仑仑力力的的方方向向两两者者分分别别进进行行即即用用公公式式计计算算库库仑仑力力大大小小时时,不不必必将将表表
12、示示电电荷荷Q1、Q2的的带带电电性性质质的的正正、负负号号代代入入公公式式中中,只只将将其其电电荷荷量量的的绝绝对对值值代代入入公公式式中中从从而而算算出出力力的的大大小小;力力的的方方向向再再根根据据同同种种电电荷荷相相互排斥,异种互排斥,异种电电荷相互吸引加以判定荷相互吸引加以判定第17页,共48页,编辑于2022年,星期日(4)要要统统一国一国际单际单位,与位,与k9.0109Nm2/C2统统一一(5)如如果果一一个个点点电电荷荷同同时时受受到到另另外外两两个个或或更更多多的的点点电电荷荷的作用力,可根据静的作用力,可根据静电电力叠加的原理求出合力力叠加的原理求出合力特别提醒:特别提醒
13、:因因为为基基本本粒粒子子(电电子子、质质子子、原原子子核核、离离子子等等)之之间间的的静静电电力力远远比比它它们们之之间间的的万万有有引引力力大大得得多多,也也比比本本身身受受的的地地球球引引力力(重重力力)大大得得多多,所所以以都都不不考考虑虑万万有有引引力力作作用用,但但像像质质量量较大的带电体小球、液滴、灰尘等,一般要考虑重力作用较大的带电体小球、液滴、灰尘等,一般要考虑重力作用在在解解决决多多个个点点电电荷荷间间的的作作用用力力问问题题时时,要要注注意意每每两两个个点点电电荷荷间间就就有有一一对对库库仑仑力力,它它们们之之间间的的关关系系遵遵从从牛牛顿顿第第三三定定律律第18页,共4
14、8页,编辑于2022年,星期日误误区区1:当当电电荷荷Q1、Q2间间的的距距离离r0时时,由由公公式式FkQ1Q2/r2可知,两电荷间的相互作用力可知,两电荷间的相互作用力F.第19页,共48页,编辑于2022年,星期日点点拨拨:若若纯纯粹粹由由数数学学知知识识出出发发,确确实实可可以以认认为为r0时时F.但但是是我我们们必必须须注注意意,公公式式FkQ1Q2/r2仅仅适适用用于于可可将将带带电体视为点电荷的情形电体视为点电荷的情形什什么么是是点点电电荷荷?如如果果带带电电体体的的大大小小比比带带电电体体间间的的距距离离小小很很多多,即即带带电电体体的的形形状状和和大大小小对对相相互互作作用用
15、力力的的影影响响可可以以忽忽略略不不计计时时,就就可可将将带带电电体体视视为为点点电电荷荷事事实实上上,当当Q1、Q2间间的的距距离离r0时时已已不不能能将将Q1、Q2视视为为点点电电荷荷了了,当当然然也也就就不不能能用用公公式式FkQ1Q2/r2来来计计算算Q1、Q2间间相相互互作作用用力力的的大大小小了了可可见见,尽尽管管数数学学是是解解决决物物理理问问题题的的重重要要工工具具,但但也也不不能能不不顾顾物物理理意意义而将物理问题纯数学化义而将物理问题纯数学化第20页,共48页,编辑于2022年,星期日两两个个半半径径均均为为r的的金金属属球球放放在在绝绝缘缘支支架架上上,两两球球面面最最近
16、近距距离离为为r,带带等等量量异异种种电电荷荷,电电荷荷量量为为Q,两两球球之之间间的的静静电电力力为为下列下列选项选项中的哪一个中的哪一个()第21页,共48页,编辑于2022年,星期日解解析析:由由于于两两带带电电体体带带等等量量异异种种电电荷荷,电电荷荷间间相相互互吸吸引引,因因此此电电荷荷在在导导体体球球上上的的分分布布不不均均匀匀,会会向向正正对对的的一一面面集集中中,电电荷荷间间的的距距离离就就要要比比3r小小根根据据库库仑仑定定律律,静静电电力力一一定定大大于于 电电荷荷的的吸吸引引不不会会使使电电荷荷全全部部集集中中在在相相距距为为r的的两两点点上上,所所以以说说静电力也不等于
17、静电力也不等于 正确选项为正确选项为B.答案:答案:B点点评评:两两球球间间的的距距离离和和球球本本身身的的大大小小差差不不多多,不不符符合合简简化化点点电电荷荷的的条条件件,因因为为库库仑仑定定律律的的公公式式计计算算只只适适用用于于点点电电荷荷,所所以以不不能能用用公公式式去去计计算算我我们们可可以以根根据据电电荷荷间间的的相相互互作作用用的的规律来作一个定性分析规律来作一个定性分析第22页,共48页,编辑于2022年,星期日(2009福福 建建 仙仙 游游 现现 代代 中中 学学 高高 二二 检检 测测)关关 于于 库库 仑仑 定定 律律 的的 公公 式式 下列下列说说法中正确的是法中正
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