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第2節(jié) 靜電力 庫侖定律,1．知道點(diǎn)電荷的概念，了解理想化模型，體會(huì)理想化方法在科學(xué)研究中的作用． 2．理解庫侖定律的內(nèi)容及公式并說明庫侖定律描述的客觀規(guī)律和適用條件． 3．通過靜電力和萬有引力的對比，體會(huì)自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性．了解類比法，體會(huì)類比法在物理發(fā)展中的作用.,電荷,電荷量,二者之間的距離,線度,距離,正比,反比,它們的連線,相斥,相吸,9.0×109,靜電力常量,距離,平方反比,點(diǎn)電荷,矢量和,四、靜電力與萬有引力的比較,距離的平方,,質(zhì)量,質(zhì)點(diǎn),電荷量,點(diǎn)電荷,,,,,溫馨提示 對于微觀粒子，相互之間的靜電力遠(yuǎn)大于萬有引力，因此，在討論電子這類微觀粒子的相互作用時(shí)，萬有引力可以忽略不計(jì).,3．點(diǎn)電荷只具有相對意義 點(diǎn)電荷是一個(gè)相對的概念，一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀確定． 例如：一個(gè)半徑10 cm的帶電圓盤，如果考慮它和10 m處某個(gè)電子的作用力，就完全可以把它看做點(diǎn)電荷；而如果這個(gè)電子離圓盤只有1 mm，那么這一帶電圓盤又相當(dāng)于一個(gè)無限大的帶電平面． 另外，帶電體的線度比相關(guān)的距離小多少時(shí)才能看做點(diǎn)電荷，還與問題所要求的精度有關(guān)．從宏觀意義上討論電子、質(zhì)子等帶電粒子時(shí)，完全可以把它們視為點(diǎn)電荷．,二、對庫侖定律的理解 1．適用范圍：適用于真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用． (1)在空氣中庫侖定律也近似成立． (2)對于不能看成點(diǎn)電荷的帶電體不能直接應(yīng)用庫侖定律求解，但我們可以用一組點(diǎn)電荷來替代實(shí)際的帶電體，從而完成問題的求解． (3)兩個(gè)均勻帶電球體間的庫侖力也可利用庫侖定律計(jì)算，此時(shí)，r應(yīng)指兩球體的球心距．,2．當(dāng)多個(gè)帶電體同時(shí)存在時(shí)，每一對帶電體間的庫侖力仍遵守庫侖定律．某一帶電體同時(shí)受多個(gè)庫侖力作用時(shí)，可利用力的平行四邊形定則求出其合力． 3．庫侖定律中的常量k，只有在采用國際單位制單位時(shí)，它的值才是9.0×109 N·m2/C2. 4．庫侖定律表明，庫侖力與萬有引力十分相似，都與距離的平方成反比．對于某些問題可利用這一相似性，借助于類比的方法求解．,5．庫侖力具有力的共性，它與學(xué)過的重力、彈力、摩擦力一樣．具有力的一切性質(zhì)，它是矢量，合成、分解時(shí)遵循平行四邊形定則，能與其他的力合成，能使物體發(fā)生形變，能使物體產(chǎn)生加速度．,例如：如圖1－2－1甲所示，一個(gè)半徑為R的圓環(huán)均勻帶電，ab為一段極小的缺口，缺口長為L(L?R)，圓環(huán)帶的電荷量為QL(正電荷)，在圓心處放置一帶電荷量為q的負(fù)點(diǎn)電荷，試求負(fù)點(diǎn)電荷受到的庫侖力．,如圖1－2－1乙所示，在環(huán)上任取對稱的兩點(diǎn)(或兩小段)P、Q，P對O點(diǎn)處的負(fù)電荷產(chǎn)生吸引力FP，同樣Q對O點(diǎn)處的負(fù)電荷產(chǎn)生吸引力FQ，這兩個(gè)力大小相同，方向相反，合力為零．同理還可取P′、Q′等等相互對稱的點(diǎn)，都具有相同的結(jié)論．而圓環(huán)正是由無數(shù)這樣的點(diǎn)組成的，不難發(fā)現(xiàn)，在這樣的圓環(huán)中心處的點(diǎn)電荷受力為零．,2．庫侖定律與力學(xué)綜合應(yīng)用 庫侖力也稱為靜電力，它具有力的共性．它與學(xué)過的重力、彈力、摩擦力是并列的．它具有力的一切性質(zhì)，它是矢量，合成分解時(shí)遵循平行四邊形定則，可以與其他的力平衡，使物體發(fā)生形變，產(chǎn)生加速度．分析問題的思路與方法完全是力學(xué)問題的思路與方法． 即：電學(xué)問題、力學(xué)方法 (1)庫侖力作用下的平衡問題 ①分析帶電體在有庫侖力作用下的平衡問題時(shí)，與力學(xué)問題一樣，具體方法是：a.確定研究對象；b.受力分析；c.列出平衡方程；d.聯(lián)立求解．,(2)庫侖力作用下的非平衡問題 跟力學(xué)問題的處理方法相同，明確研究對象，分析運(yùn)動(dòng)過程，再分析包括庫侖力在內(nèi)的所有力，再依據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律或者動(dòng)能定理列方程，并靈活選用整體法和隔離法分析問題．,【典例1】 有三個(gè)完全一樣的金屬球A、B、C，A球帶的電荷量為7Q，B球帶的電荷量為－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球間的作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮?【變式1】 上題中若把A、B兩球固定，然后讓C反復(fù)與A、B兩球接觸，最后移去C球，A、B兩球間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮?,答案 8.0×10－21 N 方向平行于AB向左,借題發(fā)揮 當(dāng)多個(gè)帶電體同時(shí)存在時(shí)，每兩個(gè)帶電體間的庫侖力都遵守庫侖定律．某一帶電體同時(shí)受到多個(gè)庫侖力作用時(shí)可利用力的平行四邊形定則求出其合力．這就是庫侖力的疊加原理．,【變式2】 如圖1－2－4所示，等邊三角形ABC，邊長為L，在頂點(diǎn)A、B處有等量異種點(diǎn)電荷QA、QB.QA＝＋Q，QB＝－Q，求在頂點(diǎn)C處的點(diǎn)電荷＋QC所受的靜電力．,,答案 2d,【變式3】 兩個(gè)帶有同種電荷的小球A、B，放在光滑絕緣水平面上，其中小球A固定，小球B只在庫侖力作用下由靜止開始沿水平面運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，小球B的加速度a和速度v的變化是( )． A．a(chǎn)一直在增大 B．a(chǎn)一直在減小 C．v一直在增大 D．v一直在減小,庫侖定律與電荷守恒定律的應(yīng)用 1．如圖1－2－5所示，有半徑均為r的兩個(gè)金屬球，彼此距離為L，其中L遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于球的半徑r.它們都帶正電荷，電荷量分別為Q1、Q2，則它們之間的靜電力為( )．,答案 B,單擊此處進(jìn)入 活頁規(guī)范訓(xùn)練,