2019-2020年高中物理 1.2 庫侖定律教案 教科版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理 1.2 庫侖定律教案 教科版選修3-1 【教學(xué)結(jié)構(gòu)】 本章教材的特點： ⒈ 教材內(nèi)容比較抽象，學(xué)生接受、理解比較困難。 ⒉ 物理概念，物理規(guī)律多，關(guān)系復(fù)雜，學(xué)生很難掌握知識的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識系統(tǒng)。 ⒊ 與力學(xué)、運動學(xué)知識聯(lián)系多，對學(xué)生基礎(chǔ)知識要求高。 一、正、負(fù)電荷，電荷守恒 ⒈ 同性電荷互相推斥，異性電荷互相吸引。 ⒉ 中和：等量異種電荷相互抵消的現(xiàn)象。 3 ⒊ 物體帶電：使物體中的正負(fù)電荷分開過程。（不帶電物體，正負(fù)電荷等量） 帶正電：物體失去一些電子帶正電。 帶負(fù)電：物體得到一些電子帶負(fù)電。 4 ⒋ 電荷守恒：電荷不能創(chuàng)造，不能消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。 二、庫侖定律，本章教材重點內(nèi)容之一。 ⒈ 實驗：學(xué)生動手做摩擦起電實驗；演示實驗：同性電荷相推斥，異性電荷相吸引。（注意學(xué)生的感性知識） 2 ⒉ (1) (1)庫侖定律的適用條件：真空中，兩個點電荷之間的相互作用。點電荷：帶電體大小和它們之間的距離相比可以忽略。理解為帶電體只為一點，電荷集中于該點，r即為兩個帶電體之間距離。當(dāng)帶電體大小與它們距離相比不可忽略時，電荷不能視為集中一點，r不能確定，不適用庫侖定律。 (2) (2)K：靜電力恒量。重要的物理常數(shù)K=9.0109Nm2/C2，其大小是用實驗方法確定的。其單位是由公式中的F、Q、r的單位確定的，使用庫侖定律計算時，各物理量的單位必須是：F：N、Q：C、r：m。 (3) (3)關(guān)于點電荷之間相互作用是引力還是斥力的表示方法，使用公式計算時，點電荷電量用絕對值代入公式進行計算，然后根據(jù)同性電荷相斥、異性電荷相吸判斷方向即可。 (4) (4)庫侖力也稱為靜電力，它具有力的共性。它與高一時學(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，合成分解時遵從平行四邊形法則，與其它的力平衡，使物體發(fā)生形變，產(chǎn)生加速度。 (5) (5) ,F是Q1與Q2之間的相互作用力，F(xiàn)是Q1對Q2的作用力，也是Q2對Q1的作用力的大小，是一對作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解為Q1Q2，受的力也不等。 【解題點要】 例一：真空中有甲、乙兩個點電荷，相距為r，它們間的靜電力為F。若甲的電量變?yōu)樵瓉淼?倍，乙的電量變?yōu)樵瓉淼?/3，距離變?yōu)?r，則它們之間的靜電力變?yōu)椋? ） A. A.3F/8 B.F/6 C.8F/3 D.2F/3 解析：根據(jù)題目給出條件，真空中，點電荷，符合庫侖定律條件。 當(dāng)時 答案應(yīng)選：B 圖1 應(yīng)注意，點電荷之間的相互作用力是與兩個點電荷電量乘積成正比，與兩個點荷距離的平方成反比。解答問題時，要考慮三個量的變化。 例二：如圖1所示，等邊三角形ABC，邊長為L，在頂點A、B處有等量異性點電荷QA,QB,QA=+Q,QB=-Q，求在頂點C處的點電荷QC所受的靜電力。 解析：分析QC受幾個力，確定各力大小和方向。 因QB的存在QA對QC的作用力，還遵守庫侖定律嗎？ 圖2 QC題目中沒有交待電性，解答時就需考慮兩種情況，即QC為正電，QC為負(fù)電。 當(dāng)QC為正電時，受力情況如圖2所示，QA、QB對QC的作用力大小和方向都不因其它電荷的存在而改變，仍然遵守庫侖定律的規(guī)律。 QA對QC作用力：，同性電荷相斥。 QB對QC作用力：，異性電荷相吸。 ∵QA=QB=Q ∴FA=FB 圖3 根據(jù)平行四邊形法則，QC受的力F1即為FA、FB的合力，根據(jù)幾何知識可知，QC受力的大小，F(xiàn)1=FA=FB=，方向為平行AB連線向右。 當(dāng)QC為負(fù)電時，如圖3所示。方向平行AB連線向左。 從本題解答可知：(1)靜電力合成分解時遵守平行四邊形法則。(2)題中不交待電性時，需根據(jù)題給的條件判斷其電性，若不能判斷電性，應(yīng)按兩種情況處理。(3)求靜電力時要計算其大小還要回答力的方向。 圖4 例三：如圖4所示，把質(zhì)量為0.2克的帶電小球A用絲線吊起，若將帶電量為410-8C的小球B靠近它，當(dāng)兩小球在同一高度時且相距3cm，絲線與堅直方向夾角為45,此時小球B受到庫侖力F=___________。小球A帶的電量qA=____________。 圖5 解析：絲線為什么能與豎直方向成45角，此時小球處于什么狀態(tài)，根據(jù)題給的條件，可知小球A處于平衡狀態(tài)，分析小球A受力情況如圖5所示。mg:小球A的重力。T:絲線的張力。F:小球B對小球A的靜電力。三個力的合力為零。F=mgtg45=0.210-3101=210-3N。 題中小球A，B都視為點電荷，它們之間相互吸引，其作用力大小 ∴ 小球B受到庫侖力與小球A受到庫侖力為作用力和反作用力，所以小球B受到的庫侖力大小為210-3N。小球A與小球B相互吸引，B帶正電，小球A帶負(fù)電，所以 qA=-0.510-8C 本題在解答過程中，物體的平衡條件成為關(guān)鍵內(nèi)容，因此分析物體的受力，對力進行分解合成就成了必須的步驟。其次，小球A帶電量為qA=-0.510-8C中的負(fù)號在答案中不是可缺少的內(nèi)容，必須重視。 圖6 例四：相距為L的點電荷A、B的帶電量分為+4Q和-Q，要引進第三個點電荷C，使三個點電荷在庫侖力作用下都能處于平衡狀態(tài)，試求C電荷的電量和放置的位置？ 解析：如圖6所示，首先分析點電荷C可能放置的位置，三個點電荷都處于平衡，彼此之間作用力必須在一條直線上，C只能在AB決定的直線上，不能在直線之外。而可能的區(qū)域有3個，1.AB連線上，A與B帶異性電荷互相吸引，C電荷必須與A、B均產(chǎn)生推斥力，這不可能，因為無論C帶什么電都不能對AB均產(chǎn)生推斥力。2.在AB連線的延長線A的左側(cè)，C帶負(fù)電時對A產(chǎn)生吸引力與B對A作用力方向相反可能A處于平衡，C對B的作用力為推斥力與A對B作用力方向相反，也可能使B平衡，但離A近，A帶電荷又多，不能同時使A、B處于平衡。3.放B的右側(cè)能滿足A、B同時處于平衡，C同時也平衡。 設(shè)：點電荷C置于B的右側(cè)且距離B為x，帶電荷為q，則 A處于平衡 B處于平衡 解方程：q=4Q，x=L 本題的解答過程，要求學(xué)生能熟練使用庫侖定律，物體的平衡條件。同時要求學(xué)生有比較強的分析問題，解決問題的能力。 【課余思考】 ⒈ 庫侖定律的適用條件是什么？ ⒉ 要使兩個點電荷之間的靜電力變?yōu)樵瓉淼?，可有哪些辦法。 【同步練習(xí)】 ⒈ 真空中保持一定距離的兩個點電荷，若其中一個點電荷增加了1/2，但仍然保持它們之間的相互作用力不變，則另一點電荷的電量一定減少了（ ） A.1/5 B.1/4 C.1/3 D.1/2 ⒉ 已知點電荷A的電量是B點電荷的2倍，則A對B作用力大小跟B對A作用力大小的比值為（ ） 圖7 A.2:1 B.1:2 C.1:1 D.不一定 ⒊ 如圖7所示，用兩根絕緣細(xì)線掛著兩個質(zhì)量相同的不帶電的小球A和B，此時，上、下細(xì)線受的力分別為TA、TB，如果使A帶正電，B帶負(fù)電，上、下細(xì)線受力分別為TA，TB，則（ ） A.TA< TA B.TB> TB C.TA=TA D. TB下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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