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2019-2020年高中物理 1.2《庫倫定律》學(xué)案 新人教版選修3-1 一、學(xué)習(xí)目標(biāo): 1．掌握庫侖定律，要求知道點電荷的概念，理解庫侖定律的含義及其公式表達，知道靜電力常量． 2．會用庫侖定律的公式進行有關(guān)的計算． 3．知道庫侖扭秤的實驗原理． 二、學(xué)習(xí)重點：電荷守恒定律 學(xué)習(xí)難點：電荷基本性質(zhì)與電荷守恒定律的理解及應(yīng)用。 三、知識連接： 電荷間的相互作用力：同種電荷相排斥、異種電荷相吸引。 四、學(xué)習(xí)過程： （一）探究電荷之間的相互作用力的因素：(參見課本圖1.2－1)． 由探究實驗過程可知，影響兩電荷之間相互作用力的因素： 1． ，2． ． （二）庫侖定律： 1.內(nèi)容表述： 2.公式： 3.公式中K表示： 、K= 4.適用條件： ， . 注意：（1）容易出現(xiàn)的錯誤是：只要體積小就能當(dāng)點電荷，這一點在學(xué)習(xí)中應(yīng)結(jié)合實例予以糾正。在實際問題中只有當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大的多，以至于帶電體的形狀和大小對相互作用的影響可以忽略不計時，帶電體才可以視為點電荷。 （2）庫侖定律只適用于真空，也可近似地用于氣體介質(zhì)，為了排除其他介質(zhì)的影響，將實驗和定律約束在真空的條件下． （4）靜電力同樣具有力的共性，遵循牛頓第三定律，遵循力的平行四邊形定則． （3）帶電小球可等效看成電量都集中在球心上的點電荷． r r r （5）如果兩個帶電體是均勻帶電球體，那么距離r是指兩球心之間的距離。但如果電荷分布不均時勻庫侖定律則不適用。 【例如：】半徑為r 的金屬球，其邊緣相距r ，現(xiàn)使兩球帶上等量的同種電荷Q，設(shè)兩電荷Q間的庫侖力大小為F，則F等于嗎？ 5.點電荷間庫侖力的作用方向在 ，而具體方又如何判斷呢： ※（三）庫侖扭秤實驗（1785年，法國物理學(xué)家．庫侖） 庫侖扭秤實驗原理：庫侖的扭秤是由一根懸掛在細長線上的輕棒和在輕棒兩端附著的兩只平衡球構(gòu)成的。當(dāng)球上沒有力作用時，棒取一定的平衡位置。如果兩球中有一個帶電，同時把另一個帶同種電荷的小球放在它附近，則會有電力作用在這個球上，球可以移動，使棒繞著懸掛點轉(zhuǎn)動，直到懸線的扭力與電的作用力達到平衡時為止。因為懸線很細，很小的力作用在球上就能使棒顯著地偏離其原來位置，轉(zhuǎn)動的角度與力的大小成正比，距離倒數(shù)的平方正比于角度，也就是說距離倒數(shù)的平方乘以角度應(yīng)為常數(shù)（做圖很容易看出關(guān)系），也就是說力與距離倒數(shù)的平方正比。同理，當(dāng)距離一定時，只改變小球所帶的電量可驗證力與兩小球所帶電量的乘積成正比。 實驗技巧：（1）.小量放大．（2）．電量的確定． （四）典型例題： 1. 試比較電子和質(zhì)子間的庫侖力和萬有引力．已知電子的質(zhì)量m1=9.1010-31kg，質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.6710-27kg．電子和質(zhì)子的電荷量都是1.6010-19C． 可以看出，萬有引力公式和庫侖定律公式在表面上很相似，表述的都是力，這是相同之處；它們的實質(zhì)區(qū)別是：首先萬有引力公式計算出的力只能是 力，絕沒有 力．其次，由計算結(jié)果看出，電子和質(zhì)子間的萬有引力比它們之間的靜電引力小的很多，因此在研究微觀帶電粒子間的相互作用時，主要考慮 力，忽略 力。 2.參考P7例2完成課后“問題與練習(xí)”的第4小題。（注意需用到力的平行四邊形定則）。 可以看出當(dāng)一個點電荷受到多個點電荷的作用時，可以根據(jù)力的獨立作用原理進行力的合成和分解并進行矢量運算. 五、小結(jié)：（請大家自行總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容） v 對于庫侖定律需要強調(diào)的是： v （1）點電荷的電性有正負之分，但在計算靜電力的大小時，可用所帶電量的絕對值進行計算．根據(jù)電荷之間的電荷異同來判斷是吸引力還是斥力. v （2）在兩點電荷之間距離接近為零時，由于兩個點電荷已經(jīng)失去了點電荷的前提條件，因此不能根據(jù)庫侖定律得到庫倫力無窮大的結(jié)論． v （3）當(dāng)一個點電荷受到多個點電荷的作用，可以根 據(jù)力的獨立作用原理進行力的合成分解并進行矢量運算. 六、過關(guān)訓(xùn)練： 1． 下列說法正確的是（ ） A、元電荷就是質(zhì)子 B、點電荷是很小的帶電體 C、摩擦起電說明電荷可以創(chuàng)造 D、庫侖定律適用于在真空中兩個點電荷之間相互作用力的計算 2 、 電荷量分別為q1 、q2的兩個點電荷，相距r時相互作用力為F，則 A、如果q1 、q2 恒定，當(dāng)距離變?yōu)閞/2 時，作用力將變?yōu)?F B、如果其中一個電荷的電荷量不變，而另一個電荷的電荷量和它們之間的距離都減半時，作用力變?yōu)?F C、如果它們的電荷量和距離都加倍，則作用力不變 D、如果它們的電荷都加倍，距離變?yōu)閞時，作用力變?yōu)?F 3．真空中有兩個相同的帶電金屬小球A和B（可視為點電荷），相距為r，帶電量分別為+q和+2q，它們之間相互作用力的大小為F．有一個不帶電的金屬球C，大小跟A、B相同，當(dāng)C先跟A接觸后再跟B小球接觸時，A的電量為 ，B的電量為 ；再將A、B間距離變?yōu)?r，那么A、B間的作用力的大小為： 4.如圖所示，A、B、C三點在一條直線上，各點都有一個點電荷，它們所帶電量相等．A、B兩處為正電荷，C處為負電荷，且BC=2AB．那么A、B、C三個點電荷所受庫侖力的大小之比為________． 5、 有A、B兩個帶電小球（可視為點電荷），電荷分別為和q1=q、q2=9q,相距0.4m，如果引入第三個小球C，正好使第三個小球都處于止?fàn)顟B(tài)，則C小球應(yīng)帶什么電，應(yīng)放在離A球多遠處？且C球所帶電荷量為多少 ？ (提示：C求平衡時所受合力為0；可設(shè)C的電量為Q) 七、當(dāng)堂檢測 1、關(guān)于點電荷，下列說法正確的是：（ ） A、它是一個帶有電荷的幾何點； B、它自身不一定很小，所帶電荷不一定很少； C、體積小于1mm3的帶電體就是點電荷； D、體積大的帶電體，只要滿足一定的條件也可以看成點電荷。 2、兩個完全相同的金屬球A和B，帶異號不等量電荷，相隔一定距離，庫侖力為F；把兩球相互接觸后再放回原處，則兩球間的庫侖力將：（ ） A、減小 B、增大 C、不變 D、以上情形都有可能 3、真空中兩個點電荷Q1和Q2，距離為R，當(dāng)Q1增大到2倍時，Q2減為原來的1/3，而距離增大到原來的3倍，電荷間的庫侖力變?yōu)樵瓉淼模海? ） A、4/9 B、4/27 C、8/27 D、2/27 4.請完成P9課后“問題與練習(xí)”第2題和第5題 （第2題） (第5題) 課后反思：