高中物理《库仑定律》学案新人教版选修3-2.doc

高中物理《库仑定律》学案 新人教版选修3-1 课前预习自查 1．探究电荷间作用力的大小跟距离的关系：保持电荷的电荷量不变，距离增大时，作用力________；距离减小时，作用力________． 2．探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系：保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力________；电荷量减小时，作用力________． 3．静电力：________间的相互作用力，也叫________．它的大小与带电体的________及________有关． 4．点电荷：自身的________________比相互之间的距离______________的带电体． 5．库仑定律：真空中的两个点电荷之间的相互作用力的大小，与它们电荷量的乘积成____________，与它们距离的二次方成________，作用力的方向在它们的________． 6．库仑定律的公式F＝________，式中k叫做静电力常量，k的数值是________． 知识探究 要点一 点电荷 点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷． 1 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在． 2 一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，例如，一个半径为10 cm的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面． 要点二 库仑定律的理解 1．适用条件：适用于真空中的点电荷． 真空中的电荷若不是点电荷，如右图所示．同种电荷时，实际距离会增大，如图 a 所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图 -1- b 所示． 2.对公式的理解:有人根据公式,设想当r→0时,得出F→∞的结论．从数学角度这是必然的结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当r→0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r＝0的情况，也就是说，在r→0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力． 3．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q1、q2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可． 4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k＝9.0×109 N·m2/C2统一． 5．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力． 6．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律. 典例探究 题型一、点电荷的理解 【例1】 下列关于点电荷的说法中，正确的是 A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷 C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷 D．一切带电体都可以看成是点电荷 题型二、库仑定律的理解和应用 【例2】 对于库仑定律，下面说法正确的是 A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力 B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律 C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等 D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量 【例3】如图所示，两个正电荷q1、q2的电荷量都是3 C，静止于真空中，相距r＝2 m. 1 在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力． 2 在O点放入负电荷Q，求Q受的静电力． 3 在连线上A点左侧的C点放上负点电荷q3，q3＝1 C且AC＝1 m，求q3所受的静电力． 拓展探究在第三问中如果把q3放在B点右侧距离B为1 m处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力？ -2- 题型三、库仑定律和电荷守恒定律的结合 【例4】甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16 C的正电荷，乙球带有3.2×10－16 C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm. 1 试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？ 2 将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗？是斥力还是引力？ 拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？ 课堂练习 1.下列关于点电荷的说法正确的是 A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体 B．带电体体积很大时不能看成点电荷 C．点电荷的所带电荷量可能是2.56×10－20 C