新课标高中物理选修3-1.ppt

一、点电荷：当实际带电体的大小 它们之间的距离，以至于带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以 时，可近似看作点电荷，类似于力学中的质点，也是一种理想化的物理模型. 二、库仑定律 1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积 ，与它们的距离的二次方 ，作用力的方向在它们的连线上.表达式为 （k叫静电力常量） 2、方向：在两电荷的连线上，同种电荷相 ，异种电荷相 。 3、适用范围：真空中两 电荷 思考题 两个带电球体，是否可以看成是集中在球心位置的点电荷？ 课堂训练 1、关于点电荷的下列说法中正确的是： A .真正的点电荷是不存在的． B .点电荷是一种理想模型． C .足够小的电荷就是点电荷． D .一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 (1)均匀带电球体，半径为R.①若电荷分布不变，研究rR的任何点的电场分布时，带电体可看成点电荷，与电荷量集中在球心的点等效；②若电荷分布是可改变的，在附近放另一个电荷时，其表面电荷量的分布发生改变，就不能看作点电荷；③若研究的位置离得很远，r?R，就可以把球看作点电荷. (2)对于板状带电体或杆状带电体，在研究它和位于附近的其他带电体间的相互作用时，均不能看作点电荷，只有当研究的位置到带电体的距离远远大于带电体的线度时，才能当作点电荷处理. （1）库仑扭秤的结构是怎样的？库仑是怎样研究电荷间作用力大小的？ （2）写出库仑定律的数学表达式，并指明公式中各符号的意义。 （3）库仑定律的适用条件是什么？静电力常量的数值是多少？ （4）库仑定律的公式与我们前面学的那一个定律的公式相似？ (1)实验装置：库仑扭秤(如图所示) (2)实验步骤：①改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可找到力F与距离r的关系，结果是力F与距离r的二次方成反比，即 ②通过带电金属小球与另一个不带电的相同金属球接触，前者的电荷量分给后者一半的办法，改变带电小球的电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，可得出力F与q1和q2的乘积成正比即F∝q1q2 (3)实验结果： 二、库仑定律的正确理解和应用 1．库仑定律只适用于计算真空中两个点电荷间的相互作用力；空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计算. (1)有人根据F＝ 推出当r→0时，F→∞，从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上分析，这种看法是错误的，因为当r→0时，两带电体已不能看作点电荷，库仑定律及其公式也就不再适用，不能成立了. (2)两个导体球，球心之间的距离为r，由于电荷间力的作用，电荷在导体球上的分布如图1－2－1所示，两球带同种电荷时F ，两球带异种电荷时， F . 2．应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中算出力的大小，力的方向根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则另行判断. 3．各物理量要统一用国际单位，只有采用国际单位时，k的值才是9.0×109N·m2/C2. 4．库仑力具有力的一切性质，可以与其他力合成、分解，可以与其他力平衡，可以产生加速度，遵从牛顿第三定律，两点电荷间的库仑力是一对相互作用力，大小相等，方向相反. 课堂训练 2、关于库仑定律的公式下列说法中正确的是 (　　) A．当真空中的两个点电荷间的距离r→∞，它们之间的静电力F→0 B．当真空中的两个点电荷间的距离r→0时，它们之间的静电力F→∞ C．当两个点电荷之间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了 D．当两个点电荷之间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了 　 如图1－2－2所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量为Q，两球之间的静电力符合下列选项中的 (　　) 【思路点拨】　思考两个带电球能否简化成点电荷，不能简化成点电荷就不符合库仑定律的适用条件. 1．例1中如果两球带等量同种电荷，两球间静电力符合下列选项中的哪一个 (　　) 答案：C (2010年西安八校4月高三模拟考试)一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为＋Q的电荷，另一电荷量为＋q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷所受的力为零，现在球壳上挖去半径为r(r?R)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为________(已知静电力常量为k)，方向________. 【解析】　由于球壳上均匀带电，原来每条直径两端相等的一小块圆面上的电荷对球心＋q的力互相平衡.现在球壳上A处挖去