[高二理化生]第1章静电场 第2节库仑定律.ppt

学习目标：1.明确点电荷是个理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件，感悟理想模型. 2．理解库仑定律的内容及公式，知道库仑定律的适用条件. 3．运用库仑定律并结合力学规律求解有关问题. 4．通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性. 重点难点：库仑定律的内容及公式的理解和灵活应用. 易错问题：库仑定律仅适用于真空中两个点电荷间静电力的计算，对于不能看作点电荷的带电体，不能直接应用库仑定律计算静电力. 一、演示实验探究 　实验表明，电荷之间的作用力随 的增大而增大，随 的增大而减小. 说明：该实验采用了控制变量法探究力与电量、距离之间的关系. 二、库仑定律 1．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 成正比，与它们的距离的 成反比，作用力的方向在它们的 上. 2．电荷之间的相互作用力叫做静电力或 . 3．当带电体间的距离比它们自身的大小大的多，以至于带电体的 、 及 对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做 .类似于力学中的 ，也是一种理想化的物理模型. 三、库仑的实验 1．库仑扭秤实验是通过悬丝扭转的 比较静电力F大小的.实验结果发现静电力F与距离r的 成反比. 2．库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是两个 的金属带电小球互相接触后，它们的电量 的方法来改变电量的，实验发现F与q1和q2的 成正比. 3．库仑定律的公式 ，式中k叫做 ，数值是k＝ .库仑定律的公式和万有引力公式相似，但库仑力比万有引力要强的多. 一、对点电荷概念的理解 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．当带电体之间的距离远远大于自身的大小时，带电体的形状、大小及电荷分布情况对相互作用力的影响可以忽略不计，就可以把这个带电体看作一个带电的几何点，即看成点电荷，相当于力学中的质点.举例说明： (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. 不能将点电荷和元电荷相混淆.　 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. 三、库仑定律与万有引力定律的比较 通过对比我们发现，大自然尽管是多种多样的，但也有规律可循，具有统一的一面.规律的表达那么简捷，揭示了自然界中深奥的道理，这就是自然界的和谐之美、简约之美.　　 　 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. 【答案】　B 【题后反思】　带电体能否简化为点电荷，是库仑定律应用中的关键点.定律的另一个条件是“真空”中，一般没有特殊说明的情况下，都可按真空来处理. 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