高中物理选修3-1人教版课件-1.电荷守恒定律 28页

第二节 1.摩擦起电 2.接触起电 3.感应起电 复习回顾 3.元电荷 Ce 191060.1  复习回顾 1.万有引力定律的内容? 自然界中任何两个物体都相互吸引， 引力的大小与物体质量的乘积成正比,与它 们之间距离的二次方成反比。 2.其表达式为: 2 21 r mmGF 万 3.两个物体之间的作用力（引力）随着质量 的增大而增大，随着距离的增大而减小。 同种电荷之间存在斥力 异种电荷之间存在引力 甲 乙 丙 探究起航 电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？ F 一、探究影响电荷间相互作用力的因素 § 演示： tanGF  2.距离越近，偏角越大，力越大；距离越远，力越小。 1.带电量越大，偏角越大，力越大； 带电量越小，力越小。 小球受力 示意图 T G F 偏角越大， 力越大 结论： α 一、探究影响电荷间相互作用力的因素 r QQkF 2 21 再猜想：电荷之间相互作用力的大 小会不会与万有引力定律的大小 具有相似的形式呢？会不会 是 ？ 猜想：F与Q、r有什么具体 关系？ 二 、 库 仑 扭 秤 试 验 平衡小球 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 二、库仑扭秤实验 研究方法： 1、F与r的关系(Q不变） 结论： 2 1F r  控制变量法 A C Q A 4 Q 电量均分 A 2 Q C 2 Q A D 2 Q 条件：完全相同的小球 二、库仑的实验 2、F与Q的关系（r不变） 结论：QQF 21  综合结论: 2 21 r QQkF  QQF 21  rF 21∝ 式中的k是比例系数，叫做静电力常量。 通过实验测定其值为: 229 /100.9 CmNk  2 21 r QQF  三、库仑定律 § 1、 内容：真空中两个静止点电荷之间相互 作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与 它们距离的二次方成反比，作用力的方向在 它们的连线上。 § 电荷间这种相互作用力叫做静电力或库 仑力。 § 2、表达式： § § 3、适用条件： r QQkF 2 21 真空中静止点电荷 4、点电荷 （1）在研究带电体间的相互作用时，如果带电 体自身的大小远小于它们之间的距离，以至带电 体自身的大小、形状及电荷分布状况对我们所讨 论的问题影响甚小，相对来说可把带电体看作一 带电的点，叫做点电荷。 均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,即使 它们之间的距离不是很大,一般也可以当作电电荷 来处理---电荷集中在球心的点电荷。 （2）点电荷是一个理想化的模型， 类似于力学中的质点。 5、相互作用的两个点电荷，不论它 们的电量是否相等，它们受到的库仑 力是一对作用力和反作用力。 库仑定律 公式 2 21 r QQkF  方向 四、两定律比较 万有引力定律 考虑 场合 2 21 r mmGF  电荷中心连线 质量中心连线 微观粒子,宏观带电体 真空 宏观天体 ★我们收获了多少？ 1.影响电荷间相互作用力的因素：电荷量、距离 2.库仑定律的内容和表达式及适用条件 真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与 它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二 次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 3.表达式： 4.点电荷理想模型的建立 5.库仑实验的方法：控制变量法 r QQkF 2 21 即时应用 例题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.点电荷是一种理想化模型． C.足够小（如体积小于1）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． 答案：A、B、D． 点电荷自身的大小不一定很小，它所带的 电量也可以很大。点电荷这个概念与力学 中的“质点”类似，但与质点要注意区分。 五、解题方法指导 § 1、计算时，Q1、Q2 取绝对值代入 公式，再根据带电性质判断库 § 仑力的方向。 例题2：已知氢核（质子）质量1.67×10-27kg．电子的质量 是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为 5.3×10-11 m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有 引力。解：氢核与电子所带的电荷量都是 1.6×10-19c. 2 21 r QQkF 库 =（9.0×109）×  211 1919 103.5 106.1106.1     =8.2×10-8 N 2 21 r mmGF 万        N211 3127 11 103.5 101.91067.1107.6      N47106.3   万 库 F F 39103.2  可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观粒子 的相互作用时，可以把万有引力忽略。另外,二者的性质也不同。 五、解题方法指导 2、 两个完全相同小球接触时的电量分配规律： 若原来带异种电荷，则先中和后平分； 若原来带同种电荷，则电荷总量平分； 例题3：真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A、B(均可 看作点电荷），分别固定在两处，两球间静电力为F。现用一个不 带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开，此时 A、B球间的静电力变为多大？若再使A、B间距离增大为原来的2倍， 则它们间静电力又为多大？ 解析：： C 324 1 2 FFF  4 Q2 Q C 2 Q A B 2 Q 4 Q 81 FF  B +Q A -Q r BA r 2r 所以： 8 2QQQ BA  3、多个点电荷的问题 Q2 Q1 Q3 实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第 三个点电荷的存在而有所改变。因此两个或两个 以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点 电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。 五、解题方法指导 例题4：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的等 边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2×10-6 c,求： Q3所受的库仑力。 解：Q3共受F1和F2两个力的作用，Q1=Q2=Q3=Q，相互间的距离 r 都相同, 所以 F1=F2=K 2 2 r Q =   2 269 5.0 102100.9  N =0.144 N 根据平行四边形定则，合力是: Q1 Q2 Q3 F2 F1 F NFF 25.030cos2 1   合力的方向沿Q1与Q2连线的垂直平分线向外. 30° 4、有库仑力的平衡问题 § （1）用合外力为零解题（解 直角三角形、相似三角形等方法） § （2）用合力矩为零解题 § 例题：补充练习十 （5） § 补充练习九 （8） § 补充练习十一（1）（4） 5、有库仑力的非平衡问题 § 用牛顿第二定律解题 3.光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷 A、B，带电量分别为－4Q和+Q，今引入第 三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状 态，则C的电量和放置的位置是（ ） A、-Q， 在A左侧距A为L处 B、-2Q，在A左侧距A为L/2处 C、-4Q，在B右侧距B为L处 D、+2Q，在A右侧距A为3L/2处