2019-2020学年高中物理 第1章 静电与静电场 第2节 电荷间的相互作用课件 鲁科版选修1-1

第1章静电与静电场第2节电荷间的相互作用1.知道点电荷的概念及点电荷是一种理想化的模型．(重点)2.知道验电器的构造和工作原理．3．了解电荷间的相互作用规律．知道库仑定律，能利用库仑定律计算真空中静止的两点电荷间的相互作用力．(重点＋难点)4．了解类比方法和库仑的扭秤实验．第1章静电与静电场一、电荷量与点电荷1．电荷量：电荷量指物体所带_________的多少．单位是库仑，简称库，符号C.2．点电荷：当两个带电体之间的距离比它们自身的尺度大得多时，带电体的_________、_________和电荷量分布对相互作用力的影响就小到可以忽略不计，在这种情况下，我们就可以把带电体简化为一个点，并称之为点电荷．点电荷是一种_________的物理模型，实际上并不存在．电荷形状大小理想化点电荷所带电量一定很小吗？提示：不一定，能否被看成点电荷与所带电量无关．二、电荷量的检验1．验电器：是一种最简单的检验物体是否_________，并能粗略判断所带电荷量多少的仪器．2．验电器的构造：一根一端装有光滑金属球的_________，通过橡胶塞插入玻璃瓶内，在杆的下端连上两片金属箔．如图所示．带电金属杆3．验电器的工作原理：当带电体接触金属球时，带电体上的电荷就转移到金属球上，然后传到_________上，使金属箔也带同种性质的电荷．由于同种电荷相斥，使两片金属箔相互_________，张开一定的角度．金属箔张开角度的大小，反映了带电体所带_________的多少．三、库仑定律1．内容：在真空中两个静止的点电荷间相互作用的库仑力跟它们_________的乘积成正比，跟它们_________的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上．金属箔推开电荷电荷量距离2．公式：F电＝_________．3．适用条件：库仑定律适用于_________中的两点电荷，对可以视为点电荷的两个带电体间也可用库仑定律．4．静电力常量k：它是由_________决定的，在国际单位制中，k＝9.0×109N·m2/C2，它的单位为导出单位．k的物理意义是当两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是_________．真空单位制9×109Nkq1q2r2点电荷的认识1．点电荷是无尺寸、无形状但有电荷量的一个理想化模型．在实际测量中，只有当带电体间的距离比它们自身的尺寸大得多，以至于带电体的形状和尺寸对相互作用的影响可以忽略不计时，带电体才可以视为点电荷(类似于力学中的质点)．2．一个带电体能否被视为点电荷完全取决于自身的几何形状大小与带电体之间的距离的比较，与带电体的大小无关．带电体很小，不一定可视为点电荷；带电体很大，也不一定不能视为点电荷．例如研究相距很远的两个带电球之间的相互作用力时，不管球有多大，只要它们之间的距离比球的直径大得多就可以把带电球视为点电荷．再如研究质子中的夸克问题，质子虽然很小很小，但也不能当做点电荷来处理．关于点电荷的说法，正确的是()A．只有体积很小的带电体，才能作为点电荷B．体积很大的带电体一定不能看作点电荷C．点电荷一定是电量很小的电荷D．体积很大的带电体只要距离满足一定条件也可以看成点电荷[思路点拨]点电荷是个理想化的模型，可类比质点来理解．[解析]点电荷是无尺寸，无形状但有电量的一个理想化模型．一个带电体能否视为点电荷完全取决于自身形状大小与带电体之间距离的比较，当带电体的形状和大小与带电体之间的距离相比很小，以至于其对相互作用的影响可以忽略时，带电体才可以视为点电荷，这与带电体的所带电荷量无关．分析四个选项，可知只有D项正确．[答案]D1.关于点电荷，下列说法中不正确的是()A．点电荷是一个带有电荷的几何点，它是实际带电体的抽象，是一个理想化模型B．点电荷自身不一定很小，所带电荷不一定很少C．体积小于1mm3的带电体就是点电荷D．是否可看成点电荷与带电体的体积无关解析：选C.点电荷是实际的带电体在一定条件下抽象出的一个理想化模型，这个条件是带电体的大小和形状在所研究的问题中对相互作用力的影响可以忽略不计．应用库仑定律应注意的问题1．注意库仑定律的适用条件：库仑定律仅适用于真空中的两个点电荷间的相互作用．从数学观点看，F＝kq1q2r2中的r→0时F→∞.但实际上，在r→0时，带电体已不能看成点电荷，当然也就不能应用库仑定律来讨论或计算两电荷间的相互作用力了．2．注意应用库仑定律计算两点电荷间的作用力时，电荷符号不必代入，只计算其量值．电荷的电性只影响库仑力的方向，而相互作用力的方向根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断．3．库仑力具有力的共性，如两点电荷间的相互作用力也遵守牛顿第三定律．某个点电荷受几个点电荷作用时，用矢量合成法则求出合力．4．注意代入数据时，要统一单位，各量必须都采用国际单位制．库仑力是一种性质力，类似于力学中的万有引力．在应用时与其它性质力一样，受力分析时不要漏掉，其大小与距离和电荷量的乘积有关．真空中有两个静止的点电荷，相距18cm，其中Q1带正电，电荷量为1.8×10－12C，它们之间的引力F＝1.0×10－12N，求Q2所带的电荷量及电性．[思路点拨]看清公式F＝kq1q2r2中各物理量的意义，将数据代入进行计算；根据相互作用力的特点判断电性．[解析]由于是真空中的两个点电荷，符合运用库仑定律解题的条件．由库仑定律：F＝k·Q1Q2r2，可得Q2＝Fr2kQ1＝1.0×10－12×（0.18）29×109×1.8×10－12C＝2.0×10－12C.因为Q1、Q2间的作用力为引力，可见Q2带负电．[答案]2.0×10－12C负电2.为使真空中两个点电荷间的相互作用力变为原来1/4，可采用的方法()A．两个点电荷所带电荷量都减少为原来的1/4B．电荷之间的距离增大为原来的4倍C．电荷之间的距离减小为原来的1/2D．电荷间距和其中一个电荷所带的电荷量都增大为原来的4倍解析：选D.根据库仑定律公式：F＝kq1q2/r2，分别考察四个选项可知，D选项正确．