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第一單元電場(chǎng)力的性質(zhì)第1課時(shí)庫(kù)侖定律,選修3-1第七章電場(chǎng),,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)一電荷與電荷守恒定律,1．在自然界中存在兩種電荷即正電荷和負(fù)電荷，____________稱為電荷量，其國(guó)際單位為________，簡(jiǎn)稱________，符號(hào)________．元電荷的電荷量e＝________C．帶電粒子所帶電荷量是元電荷的________倍．2．使物體帶電叫做起電，使物體帶電的三種方式為______、________和________．3．電荷守恒定律：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從________轉(zhuǎn)移到________，或從__________轉(zhuǎn)移到________，在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量________．,答案：1．凈電荷的多少庫(kù)侖庫(kù)C1.610－19整數(shù)2．摩擦起電接觸起電感應(yīng)起電3．一個(gè)物體另一個(gè)物體物體的一部分另一部分不變,要點(diǎn)深化,1．電荷量的實(shí)質(zhì)物體得到或失去電子便帶上了電荷量，得到電子帶負(fù)電，失去電子帶正電．討論物體帶何種電荷，是指電荷是正還是負(fù)，也就是說物體具有的總電荷是哪種電荷多于哪種，電荷的多少叫做電荷量．2．點(diǎn)電荷是一種科學(xué)的抽象，真正的點(diǎn)電荷是不存在的，這個(gè)特點(diǎn)類似于力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)的概念點(diǎn)電荷是一個(gè)理想化模型，它具有相對(duì)性．一個(gè)帶電體能否被視為點(diǎn)電荷，不是由它自身體積的大小及帶電荷量的多少來判斷，而是由它與其他帶電體的距離來判斷的；,如果帶電體間的距離比它們的大小大很多，以致帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)，該帶電體就可以看成點(diǎn)電荷．3．元電荷電荷量e＝1.610－19C稱為元電荷．所有帶電體的電荷量都等于電荷量e或等于電荷量e的整數(shù)倍．即在物體帶電現(xiàn)象中元電荷是最小電荷量．但從微觀粒子層面上說：元電荷并不是基本粒子，如質(zhì)子、中子是由夸克組成的，夸克可能有e或e的電荷量．,,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)二庫(kù)侖定律,1．庫(kù)侖定律的內(nèi)容：真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用力，跟它們的____________成正比，跟它們間的____________成反比，作用力的方向在__________上．2．公式為______________________，其中比例常數(shù)k叫做__________，k＝9.0109Nm2/C2.3．適用條件：(1)__________；(2)__________．,答案：1．電荷量的乘積距離的平方它們的連線2．靜電力常量3．真空點(diǎn)電荷,要點(diǎn)深化,1．庫(kù)侖力的正負(fù)不表示力的大小，而表示力的性質(zhì)當(dāng)帶電體所帶電荷同號(hào)時(shí)，F(xiàn)＞0，庫(kù)侖力為斥力；當(dāng)帶電體所帶電荷異號(hào)時(shí)，F(xiàn)＜0，庫(kù)侖力為引力．所以，用庫(kù)侖定律進(jìn)行計(jì)算時(shí)，一般只將電荷量的絕對(duì)值代入，計(jì)算出力的大小，而力的方向可根據(jù)同種電荷相斥，異種電荷相吸進(jìn)行判斷．2．兩個(gè)帶電體間的庫(kù)侖力是一對(duì)作用力與反作用力3．庫(kù)侖定律的公式只適用于真空中的點(diǎn)電荷(在稀薄的空氣中近似成立)．當(dāng)r→0時(shí)，不能認(rèn)為力F無窮大，因?yàn)榇斯讲辉俪闪?4．點(diǎn)電荷是物理學(xué)中的理想化模型，當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶電體的線度時(shí)，可以用庫(kù)侖定律進(jìn)行計(jì)算，否則不能使用例如：半徑均為r的金屬球如右圖所示放置，使兩球的邊緣相距為r，今使兩球帶上等量的異種電荷Q，設(shè)兩電荷Q間的庫(kù)侖力大小為F，比較F與k的大小關(guān)系．顯然，如果電荷能全部集中在球心處，則二者相等．但依題設(shè)條件，兩球心間距離3r不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于r，故不能把兩帶電球當(dāng)作點(diǎn)電荷處理．實(shí)際上，由于異種電荷的相互吸引，使,使電荷分布在兩球較靠近的球面處，這樣兩部分電荷的距離小于3r，故F>.同理，若兩球帶同種電荷Q，則F<.兩導(dǎo)體球間的庫(kù)侖力可應(yīng)用公式進(jìn)行定性比較．5．庫(kù)侖定律都是從大量實(shí)驗(yàn)中歸納出來的基本實(shí)驗(yàn)定律，是建立整個(gè)電學(xué)理論的基礎(chǔ)，應(yīng)該很好地加以理解和掌握．,,基礎(chǔ)回顧,題型一電荷守恒定律及庫(kù)侖定律的使用,計(jì)算庫(kù)侖力的大小與庫(kù)侖力的方向兩者可以分別進(jìn)行．用公式計(jì)算庫(kù)侖力大小時(shí)，不必將表示電荷Q1、Q2帶電性質(zhì)的正、負(fù)號(hào)代入公式中，只將其電荷量的絕對(duì)值代入公式中從而算出力的大?。涣Φ姆较蛟俑鶕?jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引加以判斷．已經(jīng)證實(shí)，質(zhì)子和中子都是由被稱為上夸克和下夸克的兩種夸克組成．上夸克帶電荷量為e，下夸克帶電荷量為－e，e為電子所帶電荷量的大小．如果質(zhì)子是由三個(gè)夸克組成的，且各個(gè)夸克之間的距離都為l，l＝1.510－15m，試計(jì)算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個(gè)夸克之間的靜電力．,解析：質(zhì)子的帶電荷量為＋e，所以它是由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克的兩種夸克組成．按題意，三個(gè)夸克必位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，如右圖所示．根據(jù)庫(kù)侖定律，上夸克和上夸克間的靜電力為：,代入數(shù)值得：F上上＝46N，為斥力；上夸克和下夸克間的靜電力為：,代入數(shù)值得：F上下＝23N，為引力．答案：上夸克和上夸克間的靜電力為46N，為斥力；上夸克和下夸克間的靜電力為23N，為引力．,題型訓(xùn)練,1．兩個(gè)半徑相同的金屬小球，電荷量之比為1∶7，相距為r，兩者相互接觸后再放回原來的位置上，則相互作用力可能為原來的(),解析：設(shè)兩小球的電荷量分別為q與7q，則原來相距r時(shí)的相互作用力為，由于兩球的電性未知，接觸后相互作用力的計(jì)算可分兩種情況：,(1)兩球電性相同．相互接觸時(shí)兩球電荷量平均分布、每球帶電荷量為4q，則故D對(duì)．(2)兩球電性不同．相互接觸時(shí)電荷先中和再平分，每球帶電荷量3q，則.故C對(duì)．答案：CD,,題型二三個(gè)帶電小球的平衡問題,三個(gè)帶電小球的平衡問題，是靜電場(chǎng)中的典型問題，為了使電荷系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，每個(gè)電荷受到的兩個(gè)庫(kù)侖力必須大小相等，方向相反．根據(jù)庫(kù)侖定律和力的平衡條件，可推出三個(gè)自由電荷在同一直線上，位于中間的電荷量較小那一個(gè)，概括成易記的口訣即為“三點(diǎn)一線，兩同夾一異，兩大夾小，近小遠(yuǎn)大”．,如右圖所示，q1、q2、q3分別表示在一條直線上的三個(gè)點(diǎn)電荷，,已知q1與q2之間的距離l1，q2與q3之間的距離l2，且每個(gè)電荷都處于平衡狀態(tài)．(1)若q2為正電荷，確定q1為______電荷，q3為______電荷；(2)求q1、q2、q3三者電荷量大小之比為q1∶q2∶q3＝________.,解析：(1)q2為正電荷且處在平衡狀態(tài)，所以q1、q3都為負(fù)電荷．(2)三個(gè)電荷都處在平衡狀態(tài)，三個(gè)電荷的合外力都為零，根據(jù)庫(kù)侖定律有,以上三式聯(lián)立可得,q1∶q2∶q3＝,答案：(1)負(fù)電荷負(fù)電荷,題型訓(xùn)練,點(diǎn)評(píng)：三個(gè)自由電荷都處于平衡狀態(tài)時(shí)，則概括口訣為“異種電荷放中間，同種電荷放兩邊，靠小遠(yuǎn)離大，高考不害怕”．利用口訣，你可以迅速、準(zhǔn)確地確定三個(gè)電荷的相對(duì)位置及電性．,2.,2.如右圖所示，在一條直線上有兩個(gè)相距0.4m的點(diǎn)電荷A、B，A帶電荷量為＋Q，B帶電荷量為－9Q.現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷處于平衡狀態(tài)．問：C應(yīng)帶什么性質(zhì)的電，應(yīng)放于何處？所帶電荷量為,解析：根據(jù)平衡條件判斷，C應(yīng)帶負(fù)電，放在A的左邊且和AB在一條直線上．設(shè)C帶電荷量為q，與A點(diǎn)相距為x，則以A為研究對(duì)象，根據(jù)庫(kù)侖定律和平衡條件，得：,解得,故C應(yīng)帶負(fù)電，放在A的左邊0.2m處，帶電荷量為,答案：C應(yīng)帶負(fù)電，放在A的左邊0.2m處，帶電荷量為,,題型三庫(kù)侖定律與力學(xué)綜合問題,電場(chǎng)力雖然從本質(zhì)上區(qū)別于力學(xué)中的重力、彈力、摩擦力，但產(chǎn)生的效果服從牛頓力學(xué)中的所有規(guī)律．庫(kù)侖定律常與牛頓第二定律知識(shí)相聯(lián)系，因此，有關(guān)電場(chǎng)力的綜合問題，應(yīng)根據(jù)力學(xué)解題思想去分析．,,,如右圖所示，質(zhì)量均為m的三個(gè)帶電小球A、B、C放置在光滑絕緣的水平直槽上，A、B間和B、C間的距離均為L(zhǎng)，已知A球帶電荷量為QA＝8q，B球帶電荷量為QB＝q.若在C球上施加一個(gè)水平向右的恒力F，恰好能使三個(gè)小球相對(duì)靜止，共同向右加速運(yùn)動(dòng)，求拉力F的大小和C球的電荷量QC.,解析：因?yàn)锳、B、C三小球保持相對(duì)靜止，故有相同的加速度．對(duì)它們整體研究，由牛頓第二定律：F＝3ma對(duì)A分析：C的電性應(yīng)與A和B異性，根據(jù)庫(kù)侖定律和牛頓第二定律，有,對(duì)B，同理可得：,三式聯(lián)立解得：,答案：,3.如右圖所示，在光滑絕緣水平面上有三個(gè)質(zhì)量都是m的相同小球，兩兩間的距離都是l，A、B電荷量都是＋q.給C一個(gè)外力F，使三個(gè)小球保持相對(duì)靜止共同加速運(yùn)動(dòng)．求：(1)C球的帶電電性和電荷量；(2)外力F的大小．,解析：(1)如圖所示，先分析A、B兩球的加速度：它們相互間的庫(kù)侖力為斥力，因此C對(duì)它們只能是引力，且兩個(gè)庫(kù)侖力的合力應(yīng)沿垂直于AB連線的方向，這樣就把B受的庫(kù)侖力和合力的平行四邊形確定了，于是可得FC＝2FAB，即QC＝－2q；,(2)對(duì)B，根據(jù)庫(kù)侖定律和牛頓第二定律，得,解得對(duì)三球組成的系統(tǒng)，根據(jù)牛頓第二定律得外力方向垂直AB連線指向三角形的外側(cè)．,答案：(1)負(fù)電荷－2q,,,警示忽視對(duì)電性的討論,真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷相距10cm，它們之間的相互作用力大小為910－4N，當(dāng)它們合在一起時(shí)，成為一個(gè)電荷量為310－8C的點(diǎn)電荷，問：原來兩個(gè)電荷帶電荷量各為多少？,錯(cuò)解：根據(jù)電荷守恒定律q1＋q2＝310－8C＝a①根據(jù)庫(kù)侖定律,910－4C2＝110－15C2＝b,以q2＝b/q1代入①式得：,解得,分析糾錯(cuò)：學(xué)生的思維缺乏細(xì)致性，看你會(huì)發(fā)現(xiàn)根號(hào)中的數(shù)值小于0，說明該解無效，故兩點(diǎn)電荷不可能同號(hào)，只能異號(hào)，相互作用力是引力．,由q1－q2＝310－8C＝a，q1q2＝110－15C2＝b.得由此解得q1＝510－8C，q2＝210－8C.,答案：510－8C210－8C,祝,您,學(xué)業(yè)有成,