第二节库仑定律.docx
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第二节库仑定律
第二节 库仑定律
★学习要求★
1.掌握库仑定律,要求知道点电荷的概念
2.理解库仑定律的含义及其公式表达,知道静电力常量
3.会用库仑定律的公式进行有关的计算
★课前预习★
1.点电荷:
无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 .它是一个理想化的模型.
2.库仑定律的内容:
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比,跟它们的距离的 成反比,作用力的方向在它们的 .
适用范围:
真空中的 。
3.库仑定律的表达式:
__________________
其中q1、q2表示两个点电荷的电荷量,r表示它们的距离,k为比例系数,也叫静电力常量,静电力常量k=_____________Nm
/C
.
4.库仑定律与万有引力定律的比较如下表:
定律
共同点
区别
影响大小的因素
万有引力定律
(1)都与距离的二次方成反比
(2)都有一个常量
与两个物体、有关,只有力
m1,m2,r
库仑定律
与两个物体、有关,有力,也有力
Q1,Q2,r
★合作探究★
一、演示实验
现象:
结论:
二、库仑定律
(1)内容:
(2)库仑定律表达式:
(3)库仑定律的适用条件:
(4)K:
静电力恒量:
三、库仑研究定律的过程
1.提出假设
2.做出假说
3.实验探究:
(1)实验构思
(2)实验方案
(3)对假说进行进行修正和推广
4.思考:
(1)库仑通过什么方法比较力的大小?
(2)库仑通过什么方法比较电荷量的大小?
5.研究方法:
控制变量法.
实验方案:
a.___________一定时,探究____与_____的关系 结论:
______
b.___________一定时,探究____与_____的关系 结论:
______
6.思想方法:
(1)小量放大思想
(2)电荷均分原理
【例1】已知电子的质量m1=9.10×10-31kg,质子的质量m2=1.67×10-27kg.电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C.试比较电子和质子间的静电引力和万有引力.
结论:
【例2】真空中有三个点电荷,它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上,每个点电荷都是+2×10-6C,求他们所受的库仑力。
【例3】真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A和B(A.B均可看作点电荷),分别固定在两处,两球间静电力为F。
用一个不带电的同样的金属小球C先和A接触,再与B接触,然后移去C,则A.B球间的静电力应为多大?
若再使A.B间距增大一倍,则它们的静电力又为多大?
★随堂练习★
1.下列说法中正确的是:
()
A.点电荷是一种理想模型,真正的点电荷是不存在的.
B.点电荷就是体积和带电量都很小的带电体.
C.根据
可知,当r趋近于0时,F趋近于∞.
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.
2.两个半径为0.3m的金属球,球心相距1.0m放置,当他们都带1.5×10?
5C的正电时,相互作用力为F1,当它们分别带+1.5×10?
5C和?
1.5×10?
5C的电量时,相互作用力为F2,则( )
A.F1=F2 B.F1<F2 C.F1>F2 D.无法判断
3.两个相同的均匀带电小球,分别带Q1=1C,Q2=-2C,在真空中相距r且静止,相互作用的静电力为F
(1)今将Q1.Q2.r都加倍,问作用力变化?
(2)只改变两电荷的电性,作用力如何?
(3)只将r增大两倍,作用力如何?
(4)将两个球接触一下后,仍放回原处,作用力如何?
(5)接(4)题,为使两球接触后,静电力的大小不变,应如何放置两球?
4.两个相同的金属小球,一个带电Q1=4.0×10-11C,另一个带电Q2=-6.0×10-11C。
(1)两球相距50cm时,它们之间的静电力?
(2)把两球接触,分开后使它们仍相距50cm,它们之间的静电力?
★学后反思★
本节课的收获:
___________________________________________________________
★课下巩固★
1.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.两个带电的金属小球,不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理
2.真空中有两个点电荷,它们间的静电力为F,如果保持它们所带的电量不变,将它们之间的距离增大为原来的2倍,它们之间作用力的大小等于( )
A.F B.2F C.F/2 D.F/4
3.A、B两个点电荷之间的距离恒定,当其它电荷移到A、B附近时,A、B之间的库仑力将( )
A.可能变大 B.可能变小 C.一定不变 D.不能确定
4.两个半径均为1cm的导体球,分别带上+Q和-3Q的电量,两球心相距90cm,相互作用力大小为F,现将它们碰一下后,放在两球心间相距3cm处,则它们的相互作用力大小变为 ( )
A.3000F B.1200F C.900F D.无法确定
5.真空中有两个固定的带正电的点电荷,其电量Q1>Q2,点电荷q置于Q1、Q2连线上某点时,正好处于平衡,则 ( )
A.q一定是正电荷 B.q一定是负电荷
C.q离Q2比离Q1远 D.q离Q2比离Q1近
6.设氢原子核外电子的轨道半径为r,电子质量为m,电量为e,求电子绕核运动的周期.
7.关于点电荷的概念,下列说法正确的是 ( )
A.当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看作点电荷
B.只有体积很小的带电体才能看作点电荷
C.体积很大的带电体一定不能看作点电荷
D.对于任何带电球体,总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷
8.真空中有两个相同的带电金属小球A和B,相距为r,带电量分别为q和8q,它们之间作用力的大小为F,有一个不带电的金属球C,大小跟A、B相同,用C跟A、B两小球反复接触后移开,此时,A、B间的作用力大小为 ( )
A.F/8 B.3F/8 C.7F/8 D.9F/8
9.两个完全相同的金属小球相距为r(可视为点电荷),带有同种电荷,所带电量不等,电荷间相互作用力为F,若将它们接触后放回到原来的位置,这时的相互作用力为F′,则 ( )
A.F′一定大于F B.F′可能等于F
C.F′一定小于F D.不能确定
10.将两个半径极小的带电小球(可视为点电荷),置于一个绝缘的光滑水平面上,相隔一定的距离从静止开始释放,那么下列叙述中正确的是(忽略两球间的万有引力作用) ( )
A.它们的加速度一定在同一直线上,而且方向可能相同
B.它们的加速度可能为零
C.它们的加速度方向一定相反
D.它们加速度的大小一定越来越小
11.两个完全相同的小金属球,它们的带电量之比为5:
1(皆可视为点电荷),它们在相距一定距离时相互作用力为F1,如果让它们接触后再放回各自原来的位置上,此时相互作用力变为F2,则F1:
F2可能为:
( )
A.5:
2 B.5:
4 C.5:
6 D.5:
9
12.真空中固定着A、B两个带负电的点电荷,它们间的距离为10cm,现将另一个点电荷C,放到A、B连线上距A2cm处,则C恰好处于平衡状态,则A、B两个点电荷电量之比QA∶QB= .
13.两个小球都带正电,总共有电荷5.0×10--5C,当两个小球相距3.0m,它们之间的斥力为0.4N,问总电荷在两个小球上是怎样分配的?
14.两个带电量分别为Q、4Q的负点电荷a、b,在真空中相距L,现引入第三个点电荷C,能使三个点电荷都处于静止状态,确定电荷C的位置、电性及它的电荷量.
15.如图1-6所示,一个挂在丝线下端的带正电的小球B,静止在图示位置;若固定的带正电的小球A电量为Q,B球的质量为m,带电量为q,丝线与竖直方向夹角为θ,A和B在同一水平线上,整个装置处于真空中,求A、B两球之间的距离为多少?
16.如图1-7所示,质量、电量分别为m1、m2、q1、q2的两球,用绝缘丝线悬于同一点,静止后它们恰好位于同一水平面上,细线与竖直方向夹角分别为α、β,则( )
若m1=m2,q1B.若m1=m2,q1β
C.若q1=q2,m1>m2,则α>β
D.若m1>m2,则α<β,与q1、q2是否相等无关
17.如图1-8所示,用两根丝线挂着两个质量相同的小球M、N,此时上下丝线的受力分别为TM和TN,如果使M球带正电,N球带负电,上下线受到的力分别为
、
,则 ( )
A.TM<
B.TN>
C.TM=
D.TN<
18.如图1-9所示,在光滑且绝缘的水平面上,有2个金属小球A和B,它们用一轻弹簧相连,带同种电荷。
弹簧伸长x0时小球平衡,如果A、B带电量加倍,当它们重新平衡时,弹簧伸长为x,则x和x0的关系为( )
A.x=2x0 B.x=4x0 C.x<4x0 D.x>4x0
19.如图1-10所示,一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电量为+Q的电荷,另一电量为+q的点电荷放在球心O上,由于对称性,点电荷所受力的为零,现在球壳上挖去半径为r(r远小于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 (已知静电力恒量为k),方向 .