静电力库仑定律-课件

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以B为研究对象,则rk+qCr·4′Q2=kQr·24Q. 以C为研究对象,则krQ′·q2C=kr+·4Qr′·qC2, 由以上任意两个方程可得出qC=4Q,r′=r=3 m.
• 如果要求三个电荷A、B、C均在静电力作用下 处于平衡:(1)三个电荷必须在一条直线上;(2) 位于中间的电荷量最小;(3)中间电荷与两侧 异号;(4)中间电荷与电荷量较小的电荷较 近.即“三点共线,两同夹异,两大夹小,近 小远大”.
• 第2节 静电力 库仑定律
• 1.知道点电荷的概念,了解理想化模型,体 会理想化方法在科学研究中的作用.
• 2.理解库仑定律的内容及公式并说明库仑定 律描述的客观规律和适用条件.
• 3.通过静电力和万有引力的对比,体会自然 规律的多样性和统一性.了解类比法,体会类 比法在物理发展中的作用.
• 1.自然界中任何两个物体都是相互吸引的, 引力的方向沿两物体的连线,引力的大小F与 这两个物体质量的乘积m1m2成________,与这 两个物体间距离r的平方成________.
的方向沿着
.同种电荷相斥,异种电
荷相吸.
• 2.定义式:F=kQr1Q2 2 .
• 3.k是一个常量.如果各物理量都采用国际单
9.位0×制10,9 N·则m2k/C=2
.
• 4.库仑定律是法国物理学库仑家
提出来的.
• 5.实验表明,对于两个以上的点电荷,其中
每一个点电荷所受的总的静电力,等于其他点
离 得多的带电体叫做点电荷.
• (2)两个带电体能否视为点电荷,要看线它度们本
身的
是否比它们之间的本距身离小得多,
而不是看物体
有多大.
• 二、库仑定律
• 1.内容:真空中两个点电荷之间的相互作用
力F的大电荷小量,Q1跟、Q它2的们乘的积
距成离r的正
二次比方,跟它们的
它们的成连线反 比 ; 作 用 力
• 对于不能视为点电荷的物体间的库仑力不能随 便用库仑定律求解,要视具体情况而定.
2.真空中两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上,两
球面最近距离为r,所带电荷量分别为+7Q和-Q,则两球
之间的静电力( )
A.大于k79Qr22
B.小于k79Qr22
C.等于k79Qr22
D.无法确定
【解析】 若把两球看成点电荷,两球间的静电力为F
• 只有电荷量,没有大小、形状的理想化的模型, 类似于力学中的质点,实际中并不存在.
• 2.带电体能否看成点电荷的条件:
• 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多, 以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影 响很小,就可以忽略形状、大小等次要因素, 只保留对问题有关键作用的电荷量,带电体就 能看成点电荷.这样的处理会使问题大为简化, 对结果又没有太大的影响,是物理学上经常用 到的方法.
【答案】 9.9×10-4 N 方向由A→C
• (1)计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分 别进行,即用公式计算库仑力的大小时,不必 将电荷q1、q2的正、负号代入公式中,而只将 电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小, 力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加 以判断即可.
• (2)如果一个点电荷同时受到另外的两个或更 多的点电荷的作用力,可由静电力叠加的原理 求出合力.
• 【答案】 正比 反比 • 2.甲、乙两个小球分别带有一定量的电荷,两
球在同一条水平线上,如右图所示,则两球在 水平方向上一定存在相互的________.
• 【答案】 吸引力
• 1.什么是静电力? • 2.什么是点电荷?把带电体能看成点电荷的
大小是什么?
• 3.库仑定律的内容是什么?表达式如何? • 4.静电力和万有引力有何异同?

k·7Q·Q 3r2
= 79krQ2 2
.但两球之间的距离为r,不能看成点电荷,
正负电荷应分布在两球的内侧,所以两球之间的静电力应
大于k79Qr22.
【答案】 A
两大定律
库仑定律
万有引力定律
• 三异同、比库较 仑定律与万有引力定律的比较
公式表达
F=kqr1q2 2
F=Gmr1m2 2
存在表现
电荷相吸或相 斥
• 3-1:如右图所示,同一直线上的三个点电荷 q1、q2、q3恰好都处于平衡状态,除相互作用 的静电力外不受其他外力作用,已知q1、q2间 的距离是q2、q3间距离的2倍,下列说法正确 的是( )
• A.q1、q3为正电荷,q2为负电荷 • B.q1、q3为负电荷,q2为正电荷 • C.q1∶q2∶q3=36∶4∶9 • D.q1∶q2∶q3=9∶4∶36

• D.点电荷所带电荷量可多可少
• 【解析】 能否将一个带电体看成点电荷,关 键在于我们分析时是否无需考虑它的体积大小 和形状,即它的体积大小和形状可不予考虑时 就可以将其看成点电荷,至于它的电荷量就可 多可少.
• 【答案】 D
• 1-1:下列关于点电荷的说法中,正确的是 ()
• A.带电球体一定可以看成点电荷 • B.直径大于1 cm的带电球体一定不能看成点
有关.
距离的二次方
• 3.二者的相似:两力都与
成反
比;两公式中都有与作用力有关的物理量(电
荷量或质量)的乘积,且两斥 种力都与乘引积成正
比;两种引力的方向都在两物体的连线上.
• 4.二者的不同:静电力可能是 力,也可能 是 力;而万有引力只能是 力.
• 一、对“点电荷”的正确理解
• 1.点电荷的物理模型:
看成点电荷,所以不能应用库仑定律,故F库≠k
Q2 l2
.万有引
力定律适用于两个可看成质点的物体,虽然不满足l≫r,但
由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看做质量集
中于球心的质点,可以应用万有引力定律,故F引=Gml22.
【答案】 D
• 下面关于点电荷的说法正确的是( ) • A.只有体积很小的带电体才可看做点电荷 • B.只有做平动的带电体才可看做点电荷 • C.只有带电荷量很少的带电体才可看做点电
如右图所示,根据库仑定律:
FBA=kQrBBAQ2 A=9×109×4×0.1001-29×3×10-9 N=1.08×10-3 N
FCA=kQrCCAQ2 A=9×109×3×0.1003-29×3×10-9 N=9.0×10- 5N
规定沿这条直线由A指向C为正方向,则A点电荷受到 的合力大小为:FA=FBA-FCA=(1.08×10-3-9.0×10-5) N =9.9×10-4 N.故电荷A受作用力的大小为9.9×10-4 N,方 向由A指向C.
A.F 引=Gml22,F 库=kQl22 B.F 引≠Gml22,F 库≠kQl22 C.F 引≠Gml22,F 库=kQl22 D.F 引=Gml22,F 库≠kQl22
【解析】 由于a、b两球所带异种电荷相互吸引,使
它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布
较密集,又l=3r,不满足l≫r的要求,故不能将带电球壳
为AB电荷B的2倍, 则A对B的作用力与B对A的作用力大小之比为
符合要求;对C项有FC=
k·1.5Q·q 1.5r2

2F 3
,不符合要求;对
D项有FD=k23Qrq2=94F,不符合要求.故正确答案为A.
【答案】 A
• 真空中相距3 m的光滑绝缘平面上,分别放 置两个电荷量为-Q,+4Q的点电荷A、B, 然后再在某一位置放置点电荷C,这时三个点 电荷都处于平衡状态,求C的电荷量以及相对 A的位置.
D.保持电荷量不变,使距离变为原来的23倍
【解析】
根据库仑定律F=k
Qq r2
,设原来的两点电荷
间距为r,则原来两点电荷间的静电力大小为F=kQr2q,当电
荷量或距离变化时,根据库仑定律,对A项有FA=
k·2Q·3q 2r2

32F,可见符合要求;对B项有FB=
k·1.5Q·1.5q 1.5r2
=F,不
【解析】 根据题意,三个点电荷中每个点电荷都处 于平衡状态,由此可知,三个点电荷应处于同一条直线 上,设A、B如右图所示放置,为保证三个电荷都平衡,经 代入数据分析,C应放在A的左侧,且C应带正电,设为 qC,AB之间的距离为r,AC之间的距离为r′,则以A为研 究对象,krq′CQ2=kQ·r42Q.
电荷 • C.直径小于1 cm的带电球体一定可以看成点
电荷 • D.点电荷与质点都是理想化的模型
• 如右图所示,在一条直线上的A、B、C 三点上分别放置QA=+3×10-9 C、QB=- 4×10-9 C、QC=+3×10-9 C的点电荷, 试【解求析作】用研在究AA电点荷电荷上,的分析作A用受力到B.、C电荷的库仑力,
q1q2 r2
,q1、q2代入绝对值,k=
9.0×109 N·m2/C2,F、q、r单位必须是N、C、m.
当r→0时,两带电体已不能看做点电荷,库仑定律及
其公式不再适用,不能成立了.
2.方向:沿连线方向,且同种电荷相斥,异种电荷相
吸.
3.矢量性:与重力、弹力、摩擦力一样合成时遵循平 行四边形定则,是矢量.
4.相互性:F=kqr1q2 2既表示了q1对q2的力,又表示了q2 对q1的力,即两个点电荷间的库仑力为相互作用力,同样 满足牛顿第三定律.
• 5.库仑定律的适用条件
• (1)真空
• (2)点电荷
• 库仑定律严格适用于真空中两个点电荷的相互 作用,但两个均匀带电球体相距较远时也可视 为点电荷,r应指两球体的球心距
物体相吸
作用媒介
电场
万有引力场
适用条件
真空中点电荷
两质点间
统一性
遵循距离的“平方反比”规律,都是 “场”的作用
• (1)库仑力和万有引力是两种不同性质的力, 受力分析时要分别分析.
• (2)库仑力和万有引力表达式的相似性,揭示 了大自然的和谐美、多样性的美.
如右图所示,两个质量均为 m 的完全相同的金属球壳 a 和 b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座 上,两球心间的距离为 l 且为球半径的 3 倍.若使它们带上等 量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为 Q,那么关于 a、b 两 球之间的万有引力 F 引和库仑力 F 库的表达式正确的是( )
【解析】 三个点电荷都处于平衡状态,根据库仑定
律由q1平衡得k
q1q2 2r2
=k
q3q1 3r2
,得q2∶q3=4∶9;由q2平衡得
k
q2q1 2r2

kq3q2 r2
,得q1∶q3=4∶1;由q3平衡得
kq1q3 3r2

kq3q2 r2

得q1∶q2=9∶1.综上可知q1∶q2∶q3=36∶4∶9.故正确答案
• 2-1:真空中有两个点电荷Q和q,它们之间 的库仑力为F,下列的哪些做法可以使它们之 间的库仑变为1.5F( )
• A.使Q的电荷量变为2Q,使q的电荷量变为 3q,同时使它们的距离变为原来的2倍
• B.使每个电荷的电荷量都变为原来的1.5倍, 距离也变为原来的1.5倍
• C.使其中一个电荷的电荷量变为原来的1.5倍, 距离也变为原来的1.5倍
• 3.点电荷只具有相对意义:
• 一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问 题而言的,不能单凭其大小和形状确定.
• (1)点电荷与力学中的质点类似,是在研究复 杂物理问题时引入的一种理想化模型.
• (2)不少物理问题都与较多的因素有关,要研 究其与所有因素的关系是很困难的,抓住主要 因素构建物理模型,才可以简化研究的过程.
• 1.关于点电荷,下列说法正确的是( ) • A.直径为0.01 mm的带电粒子在任何情况下
都可视为点电荷
• B.点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 • C.带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷 • D.带电的金属球一定不能视为点电荷 • 【答案】 C
二、对库仑力的理解及库仑定律的适用条件
1.大小:依据F=k
电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的 和.这矢个量结论通常叫做静电力 原叠加理.
• 三、静电力和万有引力的比较
• 1.库仑定律描述的是由于带物电体 引起的相互
作用,其作用力的电大荷小量多跟少带及电距离体的
有关.
质量
• 2.万有引力定律描质量述的的大是小及由距于离物体具有
引起的相互作用,作用力大小跟物体
• 一、静电力与点电荷模型
• 1.静电力
• (1)定义:电荷间的相互作用力叫做静电力也
叫做库仑力.
电荷量
• (2)影距响离静电力大小的因素:两带电体的
及二者之间的 等.
• 静电力遵守牛顿第三定律吗? • 【提示】 遵守牛顿第三定律
• 2.点电荷
• (1)物理学上把本身的线度
比 相 互 之小间 的 距
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