库仑定律的应用(习题课)

《库仑定律》习题课

【教学目标】

1．知识与技能

①通过例题的讲解进一步理解库仑定律及其应用。

②进一步熟练应用库仑定律的公式进行有关的计算。

2．过程与方法

通过对典型例题的分析，复习、讨论、总结库仑定律的含义及应用

3．情感态度与价值观

培养学生的科学思维和研究方法

【教学重点、难点】

教学重点：掌握用库仑定律解决共点力平衡问题的分析方法。

教学难点：应用库仑定律解决综合性问题。

【教学方法】

学生板演、讨论，教师讲解，学生练习巩固。

【教学过程】

一、复习引入

1．库仑定律的内容及表达式。

真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

F=

2．库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。

二、典型例题分析

例1．两个放在绝缘架上的相同金属球，相距为d，球的半径比d小得多，分别带有电荷q和3q，相互作用力为3F。现将这两个金属球接触，然后仍放回原处，则它们的相互斥力将变为（）A．0 B．F C．3F D．4F

解题注意要点：金属球电性的讨论分析

【设计原因】将电荷的电性、接触带电与库仑定律的应用相结合，提高学生思维的严密性。

例2．有三个完全相同、大小可以忽略的金属小球A、B、C，A带电量7Q，B带电-Q，C不带电，将A、B固定起来，然后让C球反复与A、B接触，最后移去C球，试问A、B间的库仑力变为原来的多少？

解题注意要点：由于C在A、B间反复接触，故最终三个球的带电量必相同。

拓展⑴：有两个半径为r的带电金属球中心相距为L（L=4r），对于它们之间的静电作用力（设每次各球带电量绝对值相同）（）

A．带同种电荷时大于带异种电荷时

B．带异种电荷时大于带同种电荷时

C．带等量负电荷时大于带等量正电荷时

D．大小与带电性质无关，只取决于电量

解题注意要点：库仑定律的适用是什么条件？

点电荷：如果满足相互之间距离远大于带电体大小则带电体便可看作点电荷。

均匀带电球体（球壳）间的相互作用可等效于两球心间点电荷的相互作用。

拓展⑵：两个带同种电荷的相同金属小球（两球距离远大于小球的直径）所带电量分别为Q1，Q2，现让它们接触后再放回原处，那么它们的相互作用与原来相比（）

A．可能变大 B．可能变小

C．可能不变 D．以上三种都可能存在

【设计原因】通过问题拓展设计，一题多变，培养学生的变化发散思维。通过一题多变、一题多用的练习训练，不但可以复习相关的概念和规律，而且可以训练学生综合分析问题的能力，增强学生的思维灵活性和变通性，触类旁通，对学生的思维能力发展有良好的作用，提高学习效益，有利于学生良好的学习习惯与思维品德的形成。

例3．如图所示，把大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥，静止时，绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β，且α<β，由此可知（）

A．B球受到的库仑力较大，电荷量较大

B．B球的质量较大

C．B球受到细线的拉力较大

D．两球接触后，再静止时，A球的悬线与竖直方向的夹角仍然小于B球的悬线与竖直方向的夹角【设计原因】本题在解答过程中，物体的平衡条件成为关键内容，因此分析物体的受力，对力进行分解合成就成了必须的步骤，有利于学生将力学知识与电学知识相结合。

例4．如图所示，真空中有两个点电荷A、B，它们固定在一条直线上相距L=0．3m的两点，它们的电荷量分别为Q A=16×10－12C，Q B=4．0×10－12C，现引入第三个同种点电荷C，

（1）若要使C处于平衡状态，试求C电荷的电量和放置的位置？

（2）若点电荷A．B不固定，而使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求C电荷的电量和放置的位置？

解题注意要点：（1）由分析可知，由于A和B为同种电荷，要使C处于平衡状态，C必须放在A、B 之间某位置，可为正电荷，也可为负电荷。写出C电荷平衡方程。

设电荷C放在距A右侧x处，电荷量为Q3

∵①

∴②

∴③

∴ 4（L－x）2=x2④

∴x=0．2m

即点电荷C放在距A右侧0．2m处，可为正电荷，也可为负电荷。

（2）首先分析点电荷C可能放置的位置，三个点电荷都处于平衡，彼此之间作用力必须在一条直线上，C只能在AB决定的直线上，不能在直线之外。而可能的区域有3个：

①AB连线上，A与B带同种电荷互相排斥，C电荷必须与A、B均产生吸引力，C为负电荷时可满足；

②在AB连线的延长线A的左侧，C带正电时对A产生排斥力与B对A作用力方向相反可能A处于平衡；C对B的作用力为推斥力与A对B作用力方向相同，不可能使B平衡；

C带负电时对A产生吸引力与B对A作用力方向相同，不可能使A处于平衡；C对B的作用力为吸引力与A对B作用力方向相反，可能使B平衡，但离A近，A带电荷又多，不能同时使A、B处于平衡。

③放B的右侧，C对B的作用力为推斥力与A对B作用力方向相同，不可能使B平衡；

由分析可知，由于A和B为同种电荷，要使三个电荷都处于平衡状态，C必须放在A、B之间某位置，且为负电荷。

设电荷C放在距A右侧x处，电荷量为Q3

对C：∴x=0．2m

对B：∴，为负电荷。

拓展：若A、B为异种电荷呢？

请学生在归纳后进行总结：

同种电荷放中间，异种电荷在两边；

远离大球近小球，平衡位置连成线；

三个小球都平衡，电量正负有条件；

第三小球能平衡，电量正负任意选。

【设计原因】本题的解答过程，要求学生能熟练使用库仑定律，物体的平衡条件。能培养学生较强的分析问题、解决问题的能力，同时可培养学生的归纳总结能力，形成质的飞跃。

三、课堂巩固练习

1．真空中保持一定距离的两个点电荷，若其中一个点电荷增加了1/2，但仍然保持它们之间的相互作用力不变，则另一点电荷的电量一定减少了（）

A．1/5 B．1/4 C．1/3 D．1/2

2．如图所示，两根细丝线悬挂两个质量相同的小球A、B，当A、B不带电时，静止后上、下两根丝线上的拉力大小分别为T A、T B。使A、B带等量同种电荷时，静止后上、下两根丝线上的拉力大小分别为T A/、/。下列结论正确的是（）

T

A．T A/=T A，T B/ >T B B．T A/=T A，T B/

C．T A/T B D．T A/ >T A，T B/

3．两个点电荷，它们带有同种性质的电荷，所带电量之比为2：5，质量之比为1：2，置

于真空中，相距为L，同时释放后，它们加速度之比为________，经过t秒后，它们动能之比为________。

教学反思：

1．教材内容比较抽象，利用典型例题和课堂巩固练习可以加强学生对库仑定律知识的理解和巩固。

2．学生是教育的对象和主体，习题讲解过程适当引导即可，也不可对学生过分不放心，要重视学生的自主意识，创新精神培养。

3．库仑定律的习题与力学、运动学知识联系多，对学生基础知识要求高，知识的扩展和习题挑选不但要根据学生的实际，还应尽可能的兼顾全体学生，做到分层教学。