高中物理 第一章 电场 1.2 探究静电力知识导学案 粤教版选修3-1-粤教版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

第二节探究静电力问题探究中学阶段学习的库仑定律公式有哪些适用条件?与万有引力定律有哪些异同之处?答案：应用中学阶段学习的库仑定律公式时,要注意它只适用于静止于真空中的两个点电荷之间的静电力作用.除要求适用于两个点电荷间作用力之外,这里还强调了两个点电荷之间不能充满电介质或其他材料.而应用万有引力定律计算万有引力时,两个质点间就不一定要求只能是真空.自学导引1.库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史上的一块重要的里程碑.它指出，在真空中两个静止__________之间的__________作用力与__________的平方成__________，与__________乘积成__________，作用力的方向沿连线，同种电荷相斥，异种电荷相吸.答案：点电荷相互距离反比电荷量正比2.在中学物理中应用的库仑定律的适用条件是在__________中的__________.答案：真空点电荷疑难剖析电荷模型的建立【例1】下面关于点电荷说法正确的是……()A.只有体积很小的带电体才可看作点电荷B.只有做平动的带电体才看作点电荷C.只有带电荷量很少的带电体才看作点电荷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须考虑它的体积大小和形状.即它的体积大小和形状可不予以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温馨提示:(1)在领会建立点电荷这个物理模型的思维时,可以将其与力学中的质点进行类比,体会它们之间的异同点.(2)避免点电荷与元电荷之间的混淆.库仑定律的应用【例2】在A、B两点分别固定正电荷q1和负电荷q2,且q1>|q2|,若引入第三个电荷q3,且使该点电荷处于平衡状态,则（）A.q3仅有一个平衡位置B.q3有两个平衡位置C.q3只能带负电荷D.q3可能带正电荷,也可带负电荷解析:要使第三个电荷所受到的两个静电力方向相反,则它一定在A、B两点连线所在直线上而不能在连线之内;由于A所带电荷量比B所带电荷量多,要使第三个电荷所受到的A、B两个电荷的静电力大小相等,则它离电荷A的距离应较大,即第三个电荷应放置在AB连线所在直线上B的外侧处.第三个电荷可带正电也可带负电.答案:AD温馨提示:库仑定律往往应用于动力学问题之中,在处理时要全面地考虑影响静电力大小、方向的多种因素.如:由于第三个电荷带电性质不确定,应全面考虑其他电荷对它的静电力的方向;由于静电力大小与电荷之间间距有关,还有考虑到怎样才能使其他两个电荷对它的静1电力大小也相等.库仑定律与电荷守恒定律的综合应用【例3】真空中两个相同的带等量异种电荷的小球A和B（A、B可看作点电荷）分别固定在两处，两球间静电力为F.用一个不带电的相同小球C先与A接触，再与B接触，然后移去C，则A、B球间的静电力应为F.若再使A、B球间的距离增大一倍，则它们的静电力为F.解析：当C球先与A球接触时，它们遵循电荷守恒定律，平均分配它们的总电荷量；然后C球已带上电，它再与B球接触，这仍遵循电荷守恒定律，只是先中和后平分.设A、B两球带电荷量分别为Q、-Q，相距为r，那么它们之间的库仑力22rQkF，且为引力.用C球接触A球时，A、C球带的电荷量均为2Q.再用C球接触B球时，C、B两球的电荷部分中和后系统剩余2Q的电荷量，由于C、B两球完全一样，它们均分2Q后，C、B球都带4Q电荷量.移去C球后，A、B球间的库仑力FrkQrQQkF818)4/()2/(222，为引力.当A、B球间距变为2r时的库仑力：FrkQrQQkF32132)2()4/()2/(222，为引力.温馨提示:两个带电体相接触过程中,无论发生电荷的分离还是电荷的中和,正负电荷的代数和总是保持不变.电荷量的分配规律为:如接触前为同种电荷,则接触后其总量平均分配到两球;若接触前为异种电荷,则接触后先中和再平均分配到两球.在处理库仑定律与电荷守恒定律相联系的综合问题时,应把握好这个关键.拓展迁移半径为R的绝缘圆环上均匀地带有电荷量为+Q的电荷,另一带电荷量为+q的点电荷放在圆环圆心O处,由于对称性,点电荷受力为零.现在圆环上截去一小段AB,AB=L(LR).如图1-2-1所示,则此时置于圆心处的点电荷所受到静电力大小为___________(已知静电力常量为k),方向为___________.图1-2-1答案：32RLQqk沿AB中点与O点连线的延长线向下2