省賽獲獎(jiǎng)庫(kù)侖定律

課前再次強(qiáng)調(diào)電磁的重要性：

高一我們學(xué)習(xí)，我們學(xué)習(xí)的是生活周圍看得見摸得著的物理現(xiàn)象。高二整個(gè)學(xué)期我們將一直開學(xué)學(xué)習(xí)更加抽象的物理現(xiàn)象，也就是上節(jié)課我們已經(jīng)接觸到的‘電磁’，高考怎么考……上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了：

自然界中的兩種電荷，一般說物體帶電，指的是“凈”電荷。

使物體帶電有三種方式：1、摩擦起電：兩物體相互摩擦后，一些束縛的地不緊的電子在物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，得到電子的物體帶負(fù)電，失去電子的物體帶正電。這種現(xiàn)象叫靜電現(xiàn)象。2、感應(yīng)起電：一帶電體靠近導(dǎo)體，由于電荷間性質(zhì)（同斥異吸），導(dǎo)體自由電荷發(fā)生移動(dòng)，使導(dǎo)體靠近帶電體一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體一端帶同種電荷，這種起電方式叫感應(yīng)起電。此現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。3、接觸起電：一物體帶電，電荷間相互排斥，如果接觸另一導(dǎo)體，電荷會(huì)轉(zhuǎn)移到這個(gè)導(dǎo)體上，使之也帶電，這種起電方式叫接觸起電。＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－－－“凈”電荷：物體不帶電物體帶負(fù)電＋＋＋＋－－物體帶正電＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－1、摩擦起電：兩物體相互摩擦后，一些束縛的地不緊的電子在物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，得到電子的物體帶負(fù)電，失去電子的物體帶正電。這種現(xiàn)象叫靜電現(xiàn)象。－相互摩擦之后……帶等量異種電荷前提是“本來不帶電的兩物體”?？继乩?、接觸起電：一物體帶電，電荷間相互排斥，如果接觸另一導(dǎo)體，電荷會(huì)轉(zhuǎn)移到這個(gè)導(dǎo)體上，使之也帶電，這種起電方式叫接觸起電。QA’=QB’=（QA+QB）1/2前提是“兩完全相同的導(dǎo)體球”?？继乩?、感應(yīng)起電：一帶電體靠近導(dǎo)體，由于電荷間性質(zhì)（同斥異吸），導(dǎo)體自由電荷發(fā)生移動(dòng)，使導(dǎo)體靠近帶電體一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體一端帶同種電荷，這種起電方式叫感應(yīng)起電。此現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。難點(diǎn)分析：1、若用手接觸B端2、若用手接觸A端3、若用手接觸中間點(diǎn)感應(yīng)起電：本來導(dǎo)體帶電的情況，不講！“同性電荷相互排斥；異性電荷相互吸引

.”力力靜電力相互作用需要接觸嗎？非接觸力靜電力F隨電荷量q的增加而增加，隨兩電荷間距r的增加而減小。1、對(duì)靜電力進(jìn)行定性的研究的裝置:A為一帶正電的物體：（1）將一帶正電小球分別掛在P1、P2、P3等位置，分析F與r的關(guān)系；（2）使帶正電小球在同一位置，改變小球所帶電荷量的多少。分析F與q的關(guān)系。F隨r的增大而減小F隨q的增大而增大如何定量研究靜電力大?。颗ｎD發(fā)現(xiàn)萬有引力遵循平方反比規(guī)律——18世紀(jì)富蘭克林、艾普利斯特利都猜測(cè)靜電力與萬有引力一樣具有“平方反比”規(guī)律，而庫(kù)侖就是在這樣的背景下進(jìn)行他的扭秤實(shí)驗(yàn)的。18世紀(jì)：很多科學(xué)家都是探索電荷之間的作用力的性質(zhì)和規(guī)律，但都停留在定性的判斷階段……2、庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn):

庫(kù)侖做實(shí)驗(yàn)用的裝置叫做庫(kù)侖扭秤。如圖，細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個(gè)帶電的金屬小球A，另一端有一個(gè)不帶電的球與A球的重力平衡。當(dāng)把另一個(gè)帶電的小球C插入密閉容器中并使它靠近A時(shí)，A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。(1)保持A、C兩球的帶電量不變，改變A、C之間的距離r，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度,便可以找到力F與距離r的關(guān)系。(2)保持A、C兩球之間的距離r不變，改變A、C的帶電量q1和q2，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度,便可以找到力F與q1和q2的關(guān)系。2、庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn):法國(guó).庫(kù)侖1、微小量放大法。2、控制變量法。ABC1、內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力：大小跟他們電荷量的乘積成正比，跟他們距離的二次方成反比；方向在他們的連線上。為了紀(jì)念庫(kù)侖，這個(gè)靜電力也叫庫(kù)侖力。2、表達(dá)式：例1第二節(jié)、庫(kù)侖定律k叫靜電常量:

k=9.0×109N·m2/C2由庫(kù)侖測(cè)得。物理意義：兩個(gè)電荷量為1C的點(diǎn)電荷在真空中相距1m時(shí)，相互作用力是9.0×109N。課堂例題【例1】?jī)蓭щ娦∏駻、B（可視作點(diǎn)電荷），A帶電量為+1.6C，B帶電量為-9.6C,兩球相距如圖所示，求兩球之間的靜電力？

同性相吸：0.8cm1.0cm=9.0×109×1.6×9.6/0.012=1.38×1015(N)根據(jù)：

F庫(kù)=kQAQB/r2A受到的靜電力在AB連線上方向向右，B受到的靜電力在AB連線上方向向左。F1F2庫(kù)侖力計(jì)算：（1）先計(jì)算大小:Q取絕對(duì)值,r取球心間距,全部為國(guó)際單位（1）再判斷方向:同種電荷：兩點(diǎn)電荷連線上向外異種電荷：兩點(diǎn)電荷連線上向內(nèi)。課堂例題【例2】半徑均為r的金屬球如圖所示放置，是兩球的邊緣相互為r。今使兩球帶上的異種電荷，電荷量分別為QA和QB，設(shè)兩電荷間的庫(kù)侖力大小為F，比較F與KQAQB/(3r)2的大小關(guān)系。

F>KQAQB/(3r)2庫(kù)侖力的適用條件？1、內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力：大小跟他們電荷量的乘積成正比，跟他們距離的二次方成反比；方向在他們的連線上。為了紀(jì)念庫(kù)侖，這個(gè)靜電力也叫庫(kù)侖力。2、表達(dá)式：k叫靜電常量:

k=9.0×109N·m2/C2由庫(kù)侖測(cè)得。二、庫(kù)侖定律3、適用條件：（2）點(diǎn)電荷在干燥空氣中的結(jié)果與真空中相差很小，因此在空氣中也可近似使用。（1）真空點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體之間的距離比他們自身的大小大得多，以至于其形狀、大小、電荷分布對(duì)之間相互作用力的影響可忽略不計(jì)時(shí)，可將其看做帶電的點(diǎn)，叫點(diǎn)電荷。（1）類似“質(zhì)點(diǎn)”，為了方便而引入。（2）不存在的理想模型。（3）與本身大小無關(guān)，只與相對(duì)大小有關(guān)。例3注：以后題目中沒特別說明，帶電體一般都能看做點(diǎn)電荷，直接利用庫(kù)侖定律計(jì)算大??！【例3】關(guān)于點(diǎn)電荷，下列說法正確的是（）A.點(diǎn)電荷是一個(gè)帶有電荷的幾何點(diǎn)，它是實(shí)際帶電體的抽象，是一種理想化的模型；B.體積小于1mm3的帶電體就是點(diǎn)電荷；C.點(diǎn)電荷自身不一定很小，但帶電量一定很少；D.體積大的帶電體，只要滿足一定的條件也可以看成點(diǎn)電荷。E.點(diǎn)電荷就是元電荷AD點(diǎn)電荷：忽略大小、體積、形狀。突出電荷量課堂例題可多可少學(xué)習(xí)了庫(kù)侖定律的計(jì)算，了解其使用范圍，現(xiàn)在我們一起來思考一個(gè)問題思考根據(jù)：r→0r→∞F→∞F→0此時(shí)不能看做點(diǎn)電荷。r>10R

r→∞時(shí)，任何形狀的電荷均可看做點(diǎn)電荷?！纠?】?jī)蓚€(gè)質(zhì)子在氮原子核中相距約為10-15m，它們之間的靜電力。庫(kù)侖力的計(jì)算：=9.0×109×（1.6×10-19）2/（10-15）2=230.4N方向沿連線向外?？键c(diǎn)：1、庫(kù)侖定律的基本計(jì)算注意:國(guó)際單位制、點(diǎn)電荷；先算大小再判方向?！纠?】真空中兩個(gè)相同的帶等量異號(hào)電荷的金屬小球A和B（均可看做點(diǎn)電荷），分別固定在兩處，兩球間靜電力為F?，F(xiàn)用一個(gè)不帶電的同樣的金屬小球C先后與A、B分別接觸，然后移開C，此時(shí)A、B間靜電力變?yōu)槎啻?？若再使A、B間距增大為原來2倍，則他們間的靜電力又為多大？庫(kù)侖力的計(jì)算：考點(diǎn)：1、接觸起電的分配原則；2、庫(kù)侖定律；思考：若QA=9C，QB=-3C，此時(shí)A、B間的庫(kù)侖力為F，C球不帶電，現(xiàn)將C球反復(fù)與A、B兩球接觸，后求AB間的庫(kù)侖力。庫(kù)侖力的受力分析：【例3】用兩根13cm的絕緣細(xì)線懸掛于天花板同一點(diǎn)。下端掛兩相同球形導(dǎo)體，且?guī)в型N等量電荷（可視為點(diǎn)電荷）。由于靜電斥力，他們之間的距離為10cm，已測(cè)得每個(gè)球形導(dǎo)體質(zhì)量是0.6g，求他們所帶的電荷量。（g=10m/s2）考點(diǎn)：1、構(gòu)建物理模型2、靜力學(xué)——受力分析“庫(kù)侖力”是性質(zhì)力，與“重力”、“彈力”、“摩擦力”一樣具有自己的特性，受力分析時(shí)候不能漏掉。順序：重力→庫(kù)侖力→彈力→摩擦力總結(jié)：含庫(kù)侖力的共點(diǎn)力的平衡受力分析方法：(1)確定對(duì)象(2)受力分析（G、庫(kù)侖力、彈力、f）(3)正交分解、合成(4)運(yùn)用平衡條件列方程(5)解方程【練習(xí)】用絕緣絲線懸掛一質(zhì)量為m的帶電小球B,放置在電荷量為+Q的小球A附近.如圖所示，A、B兩球在同一水平面上相距S，絲線與豎直方向夾角θ=37°,A、B兩帶電球可看成點(diǎn)電荷。試求(1)B球所帶電荷的性質(zhì)(2)絲線拉力(3)A、B兩球之間的靜電力(4)B球的電荷量的大小++++++ABθ

(1)同性相斥，帶正電?！揪毩?xí)】如圖所示，懸掛在O點(diǎn)的一根不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線下端有一個(gè)帶電量不變的小球A，在兩次實(shí)驗(yàn)中，均緩慢移動(dòng)另一帶同種電荷的小球B，當(dāng)B到達(dá)懸點(diǎn)O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時(shí)，懸線偏離豎直方向的角度為θ.若兩次實(shí)驗(yàn)中B的電量分別為q1和q2，θ分別為30°和45°，則q2/q1為 (

)C之前我們都分析的是：模型里只有一個(gè)庫(kù)侖力，若有多個(gè)庫(kù)侖力？庫(kù)侖定律習(xí)題課1、庫(kù)侖力作用下的平衡問題（重點(diǎn)）（1）靜力學(xué)問題（2）僅僅受庫(kù)侖力的問題2、庫(kù)侖力作用下的非平衡問題（重點(diǎn)）（1）庫(kù)侖力與力學(xué)的綜合問題3、根據(jù)對(duì)稱性來處理庫(kù)侖力問題（難點(diǎn)）庫(kù)侖力的應(yīng)用——疊加：【例4】真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，他們固定在邊長(zhǎng)50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是+2×10-6C，求他們各自所受的庫(kù)侖力。F1F2F※兩電荷間的庫(kù)侖力，不受其它電荷的影響；類似：物體受的重力與其受不受拉力等無關(guān)。F1=kQ1Q2/r2=9.0×109×(2×10-6)2/(0.5)2=0.144NF合=√3F1=0.25N※所有的力分析完之后，按照必修一學(xué)過的方法，矢量合成即可。F1abc+-F2F3F4+【練習(xí)】如圖所示,三個(gè)完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上.a和c帶正電,b帶負(fù)電,a所帶電荷量的大小比b的小.已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示,它應(yīng)是()BA.F1B.F2

C.F3D.F4

【例】A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距為r，A帶有9Q的正電荷，B帶有4Q的正電荷。（1）如果A和B固定，應(yīng)如何放置第三個(gè)點(diǎn)電荷C，才能使此電荷處于平衡狀態(tài)？此時(shí)對(duì)C的電性及電量q有無要求？（2）如果A和B是自由的，又應(yīng)如何放置第三個(gè)點(diǎn)電荷，使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)？此時(shí)對(duì)第三個(gè)點(diǎn)電荷C的電量q的大小及電性有無要求？++AB9Q4Q-QC3:2兩同夾一異、兩大夾一小、近小遠(yuǎn)大難點(diǎn)解析q1q3練習(xí)：如圖所示，三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3，固定在一直線上，q2與q3距離為q1與q2距離的2倍，每個(gè)點(diǎn)電荷所受靜電力的合均為零，由此可以判定，三個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量之比q1：q2：q3為（）A.-9:4:(-36)B.9:4:36C.-3:2:(-6)D.3:2:6q2A庫(kù)侖力的應(yīng)用——?jiǎng)恿W(xué)：【例5】真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距3m，A的電荷量為8C，B的電荷量為16C，A的質(zhì)量為1kg，B的質(zhì)量為2kg，AB電荷在此時(shí)的受力之比為：

；加速度之比為：

。2:11:1※庫(kù)侖定律和其他所有力一樣，均適用于牛頓運(yùn)動(dòng)三定律。F=-F'a=F/m100C-1CF1=kQ1Q2/r2【練習(xí)】電子質(zhì)量為9.1×10-31kg，電子電量與氫原子核電量均為1.6×10-19C，電子繞核軌道半徑為5.3×10-11m，可估算出氫原子的核外電子繞核運(yùn)動(dòng)的速度大小為？（k=9.0×109N·m2·C-2）F庫(kù)=F向kq2/r2=mv2/r庫(kù)侖力中的對(duì)稱性問題例1：一半徑為R的絕緣圓環(huán)上均勻地帶有電荷量為+Q的電荷，另一電荷量為-q的電荷在圓環(huán)正中心，若將正上方的圓環(huán)去掉長(zhǎng)為l的一小段，則-q受力方向和大小分別為？拓展：帶電球殼變式：兩個(gè)相同的金屬小球，帶電量之比為1∶7，相距為r,兩者相互接觸后在放回原來的位置上，則它們間的庫(kù)侖力可能為原來的（）

4/7B.3/7C.9/7D.16/7CD庫(kù)侖定律與力學(xué)綜合例：真空中A、B兩