(课堂设计)2014-2015高中物理 第1章 电荷的相互作用章末整合课件 沪科版选修3-1

章末整合电荷的相互作用使物体带电的方式两个概念两个基本定律静电与生活接触起电:一个不带电的物体和一个带电的物体接触后,原来不带电的物体也会带上与带电体同种的电荷摩擦起电:通过两种材料的相互摩擦而使物体带电感应起电:用感应(不接触)的方法使物体带电使物体带电的方式元电荷:任何带电体所带的电荷量总是电荷量e的整数倍.把e=1.6×10-19C叫做元电荷点电荷:如果带电体的大小比它到其他带电体的距离小得多,以致带电体的形状和电荷在它上面的分布对所研究的问题已无关紧要时,这样的带电体就可视为点电荷，是一种理想化模型两个概念电荷守恒定律:电荷既不能被创造也不能被消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量不变库仑定律:真空中两个静止的点电荷之间相互作用力的大小,跟它们的电荷量q1与q2的乘积成正比,跟它们距离r的平方成反比,作用力的方向沿着它们的连线电荷的相互作用两个基本定律雷电与避雷人体上的静电静电与现代科技静电的危害与控制静电与生活1.使物体带电的方式有：接触起电、摩擦起电、感应起电，但总电荷量并未发生变化，只是电荷从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到物体的另一部分.库仑定律和电荷守恒定律的结合注意：完全相同的两个金属球带电荷量分别为q1、q2时，若q1、q2为同种电荷，则两球接触后带电荷量均为q1+q22,若q1、q2为异种电荷，则两球接触后带电荷量均为|q1-q2|2.2.库仑定律①适用条件：真空点电荷;②当r→0时，库仑定律不再适用.(2)研究电荷间的相互作用时，首先要注意判断是否符合库仑定律的适用条件，其次要注意电荷的电性及作用力的方向．（1）公式：F=kq1q2r2【例1】真空中有两个完全相同的金属小球，A球带qA＝6.4×10－16C的正电荷，B球带qB＝－3.2×10－16C的负电荷，均可视为点电荷，求：(1)当它们相距为0.5m时，A、B间的库仑力为多大？(2)若将两球接触后再分别放回原处，A、B间的库仑力又为多大？解析：(1)A、B两球带异种电荷，因此，AB间的库仑力是引力，由库仑定律可得它们间的库仑引力大小为F＝kqAqBr2＝9×109×6.4×10－16×3.2×10－160.52N＝7.37×10－21N.(2)A、B两球接触时会发生电中和，使“净电荷”总量减小，剩下的“正”净电荷将重新分布．由于A、B两球是完全相同的导体球，剩余的净电荷将平均分配，A、B两球将带上同种电荷，故放回原处后，A、B间的库仑力变为斥力．两球接触后，它们的带电情况为：QA＝QB＝qA＋qB2＝6.4－3.22×10－16C＝1.6×10－16C所以分别放回原处后，两球间的库仑力为：答案：(1)7.37×10－21N(2)9.22×10－22NF′＝kQAQBr2＝9×109×1.62×10－320.52N＝9.22×10－22N.两种力都与距离的二次方成反比；两个公式中都有与作用力有关的物理量(电荷量或质量)的乘积，且两个力都与乘积成正比；这两种力的方向都在两个物体的连线上．通过对静电力和万有引力的比较，我们会发现自然规律具有多样性同时又具有统一性．它们的异同之处如下表格中所示.库仑定律与万有引力定律的比较F＝kq1q2r2，F＝Gm1m2r2.两个公式中都有r2，即万有引力定律库仑定律不同点只有引力既有引力又有斥力天体间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力万有引力场电场公式条件两质点之间两点电荷之间F＝Gm1m2r2F＝kq1q2r2【例2】氢原子由一个质子和一个电子组成，根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径r是5.3×10－11m，已知质子的质量MP为1.67×10－27kg，电子的质量Me为9.1×10－31kg，万有引力常量G为6.7×10－11N·m2/kg2.求：(1)电子受到的静电力．(2)电子受到的万有引力．(3)电子受到的静电力是万有引力的多少倍？解：(1)电子和质子所带电荷量均为1.6×10－19C，则：由此可见，静电力要比万有引力大得多．F静＝kq1q2r2＝9.0×109×1.6×10－19×1.6×10－195.3×10－112N＝8.2×10－8N.(2)F引＝Gm1m2r2＝3.6×10－47N.(3)F静F引＝2.3×1039，库仑力也是一种性质力，它经常与牛顿第二定律相结合，考查学生的综合能力．库仑定律与力学知识的综合应用【例3】在绝缘的光滑水平面上固定着等质量的a，b，c三个带电小球，三球共线如图1－1所示，图1-1若释放a球，a球的初始加速度为－1m/s2(以向右为正方向)；若释放c球，c球的初始加速度为3m/s2，假设库仑定律仍然适用，那么在释放b球后，b球的初始加速度是多少？解析：由于题中并没有指明a、b、c各球所带电荷的电性，也就是说，不知道它们之间的力是引力还是斥力，如果要分几种情况逐一分析就太麻烦了，可以抓住作用力与反作用力的关系考虑．由于a、b两球之间的相互作用力是一对作用力与反作用力，而且这三个球在一条直线上，因此它们之间的相互作用力都是在一条直线上的，以向右为正方向，a对b的作用力Fab与b对a的作用力Fba之间的关系是Fab＝－Fba，其他各球之间的相互作用力也存在同样的关系，因为c球的初始加速度是a球的3倍且方向与a球相反，也就是说，c球所受的合力是a球的3倍，方向与a球相反，于是，可以得出下式Fac＋Fbc＝－3(Fba＋Fca)＝3(Fab＋Fac)，从而得到：Fba＋Fbc＝2(Fab＋Fac)，所以Fab＋Fcb＝2(Fba＋Fca)，由此可知，b球的初始加速度是－2m/s2.答案：－2m/s2