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成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·选修3-1第一章静电场成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1第一章静电场第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-12库仑定律第一章第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1课堂情景切入方法警示探究知识自主梳理重点难点突破考点题型设计课后强化作业知识体系构建第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1学习目标定位第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1※知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法※※掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求解有关问题※通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1课堂情景切入第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1图中的母女两人用手接触一个带电体时，身体带上了电，头发上的电荷相互排斥，她们的头发便竖立起来。这一节我们来探究电荷间相互作用力所遵从的规律。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1知识自主梳理第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1知识点1实验原理如图所示，F＝mgtanθ，θ变大，F变大；θ变小，F变小探究影响电荷间相互作用力的因素第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1方法(控制变量法)探究电荷间作用力与距离的关系探究电荷间作用力与电荷量的关系实验操作保持电荷量不变，改变悬点位置，从而改变小球间距r，观察夹角θ变化情况保持悬点位置不变，改变小球带电量q，观察夹角θ变化情况第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1实验现象r变大，θ变小r变小，θ变大q变大，θ变大q变小，θ变小实验结论电荷间的作用力与距离有关，与电荷量有关第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1知识点21.库仑力电荷间的，也叫做静电力。2．点电荷(1)点电荷是只有电荷量，没有的理想化的模型，类似于力学中的，实际并不存在。库仑定律相互作用力大小、形状质点第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1(2)特点①带电体间的距离比它们自身的大小；②带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷间的的影响可以忽略。大得多作用力第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-13．库仑定律(1)内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F的大小，与它们的电荷量Q1、Q2的成正比，与它们的距离r的成反比，作用力的方向在它们的上。(2)表达式：F＝，其中静电力常量k＝N·m2/C2。方向：在两点电荷的连线上，同种电荷，异种电荷。(3)适用范围：。乘积二次方连线kQ1Q2r29.0×109相斥相吸真空中的点电荷第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1知识点3库仑的实验1.实验装置：库仑扭秤(如图所示)第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-12．实验步骤：①改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的，便可找到力F与距离r的关系，结果是力F与距离r的成反比，即F∝1r2②通过带电金属小球与另一个不带电的相同金属球接触，前者的电荷量分给的办法，改变带电小球的电荷量，记录每次悬丝扭转的，可得出力F与q1和q2的成正比即F∝q1q23．实验结果：F＝kq1q2r2角度二次方后者一半角度乘积第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1重点难点突破第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1一、对点电荷的理解1．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。2．注意区分点电荷与元电荷(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位。(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电量的整数倍。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1二、对库仑定律的理解1．库仑定律的适用条件：(1)真空中；(2)点电荷。以上两个条件是理想化的，在空气中也近似成立。2．库仑定律中的静电力常量k，只有在公式中的各量都采用国际单位时，才可以取k＝9.0×109N·m2/C2。3．静电力的确定方法：静电力的大小计算和方向判断一般分开进行。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1(1)大小计算：利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入Q1、Q2的绝对值即可。(2)方向判断：利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-14．多个点电荷的静电力叠加：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电荷分别单独存在时对该电荷的作用力的矢量和。5．库仑力是电荷之间的一种相互作用力，具有自己的特性，与重力、弹力、摩擦力一样是一种“性质力”。同样具有力的共性，例如两个点电荷之间的相互作用力也遵守牛顿第三定律——大小相等、方向相反、作用在同一直线上。在实际应用时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉，对物体的平衡或运动起着独立的作用。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1[特别提醒](1)库仑定律不但适用于静止电荷，也适用于运动电荷。(2)有人根据F＝kq1q2r2推出，当r→0时，F→∞，从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上分析是错误的，因为当r→0时，两带电体已不能看做点电荷，库仑定律及其公式也就不再适用，何况实际电荷都有一定的大小，根本不可能出现r＝0的情况，也就是r＝0时，不能利用公式F＝kq1q2r2计算静电力大小了。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1三、库仑定律与万有引力定律的比较定律共同点区别影响大小的因素万有引力定律①都与距离的平方成反比②都有一个常量与两个物体质量有关，只有引力m1、m2、r库仑定律与两个物体电荷量有关，有引力，也有斥力Q1、Q2、r第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1[特别提醒](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和多样美。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1知识体系构建第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1考点题型设计第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1题型1库仑定律公式的简单应用(2012·绵阳南山中学高二检测)两个相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r(r远大于小球半径)，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的()A.47B.37C.97D.167第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1解析：可设原来的带电量分别为q和7q，则原来的库仑力大小为7kq2r2，但由于题目没有说明两个带电小球的电性，故库仑力可能是引力，也可能是斥力。分别讨论两种情况：若是两个带同种电荷的小球，则接触后总电量为8q，平均分配，两球各带4q电量，分开后库仑力为16kq2r2；若是两个带异种电荷的小球，则接触后总电量为6q，平均分配，两球各带3q电量，分开后库仑力为9kq2r2。故答案选C和D。答案：CD第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1点评：解答本题时应注意以下两点：(1)两金属小球所带电性可能相同，也可能相反。(2)两相同金属小球接触后平分总电量。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1(2013·广东第二师范附中高二期中)真空中甲、乙两个固定的点电荷，相互作用力为F，若甲的带电量变为原来的2倍，乙的带电量变为原来的8倍，要使它们的作用力仍为F，则它们之间的距离变为原来的()A．2倍B．4倍C．8倍D．16倍答案：B解析：由F＝kq1q2r2，易判B选项正确。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1题型2电荷的平衡问题(2013·洛阳高二期中)两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示，A处电荷带正电Q1，B处电荷带负电Q2，且Q2＝4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在直线AB上，欲使整个系统处于平衡状态，则()第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1A．Q3为负电荷，且放于A左方B．Q3为负电荷，且放于B右方C．Q3为正电荷，且放于A与B之间D．Q3为正电荷，且放于B右方第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1解析：当Q3为负电荷，分别置于A左侧、A与B之间、B右侧时，三者受力情况如下表所示：置于A左侧置于A与B之间置于B右侧虽然Q3距离B较远，但是B的电荷量较大，因此三者有可能平衡由A和Q3受力方向知，必不平衡由A和B受力方向知，必不平衡第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1当Q3为正电荷，分别置于A左侧、A与B之间、B右侧时，三者受力情况如下表所示：置于A左侧置于A与B之间置于B右侧由A、B受力方向知，必不平衡由Q3、B受力方向知，必不平衡虽然各个电荷受到方向相反的两个力作用，但是B的电荷量大，距离Q3又近，故Q3受到的两个力必不平衡第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1故正确答案为A。答案：A第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1点评：三个带电体在一条直线上，都在静电力作用下处于平衡状态，它们遵循的规律是：中间的电荷与两边的电荷电性相反，两边电荷电性相同，中间电荷量最小，即“两同夹一异，两大夹一小。”第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1下列各图中A球系在绝缘细线的下端，B球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置已在图中标出。A球能保持静止的是()答案：AD第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1解析：四图中A球受力满足三力平衡的有A、D，故A、D正确。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1题型3开放·探究用干燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦一下，然后将两张塑料片靠近发现它们相互排斥(如图)。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1通过此现象说明摩擦后的透明塑料片之间的相互作用力不是万有引力，试叙述你的理由。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1解析：理由一：透明塑料片互相排斥，而万有引力使物体相互吸引，显然这种排斥力不是万有引力。理由二：像透明塑料片这样质量小的物体之间存在的万有引力很小，我们一般无法明显观察到明显的受力情况。而摩擦后的塑料片之间的相互作用力可以明显观察到，显然不是万有引力。理由三：这种力的存在和大小取决于透明塑料片是否受到摩擦，万有引力与是否摩擦无关，因此这种力不是万有引力。第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1宇航员在探测某星球时有如下发现：(1)该星球带负电，而且带电均匀；(2)该星球表面没有大气；(3)在一次实验中，宇航员将一个带电小球(小球的带电量远小于星球的带电量)置于离星球表面某一高度处无初速释放，带电小球恰好能处于悬浮状态。则根据以上信息可以推断()第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-1A．小球一定带正电B．小球一定带负电C．只改变小球的电荷量，从原高度无初速释放后，小球仍将处于悬浮状态D．只改变小球离星球表面的高度，无初速释放后，小球仍将处于悬浮状态答案：BD第一章2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选