高二物理电荷的相互作用上海科技版选修3-1知识精讲.doc

用心爱心专心高二物理电荷的相互作用上海科技版选修3-1【本讲教育信息】一、教学内容：电荷的相互作用二、考点点拨本节课是电学的基本内容其中库仑定律是高考中的一个二级考点。三、跨越障碍（一）电荷、电荷守恒定律1.两种电荷：自然界中存在着两种电荷。它们分别为正电荷和负电荷。用毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫负电荷；用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷。同种电荷互相排斥异种电荷互相吸引。2.电荷量：电荷量是指物体所带电荷的多少；单位是库仑。简称库符号是C。物体不带电的实质是物体的正、负电荷数相等；物体带电的实质是正负电荷不相等。3.元电荷：电子所带电荷量：e=。实验表明：所有带电体的电荷量等于e或是e的整数倍因此e称为元电荷。4.点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多.以致带电体的大小和形状可忽略不计这样的带电体可以看成点电荷。点电荷是一种理想化模型实际不存在。5.电荷守恒定律：电荷既不能创造也不能被消灭它们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。两个带有异种电荷的导体接触后先发生正负电荷的中和然后再进行电荷的分配若不受外界影响两个外形完全相同的导体接触后所带电荷量相等。（二）库仑定律1.库仑定律：真空中两个点电荷间的相互作用力跟两个电荷所带电量的乘积成正比.跟它们距离的平方成反比作用力的方向在两个点电荷的连线上。2.数学表达式为：3.适用条件：库仑定律适用于真空中的点电荷。对可以视为点电荷的两个带电体间也可用库仑定律。4.关于静电常量为静电常量它是由F、r、Q的单位共同决定的在国际单位制中=它的单位为导出单位。的物理意义是：两个电荷量分别是1C的点电荷相距lm时相互作用的静电力为5.厍仑定律是定量分析电荷间相互作用力的基本规律。表达式为从数学观点看中的时.应该得即两者的库仑力趋向无限大但这是不可能的因为库仑定律仅适用于真空中的点电荷当两带电体无限靠近即时带电体不能看成点电荷就不能应用库仑定律来计算。6.电荷量、元电荷、点电荷和试探电荷的区别和联系电荷量是物体带电的多少电荷量只能是元电荷的整数倍；元电荷不是电子也不是质子而是最小的电荷量。电子和质子带最小的电荷量。即；点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”。是一种理想化的模型对其所带电荷量无限制；试探电荷要求放入电场后对原来的电场不产生影响且要求在其占据的空间内场强“相同”。故其应为带电量“足够小”的点电荷。例l：有三个完全相同的金属球A、B、CA的带电量为7QB的带电量为－QC不带电将A、B固定。然后让C反复与A、B球接触最后移走C。试问A、B间的相互作用力变为原来的多少倍？解析：C球反复与A、B球接触则A、B原先所带电量的总和最后在三个相同的小球上均分所以A、B、C三球最后所带电量均为由库仑定律可知A、B球间原来的作用力为与C反复接触后A、B球间的作用力为即故A、B间的相互作用力变为原来的倍注：相同大小的带电小球接触电荷满足先中和再平分。例2：如图所示把一个带正电的小球A放在某处有一个挂在细线下端的带正电的小球B由于带正电的小球A的作用静止在图示位置若固定的带正电的小球A的电量为QB球的质量为m带电量为q=30°A和B在同一水平线上整个装置处于真空中求：A和B两小球间的距离为多少？解析：由库仑定律知要求A和B两球之间的距离r只要求出F就可以了。通过对B球如图所示的受力分析可以求出F由力的合成知识可得得代入得例3：如图所示质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑的绝缘水平面上彼此相隔的距离为L（L比半径大得多）。B球带电量为A球的带电量为若在C球上加一个水平向右的恒力F要使三个小球始终保持L的间距运动求：（1）水平向右的恒力F的大小？（2）C球带电量为多少？带何种电荷？解析：当恒力作用于C时。由于三个小球始终保持L的间距运动说明A、B、C三个带电小球的加速度相同设加速度为因三球间距离不变则相互的库仑力为恒力。以B为研究对象进行受力分析由于A球带正电B球带负电因此B球受到A球对它的库仑力向左要想B球向右运动可以知道C球对它的库仑力一定向右则C球带正电。带电量设为以A、B、C三球整体为研究对象由牛顿第二定律得F=3ma分别以A和B球为研究对象。由牛顿第二定律得得：=例4：如图所示、、分别表示在一条直线上的三个点电荷已知和之间的距离为和之间的距离为且每个电荷都处于平衡状态。（1）如为正电荷则、分别为何种电荷。（2）、、三者电量的大小之比为多少？解析：（1）就而言。、只要带同种电荷便可能使其处于平衡状态而对和若都带正电荷各自均受到另外两个电荷的斥力而不能保持平衡只有同带负电荷对其为引力另外一个电荷对其为斥力当两力大小相等时才能处于平衡。（2）由库仑定律建立如下平衡式：对：有对：有对：有解得：四、小结本节课