2019-2020年高中物理 第一章 静电场 1.2 库仑定律学案新人教版选修3-1

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1、2019-2020年高中物理第一章静电场1.2库仑定律学案新人教版选修3-1【学习目标】1.掌握库仑定律,要求知道点电荷的概念,理解库仑定律的含义及其表达公式,知道静电力常量。2.会用库仑定律的公式进行有关的计算。3.知道库仑扭秤的实验原理。【知识导学】1.探究实验:实验表明,电荷之间的作用力随①电荷量的增大而增大,随②电荷间距离的增大而减小。2.库仑定律(1)内容:真空中两个静止③点电荷之间的相互作用力,与它们的④电荷量的乘积成正比,与它们间的距离的⑤平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。(2)表达式

2、:F=⑥。公式中的k叫作静电力常量,其数值是k=⑦9.0×109N·m2/C2。(3)适用条件:a.在⑧真空环境中;b.静止的⑨点电荷之间的相互作用。3.点电荷当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的⑩形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看作点电荷。点电荷是一种理想化模型,实际上并不存在。4.库仑扭秤实验(1)库仑扭秤实验是通过金属丝扭转角度比较静电力F的大小的,实验结果发现静电力F与距离r的平方成反比。(2)库仑在实验中为研究静电力F与q的关系,由于

3、当时无法测量物体所带电荷量,于是采用这样的方法:用两个相同的金属小球,如果一个带电(设电荷量为q),一个不带电,相互接触后它们所带电荷量就均为,利用这两个金属小球进行实验;让一个小球的电荷全部转移掉(即不带电),再与另一个带电小球接触,它们所带的电荷量就均为,利用这两个金属小球再进行实验,结果发现静电力F与q1和q2的乘积成正比。【三“点”探究】主题1:探究影响电荷间相互作用力的因素(重点探究)阅读教材中“演示”的内容,回答下列问题。(1)在探究影响电荷间相互作用力因素的实验中,电荷间相互作用力的大小与悬

4、线偏离竖直方向的夹角大小有什么关系?(2)在电荷量不变的情况下,探究电荷间作用力与电荷间距离的关系,应怎样操作实验?结论是什么?(3)在电荷间距离不变的情况下,探究电荷间作用力与电荷量的关系,应怎样操作实验?结论是什么?主题2:与库仑一起探究阅读教材中“库仑的实验”标题下的内容,回答下列问题。(1)两点电荷之间的作用力非常小,在当时没有足够精密的测量仪器的情况下,库仑是如何实现测量的?(2)当时连电荷量的单位都没有,库仑是如何比较电荷的多少的?主题3:对库仑定律的理解阅读教材中的相关内容,回答下列问题。(

5、1)什么是点电荷?现实中存在点电荷吗?(2)有人根据公式F=k推出当r→0时F→∞,你认为正确吗,为什么?(3)有人从计算质量分布均匀的球体之间的万有引力得到启发,认为均匀的带电金属球,不论距离远近都可以看作点电荷,可以将球心间距代入公式F=k计算两球之间的库仑力,你认为正确吗?请分析原因。【知识运用】1.下列关于点电荷的说法正确的是()。A.点电荷就是体积很小的带电体B.形状不规则的带电体是不能被看作点电荷的C.只有电荷量很小的带电体才能被看作点电荷D.公式F=k只能用来计算点电荷之间的库仑力2.对于库

6、仑定律的理解正确的是()。A.库仑定律适用于真空中的点电荷B.当半径为r的两带电小球相距为r时,可用库仑定律计算它们间的静电力C.在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算D.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们各自所受的库仑力大小一定相等3.两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为,则两球间库仑力的大小为()。A.FB.FC.FD.12F4.下列各图中A球系在绝缘细线的下端,B球

7、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()。【拓展提升】拓展一、库仑定律的理解与应用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。(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?拓展二、电荷(带电体)在库仑力作用下平衡2.如图所示,q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷,已知q1与q2之间的距离为l1,q

8、2与q3之间的距离为l2,且三个电荷都处于平衡状态。(1)若q2为正电荷,则q1为电荷,q3为电荷。(2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比是。【补充学习材料】【反思总结】