12探究电荷相互作用规律

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1、1.2探究电荷相互作用规律一、课标要求1、知道点电荷的概念。理解库仑定律的内容、公式及适用条件。知道静电力常量并会求点电荷间的作用力。2、进一步加深建立“理想化模型”的意义，领悟定性和定量实验的不同作用和意义。让学生感悟测量仪器的准确性和试验方法的巧妙性。3、通过对比静电力和万有引力，体会自然规律的多样性和统一性。二、课前复习1、万有引力公式：F=啤,其中G为万有引力常量,厂为两物体之间的距离。2、力的作用是相互的。作用力和反作用力是一对大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力。三、自主探究1、决定电荷相互作用的因素实验探究：电荷Z间的和互作用大小跟那些因素有关？(1)用摩擦起电

2、的方法分别让球形导体A和通草球B带上回独电荷，并使球形导体A和通草球B处在同一水平而上。(2)对通草球进行受力分析得：A对B的排斥力F=mgtanJo(3)控制A和B的距离不变。不断给球形导体A增加电荷量，0角将变大,(4)保持球形导体A和通草球B上的电荷量不变，加大A和B之间的距离，3角将变小,减小A和B之间的距离，&角将变大,思考与讨论：上述定性实验结论是什么？探究中用到了哪个常用的实验方法?以前在哪些实验中用过?提示：：在A、B距离不变的前提下，电荷的电量越大，它们之间的作用力越大，反之，作用力越小。在电荷量不变的前提下，A、B距离越大，它们之间的作用力越小，反之，它们之间的作

3、用力越大。控制变量法。验证牛顿笫二定律实验、向心力公式定量实验2、电学中第一个定律库仑定律(1)定量研究的困难18世纪中叶以前，研究电荷间的作用存在三大困难：一是这种作用力非常小，没有足够精密的仪器;二是那时连电量的单位都没有，没法比较电荷的多少;三是带电体上的电荷分布不清，难以确定发生相互作用的带电体的电荷之间的距离。(2)库仑的研究法国物理学家库仑经过长期研究，较好的解决了这些困难。1784年，库仑公布了他的研究成果，宣告发现了正确的弹性理论和发明了扭力称。现在人们把这种扭力称就叫做库仑扭称。如课本第12页图l-9a所示，库仑扭称的主要部件是一根金属丝，将金属丝的上端固定，下端悬

4、一重物，重物底部有一标记、下面放一个刻度盘。金属丝扭转之后，市刻度盘就可读出扭角，由扭角的大小就可以求出扭力的大小。库仑怎样解决上述三个困难的？①第一困难的解决：当弹性扭丝处于自然状态时，调节悬头G,使A、C接触，当C球带电吋，AC由于带上同种电荷相会排斥而使横杆转动。当A、C间的斥力产生的转动作用与扭丝弹力的作用达到平衡时(这里牵扯到力矩平衡的知识，我们会在以后的学习中学到)，横杆就静止在某一角度±o根据这-角度，便可测出带电小球的斥力。①第二困难的解决：用两个相同的带电小球，让其中一个带上电荷q,另一个不带电，把它们接触后分开，这两个带电小球的电量都为q/2,在用第三个相同的小球

5、与带电荷量q/2的小球接触，这两个金属球带电量都为q/4,以此类推。这样就保证实验中金属球的电荷量成倍变化。②笫三困难的解决：把金属球的电荷想象成为集中在球心的“点电荷”，这样就解决了测量带电体之间的距离问题。(1)分析数据可以得出什么样的结论？第三组数据略有偏差，你认为可能的原因是什么？A、C两球的相互作用力和它们的电量乘积成正比，和它们距离的平方成反比,是因为漏电所致。思考与讨论：什么样的带电体可以视为“点电荷”？体现了什么物理思想?我们以前还学过哪些？当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、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

6、以看做带电的点，叫做点电荷。这是一种理想化模型的思想，我们高中阶段有很多时候需要这种思想。理想化模型分为研究对彖的理想化，比如质点、点电荷；所以过程的理想化，比如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速I在解决问题时，一定要加强我们的建模思想。3、库仑定律1785年，库仑在前人研究的基础上，通过大量的实验得出：真空中两个静止点电荷Z间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上・(2)表达式库仑定律的表达式为卩=譽,其中k叫做静电力常量,大小为9.0X109_N・m2/c2.(3)适用条件库仑定律的适用条件：真空中的静止点电荷.思考与讨论

7、：不在真空中，库仑定律是一个什么表达式呢？电解质中的库仑定律：F=理,其中E为相对介电常数，所以真空的相对—介电常数为1四、典型例题知识点1:库仑定律和万有引力定律的比较例题1、已知电子的质量mi=9・10X10-31kg,质子的质量m2=1.67X10'^kg.电子和质子的电荷量都是1.60X10-19C.试求电子和质子间的静电引力和万有引力Z比？解：电子和质子间的静电引力和万有引力分別是「lQQ厂厂1从叫FikQQ耳*丁，F厂G=,可=斫呢旦=9.0X