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    第9章 第2节 库仑定律课件PPT
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    人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律备课ppt课件

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    这是一份人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律备课ppt课件,共45页。PPT课件主要包含了内容索引,学习目标,活动方案,活动二理解库仑定律,成正比,成反比,它们的连线上,0×109,答案B,活动三应用库仑定律等内容,欢迎下载使用。

    1.通过库仑定律的探究过程,体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用.体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法.2.知道点电荷模型,理解库仑定律的内涵与适用条件.3.会应用库仑定律计算点电荷间的静电力,会利用力的合成的知识解决多个电荷间的相互作用问题.
    1.如图所示,带正电的带电体C置于铁架台旁,把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置.(1) 小球受到C的斥力,丝线偏转.若小球的质量为m,丝线偏离竖直方向的夹角为θ,则小球静止时所受的静电力是多大?【答案】 mg tan θ.
    活动一:探究影响电荷间相互作用力的因素
    (2) 带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢?在同一位置增大或减小小球所带的电荷量,作用力又会怎样变化? 电荷之间作用力的大小与哪些因素有关?现象与结论:①小球带电荷量不变时,距离带电物体越远,丝线偏离竖直方向的角度________(选填“越大”或“越小”).②小球处于同一位置时,小球所带的电荷量越大,丝线偏离竖直方向的角度________(选填“越大”或“越小”).③电荷之间的作用力随着电荷量的增大而________(选填“增大”或“减小”),随着距离的增大而________(选填“增大”或“减小”).
    2.比较电荷间的相互作用力与物体之间的万有引力,可以看出它们有相似性,那么,它们的计算方法会不会有相同的形式呢?请写出你的猜想.【答案】 猜想:两电荷间的相互作用力会不会与它们的电荷量乘积成正比、与它们之间距离的二次方成反比?
    3.库仑的实验装置及原理:观看库仑扭秤实验动画演示(装置如图所示),思考并解决以下问题:
    (1) 要定量研究力F与q1、q2及r之间的关系,采用何种研究方法?【答案】 控制变量法.
    (2) 如何测力F的?【答案】 小量放大思想:力很小,但力的作用效果(使悬丝扭转)可以比较明显.转化思想:力的大小正比于悬丝扭转角,通过测定悬丝扭转角度倍数关系即可得到力的倍数关系.
    (4) 如何测r的?【答案】 理想化模型思想:把带电金属小球看作点电荷(理想化模型),利用刻度尺间接测量距离.(5) 由实验可知电荷间的作用力与电荷间距离和电荷量之间有什么定量关系?【答案】 电荷间相互作用力与电荷间距离平方成反比关系,与电荷量乘积成正比关系.
    (3) 思考:①与质点一样,点电荷也是一种理想化模型,在什么条件下电荷可看作点电荷?【答案】 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,这样的带电体可以看作点电荷.
    ②库仑定律的适用条件是什么?【答案】 真空中的点电荷.(一般没有特殊说明的情况下,都可按真空来处理)③库仑定律中r指什么?当r→0时,是否可认为F→∞?【答案】 指两点电荷之间的距离或两均匀带电球体球心之间的距离.当r→0时,两带电体已不能看成点电荷,库仑定律也就不再适用. 
    2.关于库仑定律,以下说法中正确的是(  )A.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的带电体B.库仑定律无法用实验验证C.两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律D.根据库仑定律,当两个点电荷间的距离趋近于零时,库仑力趋近于无穷大【答案】 C
    1.已知氢核(质子)的质量是 1.67×10-27 kg,电子的质量是 9.1×10-31 kg,在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11 m.试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力.(G=6.67×10-11 N·m2/kg2,k=9×109 N·m2/C2)
    总结:微观粒子间的万有引力远小于库仑力.因此,在研究微观带电粒子的相互作用时,可以把万有引力忽略.
    2.真空中有三个点电荷,它们固定在边长为50 cm的等边三角形的三个顶点上,每个点电荷的电荷量都是+2×10-6 C,求q3所受的库仑力.
    总结:两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力,等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和,即静电力的合成与分解满足平行四边形定则.
    3.两个质量分别是m1、m2的小球,各用丝线悬挂在同一点,当两球分别带同种电荷,且电荷量分别为q1、q2时,两丝线张开一定的角度θ1、θ2,如图所示,此时两个小球处于同一水平面上,则下列说法正确的是(  )A.若m1>m2,则θ1>θ2B.若m1=m2,则θ1=θ2C.若q1<q2,则θ1>θ2D.若q1=q2,则θ1=θ2
    【解析】 当真空中的两个点电荷间的距离r→∞时,它们之间的静电力F→0,故A正确,C错误;当两个电荷间的距离趋于0时,两电荷不能看成点电荷,此时库仑定律的公式不再适用,故B、D错误.
    【解析】 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,虽然两球心间的距离l只有其半径 r 的3倍,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看作质量集中于球心的质点.因此,可以应用万有引力定律.而本题中由于a、b两球所带异种电荷相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布比较密集,又因两球心间的距离l只有其半径 r 的3倍,不满足l≫r的要求,故不能将两带电球壳看成点电荷,所以不能应用库仑定律.综上所述,对于a、b两带电球壳的整体来说,满足万有引力的适用条件,不满足库仑定律的适用条件,故D正确.
    4.如图所示,有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上,已知A、B都带正电荷,A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示,则下列说法正确的是(  )A.C带正电,且QC<QBB.C带正电,且QC>QBC.C带负电,且QC<QBD.C带负电,且QC>QB【答案】 C
    5.在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电,另一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从物体A的正上方经过,若此过程中物体A始终保持静止,A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用,则下列说法正确的是(  )A.物体A受到地面的支持力先减小后增大B.物体A受到地面的支持力保持不变C.物体A受到地面的摩擦力先减小后增大D.库仑力对物体B先做正功后做负功
    【解析】 对A受力平衡有N=mg+F cs θ,θ为库仑力与竖直方向的夹角,库仑力大小不变,θ先减小到零,然后又增大.所以支持力的大小先增大后减小.故A、B错误.摩擦力大小f=F sin θ,θ先减小到零,然后又增大,知摩擦力先减小后反向增大.故C正确.库仑力的方向与B的运动方向垂直,所以库仑力不做功.故D错误.
    6.如图所示,半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为+Q的电荷,另一电荷量为+q的点电荷放在球心O上,由于对称性,点电荷受力为零.现在球壳上挖去半径为r(r≪R) 的一个小圆孔,则此时置于球心的点电荷所受静电力的大小为多少?方向如何?(已知静电力常量为k)
    (3) 总结三个自由电荷平衡问题的规律.【答案】三个电荷一定处在同一条直线上,且必定是两同一异,异种电荷的电荷量最小且位于中间,距离两同种电荷中较小的电荷较近,概括为:三点共线,两同夹异,两大夹小,近小远大.
    8.如图所示,带电小球A和B(可视为点电荷) 放在倾角为30°的光滑固定绝缘斜面上,已知A球的质量为m,所带电荷量为+q,B球的质量为2m,所带电荷量为-q.沿斜面向上的恒力F作用于A球,可使A、B保持间距r不变沿斜面向上做匀加速直线运动,已知重力加速度为g,静电力常量为k,求:
    (1) 加速度a的大小;
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