2020_2021学年高中物理第1章静电场第2节静电力库仑定律课件鲁科版选修3_1
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高中物理第1章静电场第2节静电力库伦定律控制变量法素材鲁科版选修3-1(new)
控制变量法物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。
每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究,最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中. 1．独立变量,即一个量改变不会引起除因变量以外的其他量的改变.只有将某物理量由独立变量来表达，由它给出的函数关系才是正确的。
2．非独立变量，一个量改变会引起除因变量以外的其他量改变。
把非独立变量看做是独立变量，是确定物理量间关系的一大忌.正确确定物理表达式中的物理量是常量还是变量，是独立变量还是非独立变量，不但是正确解答有关问题的前提和保障，而且还可以简化解答过程。
尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。
文中部分文字受到网友的关怀和支持，在此表示感谢！在往后的日子希望与大家共同进步，成长。
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鲁科版高中物理选修3-1课件高二：第1章静电场本章整合
5
知识网络
专题归纳
专题一 专题二
【例题 1】在真空中 O 点放一个点电荷 A,其电荷量为 Q=1.0×10-9 C,M 点放另一个点电荷 B,其电荷量为 q=1.0×10-10 C,OM 间距离为 r=30 cm,求 M 点的电场强度。如果拿走点电荷 B,M 点的电场强度又如何?
解析:B 为试探电荷,A 是真空中的点电荷,所以 A 在 M 点产生的电场强
法,使 A 球在距 B 为12x 处平衡,则此时 A 受到绳的拉力为(
)
A.F1
B.2F1
C.4F1
D.8F1
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知识网络
专题归纳
专题一 专题二
解析:A 球受到重力 G、B 球对 A 球的库仑力 F、绳 的拉力 F1,如图所示。
由共点力平衡条件知,G、F、F1 三力的图示必然构成
封闭三角形,由相似三角形得mLg
(2)若以上三个电荷皆可自由移动,要使它们都处于平衡状态,对 q3 的电 荷量及电性有何要求?
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知识网络
专题归纳
专题一 专题二
解析:(1)q3 受力平衡,必须和 q1、q2 在同一条直线上,因为 q1、q2 带异种 电荷,所以 q3 不可能在它们中间。再根据库仑定律,库仑力和距离的二次方 成反比,可推知 q3 应该在 q1、q2 的连线上,q1 的外侧(离小电荷量电荷近一点 的地方),如图所示。
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专题一 专题二
知识网络
专题归纳
特别提醒(1)受力分析时只分析性质力,不分析效果力;只
分析外力,不分析内力。 (2)根据平衡条件,灵活选取求解方法。
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专题一 专题二
知识网络
专题归纳
【例题 3】 在真空中有两个相距 r 的点电荷 A 和 B,带电荷量分别为 q1=-q,q2=4q。
高中物理第1章静电力与电场强第2节库仑定律课件鲁科第三册鲁科高中第三册物理课件
课
探
时
究 间相互作用的影响可以忽略时，这样的带电体称为点电荷。
分 层
攻
作
重 难
2．特点：只有电荷(diành、è)量没有大小 的几何点。
业
·
返
首 页
12/10/2021
第四页，共六十八页。
·
自
当
主
堂
预
达
习
标
·
探
固
新
双
知
基
说明：“点电荷”类似“质点”，都是理想化模型。
合
作
课
探
时
究
分
层
攻
作
重
业
难
·
返
首 页
合
作 探 究
的关系，结果是力F与距离r的二次方成反比，即F∝
1 r2
，而改变C的
课 时 分
层
攻
重 电荷量，也会使A的电荷量改变，实验结果是F∝q1q2。
作 业
难
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返
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第二十七页，共六十八页。
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自
当
主
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预
达
习
问题：(1)这个实验使用了什么实验方法？
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标
探
固
新 知
(2)最终的实验结论是什么？
作
重
业
难
·
返
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第二十四页，共六十八页。
自
B [由带电体可看作点电荷的条件，研究“中星 2D”卫星与距 当
主
堂
预 习
其 1 m 处的一个带电微粒之间的静电力时，“中星 2D”卫星的大小
鲁科版高中物理选修3-1课件库仑定律
r B
＋Q
C
金属小球C(不带电)先后分别与A、 B各接触一下后拿走，A、B之间 的静电力变成原来的多少倍?
提高：接触很多很多次后呢？ 三球平分
悬挂小球
qA>qB,mA=mB,平衡时两球位于同一水平面,α =β ? 当mA>mB时，可得α <β
L αβ L TT
两球系统重心左移,重力 产生逆时针力矩,整体逆 时针转动,α 变小,β 变大
=2 0.3sin 5
0.2103 9.8 tan 5 /(9109) =7.21109 C
电荷平衡
引入第三个电荷q，使三个电荷都平衡
问q带何种电？位置？带电量？
A
L
B
A
B
+Q x -q
+9Q
-Q
+9Q
k
9Q Q L2
k
x2
+Q
-q
qQ k x2
9Q q k (L x)2
近小远大
q1
: q2
:
q3
(L1 L2 )2 L22
:1:
(L1
L2 )2 L12
求微元受力
【例4】如图9-1-6所示，用金属丝AB弯成半径r=1m 的圆弧，但在A、B之间留出宽度为d=2cm、相对来说 很小的间隙.将电量Q=3.13×10-9C的正电荷均匀分布 金属丝上，求圆心O处的电场强度.
【解析】可以这样想：将圆环的缺口补上，并且它 的电荷密度与缺了口的环体原有电荷密度一样，这 样就形成了一个电荷均匀分布的完整带电环，环上 处于同一直径两端的微小部分可看成两个相对应的 点电荷，它们产生的电场在圆心O处叠加后场强为0. 根据对称性可知，带电圆环在圆心O处的总场强E=0.
第一章 第2节 库仑定律(第2课时)高中物理选修3-1
提升 共线的三个点电荷在静电力作用下平衡的特点 1.平衡条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反. 2.平衡规律可概括为： “三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上； “两同夹异”——正、负电荷相互间隔； “两大夹小”——中间电荷的电荷量最小； “近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷. 3.只要其中两个点电荷平衡，第三个点电荷一定平衡，只需根据平衡 条件对其中的两个点电荷列式即可.
解 根据库仑定律，它们之间的静电力F库 Nhomakorabeak
Q1Q2 r2
9.0
109
(1.6
1019 ) (1.6 1019 (5.3 1011 ) 2
)
N
8.2108 N
根据万有引力定律，它们之间的万有引力
F引
G
m1m2 r2
6.7
1011
(1.67
1027 ) (9.11031 (5.3 1011 ) 2
)
N
3.6 1047 N
氢原子核与电子之间的静电力是万有引力的 2.3×1039 倍。
F库 2.31039 F引
一 静电力计算
问题：如图所示，真空中有三个带正电的点电荷A、B、C，
它们固定在边长为a的等边三角形的三个顶点上，电荷量都
是Q，则点电荷C所受的静电力多大？方向如何？
答案 以C为研究对象，根据库仑定律，点电荷C共受到F1和F2两个力的 作 据用平，行如四图边所形示定，则每，两合个力点为电F＝荷2之F1间co的s 3距0°离＝都相3k同Qa22 ，，故合F1力＝的F2方＝向k Qa沿22，A根与 B连线的垂直平分线向右下方.
例2 课本第9页例题
归纳总结： 1.两点电荷间的库仑力与周围是否存在其他电荷无关. 2.两个或两个以上点电荷对某一点电荷的作用力，等于各点电荷单独 对这个点电荷的作用力的矢量和. 3.静电力的合成与分解满足平行四边形定则，如图所示.
解 根据库仑定律，它们之间的静电力F库 Nhomakorabeak
Q1Q2 r2
9.0
109
(1.6
1019 ) (1.6 1019 (5.3 1011 ) 2
)
N
8.2108 N
根据万有引力定律，它们之间的万有引力
F引
G
m1m2 r2
6.7
1011
(1.67
1027 ) (9.11031 (5.3 1011 ) 2
)
N
3.6 1047 N
氢原子核与电子之间的静电力是万有引力的 2.3×1039 倍。
F库 2.31039 F引
一 静电力计算
问题：如图所示，真空中有三个带正电的点电荷A、B、C，
它们固定在边长为a的等边三角形的三个顶点上，电荷量都
是Q，则点电荷C所受的静电力多大？方向如何？
答案 以C为研究对象，根据库仑定律，点电荷C共受到F1和F2两个力的 作 据用平，行如四图边所形示定，则每，两合个力点为电F＝荷2之F1间co的s 3距0°离＝都相3k同Qa22 ，，故合F1力＝的F2方＝向k Qa沿22，A根与 B连线的垂直平分线向右下方.
例2 课本第9页例题
归纳总结： 1.两点电荷间的库仑力与周围是否存在其他电荷无关. 2.两个或两个以上点电荷对某一点电荷的作用力，等于各点电荷单独 对这个点电荷的作用力的矢量和. 3.静电力的合成与分解满足平行四边形定则，如图所示.
高三物理 第1章《静电场》、第2章《电势能与电势差》复习课件1 鲁科版选修3-1
1、两种电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸 摩擦过的玻璃棒带正电荷。 2、元电荷：一个元电荷的电量为1.6×10－19C，是一个电 子所带的电量 说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。 3、起电：使物体带电叫起电，使物体带电的方式有三种 ①摩擦起电，②接触起电，③感应起电。
.
知识简析 电荷、库伦定律
鲁科版3-1复习课件 第1、2章 复习（一）
.
• （一）知识结构（1）（2）（3）（4） • ( 二 ) 课堂练习
.
一、基本概念
• 三种电荷：点电荷、元电荷、试探电荷 • 两种基本电荷：正电荷、负电荷 • 三种起电方式：摩擦起电、接触起电、
感应起电 • 电中和 • 电荷守恒定律 • 库仑定律
.
知识简析
• （C）沿电场线方向，场强一定越来越小。 • （D）若电荷q在A处受到的电场力比B点时大，则A
点电场强度比B点的大。 • （E）电场中某点电场线的方向，就是放在该点的
电荷所受电场力的方向。 • （F）已知A、B为某一电场线（直线）上的两点由
此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但EA和EB 的大小无法比较。
.
知识简析
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，系统的电荷总数是不变的．
注意：电荷的变化是电子的转移引起的；完全相同的带电 金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先 中和后再平分。
.
知识简析 二、电场力性质 1、基本性质：电场对放入其中的电荷有
•
1、表达式：
F
K
Q1Q2 r2
2、适用范围：适用于真空中的点电荷
3、K＝ 9.0190 N2m /c2
.
知识简析 电荷、库伦定律
鲁科版3-1复习课件 第1、2章 复习（一）
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• （一）知识结构（1）（2）（3）（4） • ( 二 ) 课堂练习
.
一、基本概念
• 三种电荷：点电荷、元电荷、试探电荷 • 两种基本电荷：正电荷、负电荷 • 三种起电方式：摩擦起电、接触起电、
感应起电 • 电中和 • 电荷守恒定律 • 库仑定律
.
知识简析
• （C）沿电场线方向，场强一定越来越小。 • （D）若电荷q在A处受到的电场力比B点时大，则A
点电场强度比B点的大。 • （E）电场中某点电场线的方向，就是放在该点的
电荷所受电场力的方向。 • （F）已知A、B为某一电场线（直线）上的两点由
此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但EA和EB 的大小无法比较。
.
知识简析
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，系统的电荷总数是不变的．
注意：电荷的变化是电子的转移引起的；完全相同的带电 金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先 中和后再平分。
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知识简析 二、电场力性质 1、基本性质：电场对放入其中的电荷有
•
1、表达式：
F
K
Q1Q2 r2
2、适用范围：适用于真空中的点电荷
3、K＝ 9.0190 N2m /c2
1.2静电力库仑定律课件(3)(鲁科版)
答案 (1)2×10－3 N (2)负电荷 (3)－5×10－9 C
自我检测区
1．对点电荷的理解，你认为正确的是
(D )
A．体积很大的带电体都不能看做点电荷
Байду номын сангаас
本 课
B．只要是体积很小的带电体就能看做点电荷
时 栏
C．只要是均匀的球形带电体，不管球的大小，都能被看
目 开
做点电荷
关
D．当两个带电体的形状对它们的相互作用力的影响可忽
小球 A 受力情况如图所示．mg：小球 A 的重力．T：丝
线的张力．F：小球 B 对小球 A 的静电力．三个力的合
力为零． F＝mgtan 45°＝0.2×10－3×10×1 N＝2×10－3 N.
学习探究区
题中小球 A、B 都视为点电荷，它们之间相互吸引，其作用力大
小 F＝kQAr·2QB
F＝kQAr·2QB＝mgtan 45°，
略时，这两个带电体都能看做点电荷
解析 能否把一个带电体看做点电荷，不是取决于带电体的大
小、形状等，而是取决于研究问题的实际需要，看带电体的形
状、大小对电荷之间的作用力的影响是否可以忽略．
自我检测区
2．两个分别带有电荷量为－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，它们间静电力的大小为
本
课
时 栏
图4
目 开
解析 点电荷 A 同时受到 B 和 C 的静电力作用，因此作用在 A
关 上的力应为两静电力的合力．可先根据库仑定律分别求出 B、
C 对 A 的静电力，再求合力．
自我检测区
A 受到 B、C 电荷的静电力如图所示，根据库仑定律有
FBA＝kQr2BBAQA＝9×109×4×0.1001－29×3×10－9 N＝1.08×10－3 N
鲁科版高中物理选修3-1课件高二：第1章静电场本章整合
q3q1 x2 q3 q2
-k -k
(x+r) q1q2 r2
2=0
q1q3 x2
=0
解上述两方程得 :q3=4q,x=r。 答案:(1)在 q1 的外侧距离为 r 处,对 q3 的电性和电荷量均没有要求 (2)电荷量为 4q 带正电
12
知识网络
专题归纳
专题一
专题二
【例题 4】 如图所示,A、B 是带有等量的同种电荷的两小球(可视为 点电荷),它们的质量都是 m,它们的悬线长度是 L,悬线上端都固定于同一点 O,B 球悬线竖直且被固定,A 球在力的作用下,于偏离 B 球 x 的地方静止,此 时 A 球受到绳的拉力为 F1。现在保持其他条件不变,用改变 A 球质量的方 法,使 A 球在距 B 为 x 处平衡,则此时 A 受到绳的拉力为(
4
知识网络
专题归纳
专题一
专题二
【例题 1】 在真空中 O 点放一个点电荷 A,其电荷量为 Q=1.0× 10-9 C,M 点放另一个点电荷 B,其电荷量为 q=1.0× 10 C,OM 间距离为 r=30 cm,求 M 点的电场强度。如果拿走点电荷 B,M 点的电场强度又如何? 解析:B 为试探电荷,A 是真空中的点电荷,所以 A 在 M 点产生的电场强 度可用公式 O 指向 M。 拿走点电荷 B,M 点的电场强度不变。 答案:100 N/C,方向由 O 指向 M 拿走点电荷 B,M 点电场强度不变
Q E=k 2计算。即 r
-9 Q 9 1.0×10 EM=k 2=9.0× 10 × r 0.33 -10
N/C=100 N/C,方向由
5
知识网络
专题归纳
专题一
专题二
【例题 2】 (多选)AB 和 CD 为圆上两条相互垂直的直径,圆心为 O 。 将电荷量分别为+q 和-q 的两点电荷放在圆周上,其位置关于 AB 对称且距 离等于圆的半径,如图所示。要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再放 一个适当的点电荷 Q,则该点电荷( )
-k -k
(x+r) q1q2 r2
2=0
q1q3 x2
=0
解上述两方程得 :q3=4q,x=r。 答案:(1)在 q1 的外侧距离为 r 处,对 q3 的电性和电荷量均没有要求 (2)电荷量为 4q 带正电
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知识网络
专题归纳
专题一
专题二
【例题 4】 如图所示,A、B 是带有等量的同种电荷的两小球(可视为 点电荷),它们的质量都是 m,它们的悬线长度是 L,悬线上端都固定于同一点 O,B 球悬线竖直且被固定,A 球在力的作用下,于偏离 B 球 x 的地方静止,此 时 A 球受到绳的拉力为 F1。现在保持其他条件不变,用改变 A 球质量的方 法,使 A 球在距 B 为 x 处平衡,则此时 A 受到绳的拉力为(
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知识网络
专题归纳
专题一
专题二
【例题 1】 在真空中 O 点放一个点电荷 A,其电荷量为 Q=1.0× 10-9 C,M 点放另一个点电荷 B,其电荷量为 q=1.0× 10 C,OM 间距离为 r=30 cm,求 M 点的电场强度。如果拿走点电荷 B,M 点的电场强度又如何? 解析:B 为试探电荷,A 是真空中的点电荷,所以 A 在 M 点产生的电场强 度可用公式 O 指向 M。 拿走点电荷 B,M 点的电场强度不变。 答案:100 N/C,方向由 O 指向 M 拿走点电荷 B,M 点电场强度不变
Q E=k 2计算。即 r
-9 Q 9 1.0×10 EM=k 2=9.0× 10 × r 0.33 -10
N/C=100 N/C,方向由
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知识网络
专题归纳
专题一
专题二
【例题 2】 (多选)AB 和 CD 为圆上两条相互垂直的直径,圆心为 O 。 将电荷量分别为+q 和-q 的两点电荷放在圆周上,其位置关于 AB 对称且距 离等于圆的半径,如图所示。要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再放 一个适当的点电荷 Q,则该点电荷( )
第1章 第3节 电场及其描述—2020-2021鲁科版高中物理选修3-1课件
[解析] (1)电场是一种物质，电荷 q 在电场中 M 点所受的作用力
是电荷 Q 通过它的电场对 q 的作用力，根据库仑定律，得 FM＝kQr2q＝
9.0×109×1.0×10－9×1.0×10－10 0.32
N＝1.0×10－8 N。因为 Q 带正电，q
带负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿 MO 指向 Q。 (2)M 点的场强 EM＝FqM＝11..00××1100－－180 N/C＝100 N/C，其方向沿
(2)唯一性：电场中某点的电场强度是唯一的，是由电场本身的性 质即形成电场的场源电荷与空间位置决定的。电场中某点的电场强 度，既与该点试探电荷的电荷量 q 无关，也与该点试探电荷的受力无 关。即使无试探电荷存在，该点的电场强度依然存在。
(3)叠加性：若在某一空间中有多个电荷，则空间中某点的电场强 度等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和。
2．电场强度
(1)定义：在物理学中，把放入电场中某点的电荷所受电场力与它
的电荷量的比值叫作电场强度，简称场强，用字母 F
E
表示。
(2)公式：E＝__q__。
(3)方向：与正电荷 在该点所受电场力的方向相同。
(4)单位：牛/库，符号： N/C 。
(5)物理意义：描述电场的力的性质的物理量，反映了电场的强弱。
2．几种常见电场的电场线 (1)熟记五种特殊电场的电场线分布，如图所示。
(2)电场线的特点 ①电场线是为了形象描述电场而假想的线，实际并不存在。 ②任意两条电场线不相交。 ③电场线的疏密程度表示电场的强弱；电场线上某点的 切线方向 表示该点电场的方向。 ④电场线总是起自正电荷(或无穷远处)，止于无穷远处 (或负电荷)。即电场线不闭合，在无电荷处不中断。 ⑤电场线不表示电荷在电场中运动的轨迹。
2019_2020学年高中物理第1章静电场第2节静电力库仑定律课件鲁科版选修3_1
1．点电荷是否真的存在？与力学中的质点有何联系？有什么实际意义？现有半径 R ＝10 cm 的带电圆盘，能否把它看做点电荷？ 提示：点电荷与质点都是理想化模型，实际并不存在，抓住主要因素，忽略次要因 素，是物理学研究的一种重要方法。能否把带电圆盘看做点电荷，不能只看大小， 要视具体情况而定。若考虑它与 10 m 远处的一个电子的作用力时，完全可以把它看 做点电荷；若电子距圆盘只有 1 mm 时，这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电 平面，而不能看做点电荷．
第1章 静电场 第2节 静电力 库仑定律
学习目标 1.知道点电荷的概念，了解理想化模型，体会理荷与库仑
2.理解库仑定律的内容及公式，并说明库仑定律描述的客观规 定律.
律和适用条件.
2.带电体能够看
3.通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统 成点电荷的条件.
2．有两个带电金属球，带电量分别为 q1 和 q2，它们之间的距离为 r，它们间的库仑 力 F＝kq1r2q2，那么当 r→0 时，F→∞吗？ 提示：在利用库仑定律 F＝kqr1q2 2计算库仑力时，从数学角度分析，若两电荷间的距 离 r→0，F→∞；但在物理上是错误的，因为当 r→0 时电荷已经失去了作为点电荷 的前提条件，此时库仑定律已不再适用．
与两个物体_质__量___有关，
①都与_距__离__的__平__方_ 只有引力，适用于_质__点___
成反比 ②都有一个常量
与两个带电体_电__荷__量___ 有关，有引力，也有斥力，
适用于真空中_点__电__荷__
m1、m2、r Q1、Q2、r
[温馨提示] 对于微观粒子，相互之间的静电力远大于万有引力，因此，在讨论电子 这类微观粒子的相互作用时，万有引力可以忽略不计．