2018年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 1.3 庫(kù)侖定律的應(yīng)用學(xué)案 新人教版選修3-1.doc

庫(kù)侖定律的應(yīng)用一、考點(diǎn)突破：知識(shí)點(diǎn)考綱要求題型說(shuō)明庫(kù)侖定律的應(yīng)用1. 掌握利用庫(kù)侖定律解決平衡問(wèn)題的步驟；2. 掌握利用庫(kù)侖定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的步驟。選擇題填空題本知識(shí)點(diǎn)不但是高考重點(diǎn)而且是高頻考點(diǎn)，是對(duì)平衡問(wèn)題、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的進(jìn)一步深化，同時(shí)重在考查庫(kù)侖定律的應(yīng)用。二、重難點(diǎn)提示：重點(diǎn)：庫(kù)侖定律的應(yīng)用。難點(diǎn)：多電荷的平衡問(wèn)題。一、庫(kù)侖定律的應(yīng)用分類1. 與共點(diǎn)力平衡條件相結(jié)合（1）可視為點(diǎn)電荷的多個(gè)帶電體系統(tǒng)，若都處于平衡狀態(tài)，則每一個(gè)帶電體所受到的其他帶電體的靜電力的合力為零。可選取某帶電體為研究對(duì)象，運(yùn)用庫(kù)侖定律和共點(diǎn)力平衡條件分析求解。（2）同一直線上的三個(gè)帶電體只在靜電力作用下都處于平衡狀態(tài)時(shí)規(guī)律：兩同夾異、兩大夾小、近小遠(yuǎn)大。2. 與平行四邊形定則相結(jié)合如果空間有多個(gè)可視為點(diǎn)電荷的帶電體，可運(yùn)用庫(kù)侖定律逐個(gè)分析計(jì)算出某帶電體所受到的其他帶電體的靜電力，再運(yùn)用平行四邊形定則求出這些力的合力。規(guī)律：兩個(gè)互成角度的力的合力的方向與兩力中較大力的方向的夾角小于與較小力方向的夾角。3. 與胡克定律相結(jié)合若可視為點(diǎn)電荷的帶電體間連接有絕緣輕彈簧，帶電體間除相互作用的靜電力外，將會(huì)受到彈簧的彈力作用，運(yùn)用庫(kù)侖定律可分析計(jì)算帶電體間的靜電力，運(yùn)用胡克定律可分析計(jì)算彈簧的彈力。依據(jù)帶電體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，靈活選取力學(xué)規(guī)律，可綜合求解出相關(guān)未知量。4. 與電荷守恒定律相結(jié)合帶電體與不帶電體接觸，不同電量、電性的帶電體接觸，會(huì)發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移，使得各帶電體的電量、電性發(fā)生變化。利用電荷守恒定律可求出電荷交換或轉(zhuǎn)移后各帶電體所帶電量。如果是兩個(gè)完全相同的金屬帶電體接觸，分開后它們將平分所帶總電量。規(guī)律：有電荷轉(zhuǎn)移或交換的物理過(guò)程中，保持不變的是參與電荷轉(zhuǎn)移或交換的所有物體的電量的總和。5. 用庫(kù)侖定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的步驟（1）確定研究對(duì)象（整體法、隔離法）；（2）受力分析（正交分解、平行四邊形、三角形）；（3）列方程求解（平衡方程或牛頓第二定律）。二、庫(kù)侖定律應(yīng)用注意事項(xiàng)：1. 庫(kù)侖定律只適用于真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用.點(diǎn)電荷是一種物理模型，當(dāng)實(shí)際帶電體間的距離比它們自身的大小大很多時(shí)，就可以把帶電體看作點(diǎn)電荷.點(diǎn)電荷的帶電荷量、自身的體積不一定很小.2. 兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力是一對(duì)作用力與反作用力，遵循牛頓第三定律.3. 當(dāng)研究的系統(tǒng)中有多個(gè)點(diǎn)電荷時(shí)，任意2個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力都遵循庫(kù)侖定律.求多個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)某個(gè)點(diǎn)電荷的作用力時(shí)，應(yīng)分別求出各個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)它的作用力，再應(yīng)用力的合成法則求合力. 例題1 如圖所示，有兩個(gè)帶有等量同種電荷的小球A和B，質(zhì)量都是m，分別懸于長(zhǎng)度為l的懸線一端.現(xiàn)使B球固定不動(dòng)，并使OB在豎直方向上，A可以在豎直平面內(nèi)自由擺動(dòng)，由于靜電斥力的作用，A球偏離B球的距離為x.如果其他條件不變，A球的質(zhì)量要增大到原來(lái)質(zhì)量的幾倍，才會(huì)使A，B兩球的距離縮短為？思路分析：A球受三個(gè)力作用mgTF電，且三力平衡。答案：8倍例題2 質(zhì)量均為m的三個(gè)帶電小球A、B、C放置在光滑絕緣的水平面上，相鄰兩球間的距離均為L(zhǎng)，A球帶電量qA10q；B球帶電量qBq.若在C球上加一個(gè)水平向右的恒力F，如圖所示，要使三球能始終保持L的間距向右運(yùn)動(dòng)，則：（1）C球帶電的性質(zhì)是什么？（2）外力F為多大？ 思路分析：（1）由于A、B兩球都帶正電，它們互相排斥，C球必須對(duì)A、B都吸引，才能保證系統(tǒng)向右加速運(yùn)動(dòng)，故C球帶負(fù)電荷.（2）以三球?yàn)檎w，設(shè)系統(tǒng)加速度為a，則F3ma 隔離A、B，由牛頓第二定律可知：對(duì)A：ma 對(duì)B：ma 聯(lián)立、得：F70k.答案：（1）C球帶負(fù)電荷；（2）70k【高頻疑點(diǎn)】1. 庫(kù)侖定律的適用條件：真空中靜止點(diǎn)電荷； 2. 庫(kù)侖力是相互作用力，等大反向，規(guī)律不受電荷量的影響； 3. 利用庫(kù)侖定律計(jì)算電荷間作用力時(shí)只代電荷量的絕對(duì)值。滿分訓(xùn)練：有兩個(gè)半徑為r的帶電金屬球中心相距為L(zhǎng)（L=4r），對(duì)于它們之間的靜電作用力（設(shè)各球帶電量絕對(duì)值相同），說(shuō)法正確的是（ ） A. 帶同種電荷時(shí)大于帶異種電荷時(shí) B. 帶異種電荷時(shí)大于帶同種電荷時(shí) C. 帶等量負(fù)電荷時(shí)大于帶等量正電荷時(shí) D. 大小與帶電性質(zhì)無(wú)關(guān)，只取決于電量思路分析：由于金屬球不能看成點(diǎn)電荷，故同種電荷的中心距離比異種電荷的中心距離大，根據(jù)庫(kù)侖定律可得B選項(xiàng)正確。答案：B