PAGE4/7靜電力庫侖定律（第二課時）本章教材的特點(diǎn)：1.教材內(nèi)容比較抽象，學(xué)生接受、理解比較困難。2.物理概念，物理規(guī)律多，關(guān)系復(fù)雜，學(xué)生很難掌握知識的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識系統(tǒng)。3.與力學(xué)、運(yùn)動學(xué)知識聯(lián)系多，對學(xué)生基礎(chǔ)知識要求高。復(fù)習(xí)：庫侖定律，本章教材重點(diǎn)內(nèi)容之一。公式：(1)庫侖定律的適用條件：真空中，兩個點(diǎn)電荷之間的相互作用。點(diǎn)電荷：帶電體大小和它們之間的距離相比可以忽略。理解為帶電體只為一點(diǎn)，電荷集中于該點(diǎn)，r即為兩個帶電體之間距離。當(dāng)帶電體大小與它們距離相比不可忽略時，電荷不能視為集中一點(diǎn)，r不能確定，不適用庫侖定律。(2)K：靜電力恒量。重要的物理常數(shù)K=9.0×109Nm2/C2，其大小是用實(shí)驗(yàn)方法確定的。其單位是由公式中的F、Q、r的單位確定的，使用庫侖定律計算時，各物理量的單位必須是：F：N、Q：C、r：m。(3)關(guān)于點(diǎn)電荷之間相互作用是引力還是斥力的表示方法，使用公式計算時，點(diǎn)電荷電量用絕對值代入公式進(jìn)行計算，然后根據(jù)同性電荷相斥、異性電荷相吸判斷方向即可。(4)庫侖力也稱為靜電力，它具有力的共性。它與高一時學(xué)過的重力，彈力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性質(zhì)，它是矢量，合成分解時遵從平行四邊形法則，與其它的力平衡，使物體發(fā)生形變，產(chǎn)生加速度。(5),F是Q1與Q2之間的相互作用力，F(xiàn)是Q1對Q2的作用力，也是Q2對Q1的作用力的大小，是一對作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解為Q11Q2，受的力也不等?！窘忸}點(diǎn)要】例一：真空中有甲、乙兩個點(diǎn)電荷，相距為r，它們間的靜電力為F。若甲的電量變?yōu)樵瓉淼?倍，乙的電量變?yōu)樵瓉淼?/3，距離變?yōu)?r，則它們之間的靜電力變?yōu)椋ǎ〢.3F/8 B.F/6 C.8F/3 D.2解析：根據(jù)題目給出條件，真空中，點(diǎn)電荷，符合庫侖定律條件。當(dāng)時答案應(yīng)選：B應(yīng)注意，點(diǎn)電荷之間的相互作用力是與兩個點(diǎn)電荷電量乘積成正比，與兩個點(diǎn)荷距離的平方成反比。解答問題時，要考慮三個量的變化。例二：如圖1所示，等邊三角形ABC，邊長為L，在頂點(diǎn)A、B處有等量異性點(diǎn)電荷QA,QB,QA=+Q,QB=-Q，求在頂點(diǎn)C處的點(diǎn)電荷QC所受的靜電力。解析：分析QC受幾個力，確定各力大小和方向。因QB的存在QA對QC的作用力，還遵守庫侖定律嗎？QC題目中沒有交待電性，解答時就需考慮兩種情況，即QC為正電，QC為負(fù)電。當(dāng)QC為正電時，受力情況如圖2所示，QA、QB對QC的作用力大小和方向都不因其它電荷的存在而改變，仍然遵守庫侖定律的規(guī)律。QA對QC作用力：，同性電荷相斥。QB對QC作用力：，異性電荷相吸?！逹A=QB=Q ∴FA=FB根據(jù)平行四邊形法則，QC受的力F1即為FA、FB的合力，根據(jù)幾何知識可知，QC受力的大小，F(xiàn)1=FA=FB=，方向?yàn)槠叫蠥B連線向右。當(dāng)QC為負(fù)電時，如圖3所示。方向平行AB連線向左。從本題解答可知：(1)靜電力合成分解時遵守平行四邊形法則。(2)題中不交待電性時，需根據(jù)題給的條件判斷其電性，若不能判斷電性，應(yīng)按兩種情況處理。(3)求靜電力時要計算其大小還要回答力的方向。例三：如圖4所示，把質(zhì)量為0.2克的帶電小球A用絲線吊起，若將帶電量為4×10-8C的小球B靠近它，當(dāng)兩小球在同一高度時且相距3cm，絲線與豎直方向夾角為45°,此時小球B受到庫侖力F=___________。小球A帶的電量qA=____________。圖4圖4解析：絲線為什么能與豎直方向成45°角，此時小球處于什么狀態(tài)，根據(jù)題給的條件，可知小球A處于平衡狀態(tài)，分析小球A受力情況如圖5所示。mg:小球A的重力。T:絲線的張力。F:小球B對小球A的靜電力。三個力的合力為零。F=mgtg45°=0.2×10-3×10×1=2×10-3N。題中小球A，B都視為點(diǎn)電荷，它們之間相互吸引，其作用力大小∴小球B受到庫侖力與小球A受到庫侖力為作用力和反作用力，所以小球B受到的庫侖力大小為2×10-3N。小球A與小球B相互吸引，B帶正電，小球A帶負(fù)電，所以qA=-0.5×10-8本題在解答過程中，物體的平衡條件成為關(guān)鍵內(nèi)容，因此分析物體的受力，對力進(jìn)行分解合成就成了必須的步驟。其次，小球A帶電量為qA=-0.5×10-8C中的負(fù)號在答案中不是可缺少的內(nèi)容，必須重視。例四：相距為L的點(diǎn)電荷A、B的帶電量分為+4Q和-Q，要引進(jìn)第三個點(diǎn)電荷C，使三個點(diǎn)電荷在庫侖力作用下都能處于平衡狀態(tài)，試求C電荷的電量和放置的位置？解析：如圖6所示，首先分析點(diǎn)電荷C可能放置的位置，三個點(diǎn)電荷都處于平衡，彼此之間作用力必須在一條直線上，C只能在AB決定的直線上，不能在直線之外。而可能的區(qū)域有3個，1.AB連線上，A與B帶異性電荷互相吸引，C電荷必須與A、B均產(chǎn)生推斥力，這不可能，因?yàn)闊o論C帶什么電都不能對AB均產(chǎn)生推斥力。2.在AB連線的延長線A的左側(cè)，C帶負(fù)電時對A產(chǎn)生吸引力與B對A作用力方向相反可能A處于平衡，C對B的作用力為推斥力與A對B作用力方向相反，也可能使B平衡，但離A近，A帶電荷又多，不能同時使A、B處于平衡。3.放B的右側(cè)能滿足A、B同時處于平衡，C同時也平衡。設(shè)：點(diǎn)電荷C置于B的右側(cè)且距離B為x，帶電荷為q，則 A處于平衡 B處于平衡解方程：q=4Q，x=L本題的解答過程，要求學(xué)生能熟練使用庫侖定律，物體的平衡條件。同時要求學(xué)生有比較強(qiáng)的分析問題，解決問題的能力。

練習(xí)：1.如右圖所示，半徑相同的兩個金屬小球A、B帶有電荷量相等的電荷，相隔一定距離，兩球之間的相互吸引力大小為F.今將第三個半徑相同的不帶電小球C先后與A、B兩球接觸后移開，這時，A、B兩球之間相互作用力的大小是()A.eq\f(1,8)F B.eq\f(1,4)FC.eq\f(3,8)F D.eq\f(3,4)F【解析】【答案】A2..如右圖所示，大小可以忽略不計的帶有同種電荷的小球A和B相互排斥，靜止時絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角分別是α和β，且α＜β，兩小球在同一水平線上，由此可知()A．B球受到的庫侖力較大，電荷量較大B．B球的質(zhì)量較大C．B球受到的拉力較大D．兩球接觸后，再處于靜止的平衡狀態(tài)時，懸線的偏角α′、β′仍滿足α′＜β′【解析】庫侖力是A、B兩球的受力中的一種，然后應(yīng)用共點(diǎn)力平衡和牛頓第三定律可求出．分別以A、B球?yàn)檠芯繉ο?，其受力情況如右圖所示，由共點(diǎn)力的平衡條件有mAg＝FA/tanα，TA＝FA/sinα；mBg＝FB/tanβ，TB＝FB/sinβ，而FA＝FB，由此可見因?yàn)棣粒鸡?，所以mA＞mB，TA＞TB.兩球接觸后，每個小球的電荷量可能都發(fā)生變化，但相互間的靜電力仍滿足牛頓第三定律，因此仍有上述的關(guān)系，正確選項(xiàng)為D.【答案】D3..(2009年浙江卷)如圖所示，在光滑絕緣水平面上放置3個電荷量均為q(q＞0)的相同小球，小球之間用勁度系數(shù)均為k0的輕質(zhì)彈簧絕緣連接．當(dāng)3個小球處在靜止?fàn)顟B(tài)時，每根彈簧長度為l.已知靜電力常量為k，若不考慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長為()A．l＋eq\f(5kq2,2k0l2) B．l－eq\f(kq2,k0l2)C．l－eq\f(5kq2,4k0l2) D．l－eq\f(5kq2,2k0l2)【解析】對最右邊的小球受力分析可知，小球受到另外兩個帶電小球?qū)λ蛴业膸靵隽?，大小分別為F1＝eq\f(kq2,2l2)和F2＝eq\f(kq2,l2)，由力的平衡可知彈簧彈力的大小F＝F1＋F2＝eq\f(5kq2,4l2)；故彈簧的伸長量為Δl＝eq\f(F,k0)＝eq\f(5kq2,4k0l2)，所以選C.【答案】C4..如圖所示，A、B是兩個帶等量同種電荷的小球，A固定在豎起放置的10cm長的絕緣支桿上，B靜止于光滑絕緣的傾角為30°的斜面上且恰與A等高，若B的質(zhì)量為30eq\r(3)g，則B帶電量是多少？(取g＝10m/s【答案】1.0×10－612.如右圖所示，光滑絕緣的水平面上固定著A、B、C三個帶電小球，它們的質(zhì)量都為m，彼此間距離均為r，A、B帶正電，電荷量均為q.現(xiàn)對C施加一個水平力F的同時放開三個小球．三個小球在運(yùn)動過程中保持間距r不變，求：(三個小球均可視為點(diǎn)電荷)(1)C球的電性和電荷量大小．(2)水平力F的大?。窘馕觥?1)A球受到B球沿BA方向的庫侖斥力和C球的庫侖