第二節(jié) 探究靜電力
[學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求]
物理觀念:1.知道點(diǎn)電荷的概念.2.理解庫(kù)侖定律的內(nèi)容、公式及適用條件.
科學(xué)探究:1.經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn)過程,得出電荷間作用力與電荷量及電荷間距離的定性關(guān)系.2.了解庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn),體會(huì)實(shí)驗(yàn)的巧妙之處.
科學(xué)思維:1.通過抽象概括建立點(diǎn)電荷這種理想化模型.2.進(jìn)一步了解控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的作用.3.會(huì)用庫(kù)侖定律進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.
一、點(diǎn)電荷
1.定義:可以抽象成一個(gè)幾何點(diǎn)的帶電體.
2.特點(diǎn)
(1)本身的大小比它到其他帶電體的距離小得多.
(2)研究它與其他帶電體的相互作用時(shí),可以忽略電荷在帶電體上的具體分布情況.
(3)點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型,和力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)模型一樣,是一種科學(xué)的抽象.
3.理想化模型:當(dāng)研究對(duì)象受多個(gè)因素影響時(shí),在一定條件下人們可以抓住主要因素,忽略次要因素,將研究對(duì)象抽象為理想模型,從而使問題的處理大為簡(jiǎn)化.
二、庫(kù)侖定律
1.探究影響靜電力大小的因素:
(1)圖1中,A為一固定的導(dǎo)體小球,B、C為相同的輕質(zhì)導(dǎo)體小球.
圖1
(2)實(shí)驗(yàn)原理:
①輕質(zhì)小球的偏角大小反映靜電力的大。
②研究靜電力與距離和電荷量的關(guān)系,要采用控制變量法.
(3)實(shí)驗(yàn)探究:
①使小球A、B、C帶同種電荷且qB=qC,使rAC>rAB,觀察到小球B的偏角大于(選填“大于”“小于”或“等于”)小球C的偏角.
結(jié)論:q一定時(shí),r越大,F越小;r越小,F越大.
②使A、B球帶同種電荷,C球不帶電,且保持rAB一定,讓C球與B球接觸后再移走C球,觀察到B的偏角變。
結(jié)論:r一定時(shí),q越小,F越。
③總結(jié):靜電力F的大小與帶電體的電荷量q及帶電體間的距離r都有關(guān).q越大,r越小,則F越大;反之則F越小.
2.庫(kù)侖定律:
(1)內(nèi)容:在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力,跟它們的電荷量的乘積成正比,跟它們間的距離的二次方成反比.作用力的方向在它們的連線上.
(2)公式:F=
其中k=9.0×109N·m2/C2,叫靜電力常量.
(3)適用條件:①真空中;②點(diǎn)電荷.
1.判斷下列說法的正誤.
(1)探究電荷間的作用力與某一因素的關(guān)系時(shí),必須采用控制變量法.(√)
(2)只有電荷量很小的帶電體才能看成點(diǎn)電荷.(×)
(3)當(dāng)兩個(gè)帶電體的大小遠(yuǎn)小于它們之間的距離時(shí),可將這兩個(gè)帶電體看成點(diǎn)電荷.(√)
(4)若點(diǎn)電荷q1的電荷量大于q2的電荷量,則q1對(duì)q2的靜電力大于q2對(duì)q1的靜電力.(×)
2.真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷,它們之間的靜電力為F,如果將兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離增大為原來的4倍,電荷量都增大為原來的2倍.它們之間靜電力的大小變?yōu)樵瓉淼腳_______倍.
答案
一、庫(kù)侖定律的理解與應(yīng)用
1.點(diǎn)電荷
(1)點(diǎn)電荷是只有電荷量,沒有大小、形狀的理想化模型,類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn),實(shí)際中并不存在.
(2)帶電體能否看成點(diǎn)電荷視具體問題而定,不能單憑它的大小和形狀下結(jié)論.如果帶電體的大小比帶電體間的距離小得多,則帶電體的大小及形狀就可以忽略,此時(shí)帶電體就可以看成點(diǎn)電荷.