20xx教科版高中物理選修3-11-2庫侖定律(參考版)
2024-11-21 22:41本頁面
【正文】 ，得： r ＝ Q kmg； ( 2 ) 此后庫侖力的分力大于重力的分力，小球減速運(yùn)動(dòng) 至零，然后返回做往復(fù)運(yùn)動(dòng)． 反思領(lǐng)悟： 庫侖力作用下的帶電體的平衡問題，實(shí)質(zhì)上屬于力學(xué)問題，只是多了一種新的性質(zhì)力，同樣遵循所有的力學(xué)規(guī)律．若平衡，列力的平衡方程求解，若不平衡，列牛頓第二定律方程求解． 答案： ( 1 ) Q kmg ( 2 ) 做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 如圖 1 － 2 － 6 所示，兩個(gè)大小相同的小球，質(zhì)量分別為m m2，帶同種電荷，電荷量分別為 q q2，將它們用等長的細(xì)絲線懸掛于同一點(diǎn) O . 若這時(shí)兩懸線與豎直方向的夾角相等，則 m1和 m2， q1和 q2的關(guān)系可能是 ( ) 圖 1 － 2 － 6 A ． m1＝ m2， q1＝ q2 B ． m1＝ m2； q1≠ q2 C ． m1≠ m2； q1＝ q2 D ． m1≠ m2， q1≠ q2 解析： 本題是一道包括電場力在內(nèi)的力學(xué)題，應(yīng)根據(jù)受力分析，利用平衡條件，就可以找出 q q m m2之間關(guān)系． 取 q1小球?yàn)檠芯繉ο螅?q1小球受重力 m1g ，懸線拉力 T1和兩帶電小球間斥力 F 作用，其受力示意圖如圖所示． q1小球在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，則 m1g 和 F 的合力與懸線拉力 T1大小相等、方向相反，并在同一直線上，其 m1g 與 F 的平行四邊形如圖所示． 由力的平行四邊形法則可知： t a n α 1 ＝Fm 1 g 同理有 t a n α 2 ＝F ′m 2 g. 根據(jù)牛頓第三定律知 F ＝ F ′ ，又 α 1 ＝ α 2 ，所以一定有 m 1 ＝ m 2 ，因式中無電荷量，說明與兩小球電荷量無關(guān)． 答案 ： AB 創(chuàng)新拓展 利用 “ 等效思想 ” 處理非點(diǎn)電荷的庫侖力 F ＝ kQ 1 Q 2r2 中的 r 是指兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離，對于不能視為點(diǎn)電荷的問題，可根據(jù)帶電體的對稱性，運(yùn)用微元法、割補(bǔ)法等，運(yùn)用等效的思想去處理，化非點(diǎn)電荷為點(diǎn)電荷，這樣難點(diǎn)得以突破，公式得以運(yùn)用，從而使問題迎刃而解。 ＝ kQ2r2 m2/C2統(tǒng)一． 3 ．如果一個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)受到另外的兩個(gè)或更多的點(diǎn)電荷的作用力，可由靜電力疊加的原理求出合力． 4 ．兩個(gè)點(diǎn)電荷間的庫侖力為相互作用力，同樣滿足牛頓第三定律． 5 ．庫侖定律與萬有引力定律的比較 萬有引力定律 庫侖定律 只有引力 既有引力又有斥力 不同點(diǎn) 天體間表現(xiàn)明顯 微觀帶電粒子間表現(xiàn)明顯 都是場力 萬有引力場 電場 公式 F ＝ Gm1m2r2 F ＝ kq1q2r2 條件 兩質(zhì)點(diǎn)之間 兩點(diǎn)電荷之間 通過對比我們發(fā)現(xiàn)，大自然盡管是多種多 樣的，但也有規(guī)律可循，具有統(tǒng)一的一面．規(guī)律的表達(dá)那么簡捷，卻揭示了自然界中深?yuàn)W的道理，這就是自然界和諧多樣的美． 特別提醒： ( 1 ) 庫侖力和萬有引力是不同性質(zhì)的力． ( 2 ) 萬有引力定律適用時(shí)，庫侖定律不一定適用． 6 ．三個(gè)點(diǎn)電荷如何在一條直線上平衡？ 當(dāng)三個(gè)共線的點(diǎn)電荷在庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài)時(shí)． ( 1 ) 三個(gè)電荷的位置關(guān)系是 “ 同性在兩邊，異性在中間 ” ． 如果三個(gè)電荷只在庫侖力的作用下且在同一直線上能夠處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)電荷一定有兩個(gè)是同性電荷，一個(gè)是異性電荷，且兩個(gè)同性電荷分居在異性電荷的兩邊． ( 2 ) 三個(gè)電荷中，中間電荷的電荷量最小，兩邊同性電荷誰的電荷量小，中間異性電荷就距離誰近一些．同時(shí)三個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量滿足關(guān)系式： q1
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