廣東省高三物理《第七章第1課時(shí)》課件.ppt

第七章 電 場(chǎng) 第 1 課時(shí) 電荷守恒定律 庫(kù)侖定律 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1. 能利用電荷守恒定律進(jìn)行相關(guān)判斷 . 2. 會(huì)解決庫(kù) 侖力參與的平衡及動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 一、電荷守恒定律 基礎(chǔ)導(dǎo)引 如圖 1 所示，用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛一輕 質(zhì)小球 b ，并且 b 球表面鍍有一層 金屬膜，在靠近 b 球旁有一金屬球 a ， 開(kāi)始時(shí) a 、 b 均不帶電，若給 a 球帶 電，則會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 圖 1 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 第 1課時(shí) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 解析 a 球帶電， b 由于靜電感應(yīng)，靠近 a 側(cè)出現(xiàn)與 a 異種電 荷，遠(yuǎn)離 a 側(cè)出現(xiàn)與 a 同種電荷雖然在 b 上感應(yīng)電荷等量 異號(hào)，但由于異種電荷距 a 球近，所以表現(xiàn)為 a 對(duì) b 有引力 作用 當(dāng) a 吸引 b 且接觸后，使 a 、 b 帶上同種電荷，呈現(xiàn)斥 力，由于相互排斥而分開(kāi) 答案 a 吸引 b ，接觸后，再把 b 排斥開(kāi) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 第 1課時(shí) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 知識(shí)梳理 1 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：構(gòu)成物質(zhì)的原子本身包括： 的 質(zhì)子和 的中子構(gòu)成 ，核外有帶 的 電子，整個(gè)原子對(duì)外表現(xiàn)為 2 元電荷：最小的電荷量，其值為 e 其 他帶電體的電荷量皆為元電荷的 3 電荷守恒定律 ( 1) 內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，它們只能從一 個(gè)物體 到另一個(gè)物體，或者從物體的一個(gè)部分 _ 到另一個(gè)部分；在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的代數(shù)和 _ ( 2) 起電方式： 、 、感應(yīng)起電 ( 3) 帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是 帶正電 不帶電 原子核 負(fù)電 電中性 1.60 10 19 C 整數(shù)倍 轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移 不變 摩擦起電 接觸起電 得失電子 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 第 1課時(shí) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 思考 ： 當(dāng)兩個(gè)完全相同的帶電金屬球相互接觸時(shí)，它們的電 荷如何分配？ 答案 同種電荷電荷量平均分配，異種電荷先中和后平分 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 第 1課時(shí) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 二、庫(kù)侖定律 基礎(chǔ)導(dǎo)引 如圖 2 所示，兩個(gè)質(zhì)量均為 m 的完全 相同的金屬球殼 a 和 b ，其殼層的厚度 和質(zhì)量分布均勻，將它們固定于絕緣支 座上，兩球心間的距離 l 為球半徑的 3 倍若使它們帶上等量異種電荷，電荷量的絕對(duì)值均為 Q ， 試比較它們之間的庫(kù)侖力與 kQ 2 l 2 的大小關(guān)系，如果帶同種 電荷呢？ 圖 2 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 第 1課時(shí) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 答案 當(dāng)它們帶異種電荷時(shí)， F 庫(kù) kQ 2 l 2 ，因?yàn)閮蓚€(gè)金屬球此 時(shí)距離較近，異種電荷分布在兩球內(nèi)側(cè)，不能將它們看作點(diǎn) 電荷，當(dāng)它們帶同種電荷時(shí)， F 庫(kù) 0) 的相同小球， 小球之間用勁度系數(shù)均為 k 0 的輕 質(zhì)彈簧絕緣連接當(dāng) 3 個(gè)小球處在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，每根彈簧 的長(zhǎng)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(zhǎng)為 ( ) A l 5 kq 2 2 k 0 l 2 B l kq 2 k 0 l 2 C l 5 kq 2 4 k 0 l 2 D l 5 kq 2 2 k 0 l 2 圖 4 第 1課時(shí) 課堂探究 突破考點(diǎn) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 解析 以左邊小球?yàn)檠芯繉?duì)象，它受另外兩個(gè)帶電小球的庫(kù) 侖斥力和彈簧彈力作用而 平衡，有 F k 0 x kq 2 l 2 kq 2 ( 2 l ) 2 5 kq 2 4 l 2 ， x 5 kq 2 4 k 0 l 2 ，故彈簧原長(zhǎng) l 0 l x l 5 kq 2 4 k 0 l 2 . 答案 C 第 1課時(shí) 課堂探究 突破考點(diǎn) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 物理思想方法 19. 挖掘隱含條件尋求解題突破 例 3 如圖 5 所示，豎直平面內(nèi)有一圓形光滑 絕緣細(xì)管，細(xì)管截面半徑遠(yuǎn)小于半徑 R ， 在中心處固定一帶電荷量為 Q 的點(diǎn)電荷 質(zhì)量為 m 、帶電荷量為 q 的帶電小球在 圓形絕緣細(xì)管中做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng) 到最高點(diǎn)時(shí)恰好對(duì)細(xì)管無(wú)作用力，求當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn) 時(shí)對(duì)管壁的作用力是多大？ 圖 5 第 1課時(shí) 課堂探究 突破考點(diǎn) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 解析 設(shè)小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度為 v 1 ，根據(jù)牛頓第二定律 mg kQq R 2 m v 2 1 R 設(shè)當(dāng)小球在最低點(diǎn)時(shí)的速度為 v 2 ，管壁對(duì)小球的作用力為 F ，根據(jù)牛頓第二定律有 F mg kQq R 2 m v 2 2 R 小球從最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中只有重力做功，故機(jī)械 能守恒則 1 2 m v 2 1 mg 2 R 1 2 m v 2 2 由 式得 F 6 mg 由牛頓第三定律得球?qū)鼙诘淖饔昧?F 6 mg . 答案 6 mg 第 1課時(shí) 課堂探究 突破考點(diǎn) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 方法提煉 在審題過(guò)程中，不但要了解題目所描述的是什么 物理現(xiàn)象，物理過(guò)程如何，求解什么問(wèn)題，更重要的是要 對(duì)題目文字和圖象的關(guān)鍵之處仔細(xì)領(lǐng)會(huì)，從中獲取有效信 息，即所謂要挖掘題目中的隱含條件，對(duì)有些物理問(wèn)題， 能否快速正確地挖掘隱含條 件可成為解題的關(guān)鍵本題中 “ 細(xì)管截面半徑遠(yuǎn)小于半徑 R ” 表明小球做圓周運(yùn)動(dòng)的 半徑就是 R ； “ 小球在最高點(diǎn)時(shí)恰好對(duì)細(xì)管無(wú)作用力 ” 表 明在最高點(diǎn)時(shí)小球所需向心力由重力和庫(kù)侖力二力的合 力提供另外庫(kù)侖力參與的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題與牛頓運(yùn)動(dòng)定律中 的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題本質(zhì)上是相同的，值得注意的兩點(diǎn)是： ( 1) 列方程時(shí)，注意庫(kù)侖力的方向，如本題中在最高點(diǎn)時(shí)向上， 在最低點(diǎn)時(shí)向下； ( 2 ) 本題中，庫(kù)侖力總與速度方向垂直， 庫(kù)侖力不做功 第 1課時(shí) 課堂探究 突破考點(diǎn) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 跟蹤訓(xùn)練 3 三個(gè)帶電荷量均為 Q ( 正電 ) 的小球 A 、 B 、 C 質(zhì)量均為 m ，放在水 平光滑絕緣的桌面上，分別位于等 邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，其邊長(zhǎng)為 L ， 如圖 6 所示，求： ( 1) 在三角形的中心 O 點(diǎn)應(yīng)放置什么性質(zhì)的電荷，才能使 三個(gè)帶電小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)？其電荷量是多少？ ( 2) 若中心電荷帶電荷量在 ( 1 ) 問(wèn)基礎(chǔ)上加倍，三個(gè)帶電小 球?qū)⒓铀龠\(yùn)動(dòng)，求其加速度大??； ( 3) 若中心電荷帶電荷量在 ( 1 ) 問(wèn)基礎(chǔ)上加倍后，仍保持三 個(gè)小球相對(duì)距離不變，可讓它們繞中心電荷同時(shí)旋轉(zhuǎn)，求 旋轉(zhuǎn)的線(xiàn)速度大小 圖 6 第 1課時(shí) 課堂探究 突破考點(diǎn) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) 解析 對(duì) A 球受力分析，受到 B 、 C 球的庫(kù)侖力，及中心 O 點(diǎn)電荷的作用 力，如圖所示 ( 1) 由幾何關(guān)系知： r | AO | L 2 c os 30 3 3 L ， A 球受力 平衡，有 F 2 kQ q r 2 F 1 2 F c os 30 其中 F kQ 2 L 2 ，所以 q 3 3 Q ，由 F 2 的方向知 q 帶負(fù)電 第 1課時(shí) 課堂探究 突破考點(diǎn) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn) ( 2) 當(dāng) q 2 q 時(shí)， F 2 2 F 2 A 球的合力 F 合 F 2 F 1 2 F 2 F 1 F 1 3 kQ 2 L 2 由牛頓第二定律得： a F 合 m 3 kQ 2 mL 2 . ( 3) 當(dāng) q 2 q 時(shí)， A 球受合力為： F 合 F 1 3 kQ 2 L 2 其提供 A 球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力， 所以 3 kQ 2 L 2 m v 2 r ，又 r 3 3 L ，解得 v Q k Lm . 答案 ( 1) 負(fù)電荷 33 Q ( 2) 3 kQ 2 mL 2 ( 3) Q k Lm 第 1課時(shí) 課堂探究 突破考點(diǎn) 本 課 欄 目 開(kāi) 關(guān) 基礎(chǔ)再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點(diǎn)