高中人教物理专题7.1 电场力的性质【讲】解析版.docx

专题7.1 电场力的性质【讲】
目录
一 讲核心素养 1
二 讲必备知识 1
【知识点一】　库仑定律的理解及其相关平衡问题 1
【知识点二】库仑力作用下的平衡和变速运动 4
【知识点三】电场强度的理解和计算 6
【知识点四】电场线的理解和应用 7
三．讲关键能力------会分析点电荷电场强度的叠加 9
四．讲模型思想----“等效法”“对称法”和“填补法”思想求电场强度 11
模型一　等效法 11
模型二　对称法 12
模型三　填补法 13
一 讲核心素养
1.物理观念：静电现象、库仑力、电场、电场强度、电场线。
(1)通过实验，了解静电现象。能用原子结构模型分析静电现象。
(2)知道电场是一种物质。了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。会用电场线描述电场。
2.科学思维：电荷守恒定律、点电荷、库仑定律、电场的叠加原理。
(1).知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。(2)了解静电现象，能用电荷守恒的观念分析静电现象
(3)掌握电场强度的概念和公式，会用平行四边形法则对电场进行叠加
3.科学探究：库仑力与电荷量及电荷间距离的关系
学会利用控制变量法探究库仑定律，并从中体会其中的科学思想和方法。
4.科学态度与责任：静电现象应用与安全。
了解生产生活中关于静电的利用与防护。
二 讲必备知识
【知识点一】　库仑定律的理解及其相关平衡问题
1．库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用．
2．对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离．
3．对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示．
(1)同种电荷：F＜k；(2)异种电荷：F＞k.
【例1】(多选)(2021·浙江十校联盟测试)如图所示，a、b、c为真空中三个带电小球，b球带电荷量为＋Q，用绝缘支架固定，a、c两小球用绝缘细线悬挂，处于平衡状态时三小球球心等高，且a、b和b、c间距离相等，悬挂a小球的细线向左倾斜，悬挂c小球的细线竖直，则 (　　)
A．a、c两小球带同种电荷
B．a、c两小球带异种电荷
C．a小球带电荷量为－4Q
D．c小球带电荷量为＋4Q
【答案】　AC
【解析】　已知b球带正电，若c球也带正电，为使悬挂c球的细线竖直，则a球应带负电，此时a球受到b、c两球向右的库仑引力，故悬挂a球的细线向右倾斜，与事实不符；若c球带负电，为使悬挂c球的细线竖直，则a球也应带负电，此时若c球给a球的斥力大于b球给a球的引力，则悬挂a球的细线向左倾斜，与事实相符，综上可知，a、c两球都带负电，A正确，B、D错误．对c球进行分析，由库仑定律和牛顿第二定律有k＋k＝0，解得Qa＝－4Q，C正确．
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。
【方法技巧】三个孤立共线点电荷平衡问题
(1)条件：每个点电荷所受合力为零．
(2)平衡规律
“两同夹异”——正、负电荷相互间隔；“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷．
【变式训练】 (多选) (2021·山东省等级考试第二次模拟)内半径为R，内壁光滑的绝缘球壳固定在桌面上。将三个完全相同的带电小球放置在球壳内，平衡后小球均紧靠球壳静止。小球的电荷量均为Q，可视为质点且不计重力。则小球静止时，以下判断正确的是(　　)
A. 三个小球之间的距离均等于R
B.三个小球可以位于球壳内任一水平面内
C.三个小球所在平面可以是任一通过球壳球心的平面
D.每个小球对球壳内壁的作用力大小均为，k为静电力常量
【答案】　CD
【解析】由小球受力分析可知，三个小球受到球壳的作用力都应沿半径指向圆心，则三小球对称分布，如图所示，
三个小球之间的距离均等于L＝2Rcos 30°＝R，故A错误；由小球的平衡可知，三个小球所在平面可以是任一通过球壳球心的平面，故B错误，C正确；由库仑定律可知FAC＝FBC＝k＝
其合力为F＝2FACcos 30°＝
由平衡条件可知，每个小球对球壳内壁的作用力大小均为FN＝，故D正确。
【变式训练2】．(2021·黑龙江哈尔滨段考)如图所示，三个完全相同的绝缘金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，c球在xOy坐标系的原点O上，a和c带正电，b带负电，a所带电荷量比b所带电荷量少．关于c受到a和b的静电力的合力方向，下列判断正确的是(　　)
A．从原点指向第Ⅰ象限　　 B．从原点指向第Ⅱ象限
C．从原点指向第Ⅲ象限 D．从原点指向第Ⅳ象限
【答案】：D
【解析】：如图所示