Tương tác của các điện tích. Học cách giải quyết vấn đề bằng định luật vạn vật hấp dẫn

Ghi chú giải thích

Các thẻ trong bộ bài này sẽ giúp học sinh làm quen tốt hơn với các khái niệm mới về tĩnh điện. Ngoài ra, các kỹ năng giải quyết vấn đề, chuyển đổi đơn vị đo lường và tính toán bằng máy tính cũng được phát triển.

Phương pháp làm việc với thẻ

Các thiết kế thẻ mô tả hai quả bóng kim loại mang điện tích. Giá trị của các khoản phí này được ghi trên thẻ. Để tìm kích thước của các quả bóng và khoảng cách giữa chúng (tâm của chúng), lưới ca rô được sử dụng. Mỗi thẻ cho biết độ dài cạnh của ô của lưới này. Khối lượng của quả bóng chứa điện tích thử tại điểm B và độ lớn của điện tích này cũng được ghi trên thẻ.

Sau khi học sinh làm quen với định luật Coulomb, nên làm bài độc lập với các tấm thẻ. Hai câu hỏi đầu tiên được gợi ý. Khoảng cách được tính từ chiều dài của các ô trên thang đo thích hợp bằng định lý Pythagore.

Lần thứ hai việc sử dụng thẻ sẽ hữu ích sau khi nghiên cứu khái niệm cường độ điện trường. Cho học sinh câu hỏi 3, 4,5. Học sinh hãy vẽ vị trí của tất cả các điện tích vào vở (được xếp thành hình vuông) và vẽ các vectơ theo tỷ lệ đã chọn Và và tổng vectơ của chúng. Điều thú vị là yêu cầu học sinh vẽ vị trí gần đúng của đường căng đi qua điểm B.

Nếu muốn, bạn có thể đặt các câu hỏi từ 1 đến 5 cùng lúc.

Câu hỏi dành cho thẻ “Tương tác của điện tích”

  1. Khoảng cách giữa tâm của các quả bóng là bao nhiêu?
  2. Các điện tích trên các quả bóng tương tác với nhau bằng lực nào?
  3. Tính cường độ trường tại điểm B do mỗi điện tích tạo ra. Vẽ vị trí của các quả bóng và điện tích thử q vào sổ tay của bạn. Trên thang đo đã chọn, vẽ vectơ cường độ tạo bởi mỗi điện tích tại điểm B. Tìm độ lớn và hướng của vectơ cường độ tổng tại điểm này trong điện trường. Vẽ vị trí gần đúng của đường căng đi qua điểm B.
  4. Lực điện trường tác dụng lên điện tích thử q đặt tại điểm B là bao nhiêu?
  5. Một vật có điện tích q và khối lượng m thu được gia tốc bằng bao nhiêu?
  6. Xác định bán kính của các quả bóng theo tỷ lệ và tính toán tiềm năng của chúng.
  7. Xác định thế điện trường tại các điểm B và C.
  8. Lực bên ngoài phải thực hiện bao nhiêu công để di chuyển một điện tích thử q từ điểm B đến điểm C?

Giải ví dụ cho thẻ số 8

  1. Khoảng cách giữa các tâm bóng:

10, r = 10 cm = 0,1 m

  1. Mô đun lực tương tác giữa các điện tích q 1 và q 2:
  1. Môđun cường độ điện trường tại điểm B:

Hãy mô tả các vectơ căng thẳng Và trên bản vẽ theo tỷ lệ (xem hình)

Hãy xây dựng vectơ căng thẳngHướng của nó được chỉ định trong bản vẽ và mô-đun được tính toán:

Hãy vẽ một đường gần đúng cường độ điện trường đi qua điểm B. Đường này phải tiếp tuyến với hướng của vectơvà vuông góc với bề mặt quả cầu mang điện tích q 2 .

  1. Độ lớn của lực do từ trường tác dụng lên điện tích q tại điểm B:
  1. Mô đun tăng tốc tại điểm B sẽ là:
  1. Thế năng của quả bóng mang điện tích q 1 và q 2:
  1. Thế năng tại điểm B từ điện tích q 1 và q 2 sẽ nhỏ hơn nhiều lần so với điện thế trên các quả bóng vì khoảng cách từ tâm các quả bóng đến điểm này lớn hơn bán kính của các quả bóng. Trong ví dụ này, lần lượt là 8 và 6 lần. Do đó, tổng điện thế tại điểm B bằng:

Điện thế tại điểm C của cùng một điện tích được xác định bằng cách trước tiên tìm khoảng cách từ các quả bóng đến điểm này.

13,6 cm = 0,136 m

8,06 cm = 0,081 m

  1. Công của các ngoại lực cần thiết để di chuyển một điện tích thử q từ điểm B đến điểm C:

J

Ví dụ về một bài tập được lập trình

Câu hỏi:

  1. Thế năng của một quả cầu có điện tích q 1, V
  2. Thế năng của một quả cầu có điện tích q 2, V
  3. Thế năng tại điểm B, B
  4. Thế năng tại điểm C, B
  5. Làm việc để di chuyển điện tích q từ điểm này sang điểm C, μJ

Đáp án thẻ số 1, 3, 5, 7, 9

4 500

22 500

7 200

2 200

5 400

7 200

2 800

18 000

9 000

3 200

18 000

22 500

3 600

2 000

Mã để kiểm tra:

№1 – 25 431

№3 – 23 512

№5 – 34 125

№7 – 51 243

№9 – 12 354

Đáp án thẻ số 2, 4, 6, 8, 10

9 000

54 000

12 000

36 000

9 000

1 400

36 000

18 000

1 700

8 200

18 000

7 200

2 300

1 200

27 000

45 000

2 300

Mã để kiểm tra:

№2 – 53 241

№4 – 42 513

№6 – 31 425

№8 – 25 134

№10 – 14 352

Ứng dụng

lựa chọn

điện tích q 1, 10 -9 C

1,50

30,00

6,00

40,00

20,00

2000,00

50,00

40,00

5,00

50,00

40,00

500,00

điện tích q 2, 10 -9 C

1,00

20,00

10,00

20,00

20,00

3000,00

50,00

50,00

8,00

40,00

30,00

300,00

điện tích q, 10 -9 C

30,00

5,00

50,00

1,00

5,00

400,00

30,00

2,00

30,00

2,00

5,00

20,00

trọng lượng, kg

0,0020

0,0200

0,0001

0,0050

0,0020

0,0200

0,0050

0,0500

0,0100

0,0002

0,0002

0,0020

1. khoảng cách giữa các điện tích, m

0,05

0,10

0,10

0,20

0,08

10,00

0,16

0,10

0,20

9,90

0,50

0,80

2. mô-đun lực tương tác, 10-5 N

0,54

54,00

5,40

18,00

56,25

54,00

87,89

180,00

0,90

0,02

4,32

210,94

8,00

42,00

15,00

14,00

72,00

0,75

45,00

56,00

0,88

1,50

2,00

18,00

10,00

50,00

14,00

12,50

72,00

0,28

45,00

125,00

0,26

2,00

3,00

10,80

12,81

65,30

20,52

18,77

86,40

0,80

72,00

136,97

0,70

3,00

3,61

23,50

4. mô đun lực tác dụng lên điện tích, 10-5 N

38,43

32,65

102,59

1,88

43,20

32,00

216,00

27,39

2,10

0,60

1,80

47,00

5. mô-đun tăng tốc sạc, 10-2 m/s 2

19,22

1,63

1025,90

0,38

21,60

1,60

43,20

0,55

0,21

3,00

9,01

23,50

1, kV

5,40

27,00

5,40

18,00

18,00

36,00

9,00

36,00

4,50

9,00

7,20

45,00

6. Thế năng của quả cầu có điện tích q 2, kV

3,60

18,00

9,00

9,00

18,00

54,00

9,00

45,00

7,20

7,20

5,40

27,00

7. Điện thế tại điểm B, kV

0,64

0,38

2,00

0,75

7,20

2,25

0,00

12,00

0,46

1,70

0,00

3,60

7. Điện thế tại điểm C, kV

0,35

1,20

2,20

0,25

2,85

1,90

0,26

8,23

0,06

2,30

0,44

4,80

8. công của ngoại lực, 10-6J

8,70

4,10

10,00

1,00

21,75

141,20

7,71

7,54

12,00

1,20

2,20

24,00

Tương tác của điện tích

Hình vẽ cho thấy hai quả bóng tích điện và một điện tích thử nghiệm B. Độ lớn của điện tích và khối lượng của vật được cho trên thẻ. Sử dụng dữ liệu này, hoàn thành các nhiệm vụ và trả lời các câu hỏi.

1 Khoảng cách giữa tâm các quả bóng là bao nhiêu?

2 Các điện tích trên các quả bóng tương tác với nhau bằng lực nào?

3. Vẽ vị trí của các quả bóng và điện tích thử q vào sổ tay của bạn, tính và vẽ vectơ cường độ điện trường tại điểm B từ mỗi quả bóng tích điện trên thang đo đã chọn, tìm độ lớn và hướng của vectơ tổng tại điểm này trong cánh đồng.

4. Điện trường tác dụng lên điện tích thử nghiệm đặt tại điểm B với lực bằng bao nhiêu?

5 Lúc này một vật mang điện tích q nhận được gia tốc bằng bao nhiêu? (Trọng lượng cơ thể được ghi trên thẻ.)?

6. Xác định bán kính của các quả bóng bằng thang đo và tính điện thế trên các quả bóng theo kilovolt.

7. Tính điện thế tại các điểm B và C.

8. Các lực bên ngoài phải thực hiện bao nhiêu công để di chuyển một điện tích thử q từ điểm B đến điểm C?


Tùy chọn 1


Tùy chọn 2


Tùy chọn 3

Tùy chọn 4


Tùy chọn 5

Tùy chọn 6


Tùy chọn 7

Tùy chọn 8


Tùy chọn 9

Tùy chọn 10


1 Khoảng cách giữa các tâm bóng:

2 Mô đun lực tương tác giữa điện tích q 1 và q 2:

3 Mô đun cường độ điện trường tại điểm B:

Chúng ta hãy mô tả các vectơ căng thẳng trong hình vẽ theo tỷ lệ: cạnh của ô bằng . Hãy xây dựng một vectơ căng thẳng. Hướng của nó được chỉ định trong bản vẽ và mô-đun được tính toán:

4 Độ lớn của lực do trường tác dụng lên điện tích thử nghiệm q tại điểm B:

5 Mô-đun tăng tốc tại điểm B sẽ là:

Hãy vẽ một đường gần đúng cường độ điện trường đi qua điểm B. Đường này phải tiếp tuyến với hướng của vectơ và vuông góc với bề mặt quả cầu mang điện tích q 2. Vì điện tích dương thử nghiệm q tiến dần đến điện tích âm q 2 nên lực và gia tốc sẽ tăng khi điện tích q chuyển động.

6. Thế năng trên các quả bóng mang điện tích q 1 và q 2. Tính theo đơn vị SI, xác định theo công thức: Ở đâu đơn vị SI thì

Thẻ hiển thị một tụ điện tấm song song. Độ dày của nó được chỉ định. Hình dạng của tấm tụ điện được hiển thị gần đó. Kích thước của tấm được tính bằng milimét. Sử dụng dữ liệu trên thẻ, hoàn thành các nhiệm vụ và trả lời các câu hỏi.

1 Tính diện tích hoạt động của tụ điện.

2 Tính điện dung của tụ điện.

3 Cường độ điện trường giữa các bản tụ điện là bao nhiêu?

4 Tìm điện tích trên bản tụ điện.

5 Trường của tụ điện tác dụng lên điện tích q 1 với lực bằng bao nhiêu, giá trị của điện tích này được ghi trên thẻ?

6 Công suất điện tính bằng microfarad mà 100 tụ điện giống nhau mắc song song sẽ có nếu khoảng cách giữa các bản giảm xuống 0,1 mm và mica có cùng độ dày được đặt giữa chúng. Hằng số điện môi của mica được coi là bằng 6.

Tôi đã làm những gì tôi có thể

  • Tôi đã làm những gì tôi có thể

  • hãy để người khác làm tốt hơn.

  • I. Newton.



  • . Xây dựng định luật vạn vật hấp dẫn và viết công thức biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng.

  • 2. Nghiên cứu bản chất vật lý của hằng số hấp dẫn.

  • 3. Giới hạn áp dụng định luật vạn vật hấp dẫn

  • 4. Học cách giải quyết vấn đề bằng định luật vạn vật hấp dẫn.


Điều gì sẽ xảy ra nếu...?

  • Điều gì sẽ xảy ra nếu...?

  • Chúng tôi đánh rơi hành lý khỏi tay mình...

  • Chúng tôi đã ném quả bóng lên...

  • Chúng tôi ném một cây gậy theo chiều ngang...






M. Lomonosov

  • M. Lomonosov


  • Nhà khoa học người Anh Isaac Newton là người đầu tiên xây dựng định luật vạn vật hấp dẫn


  • - tầm xa; - không có rào cản nào đối với họ; - hướng dọc theo một đường thẳng nối các cơ thể; - có kích thước bằng nhau; - ngược chiều nhau.






Công thức áp dụng:

  • Công thức áp dụng:

  • - nếu kích thước của các vật thể nhỏ không đáng kể so với khoảng cách giữa chúng;


  • - nếu cả hai vật đều đồng nhất và có dạng hình cầu;


Công thức áp dụng:

  • Công thức áp dụng:

  • - nếu một trong các vật thể tương tác là một quả bóng, kích thước và khối lượng của nó lớn hơn đáng kể so với vật thể thứ hai





Nhiệm vụ số 1

  • Nhiệm vụ số 1

  • Tính lực hấp dẫn giữa hai học sinh ngồi cùng một bàn.

  • Khối lượng của học sinh là 50 kg, khoảng cách là một mét.

  • Ta được lực bằng 1,67*10 -7 N .

  • Lực này không đáng kể đến nỗi ngay cả sợi chỉ cũng không bị đứt.


  • Con dê của dì Masha bị thu hút bởi bắp cải trong vườn của Baba Glasha bằng bao nhiêu nếu nó đang chăn thả cách bà 10 mét? Con dê Grishka nặng 20 kg, năm nay bắp cải đã lớn và mọng nước, nặng 5 kg.


  • Khoảng cách giữa các quả bóng, mỗi quả nặng 100 kg, là bao nhiêu nếu chúng hút nhau với một lực 0,01 N?


ĐƯỢC CHO: Giải pháp:

  • ĐƯỢC CHO: Giải pháp:

  • m1=m2 =100kgTheo định luật phổ quát

  • trọng lực:

  • F= 0,01N F= G*m1m2/ R2

  • _____________ Hãy thể hiện khoảng cách:

  • R -? R = (G*m1m2/ F) ½

  • Hãy tính toán:

  • R = (6,67*10 -11Nm2/kg2 *100kg*100kg/0,01N)1/2

  • R = 8,2*10-3m

  • Trả lời : R = 8,2*10-3m


  • Hai quả bóng giống hệt nhau đặt cách nhau 0,1 m và hút nhau với một lực 6,67 * 10 -15 N. Khối lượng của mỗi quả bóng là bao nhiêu?


ĐƯỢC CHO: Giải pháp:

  • ĐƯỢC CHO: Giải pháp:

  • m1=m2 = mTừ quy luật phổ quát

  • Trọng lực R=0,1 m:

  • F= 6,67*10 -15N F= G*m1m2/ R2

  • _____________ Hãy biểu thị khối lượng của cơ thể:

  • m-? m= (F*R2/G) ½

  • Hãy tính toán:

  • m= (6,67*10 -15 N *0,01m2/6,67*10 -11Nm2/kg2)1/2

  • m= 0,001 kg

  • Trả lời: m= 0,001 kg


  • Việc phát hiện ra định luật vạn vật hấp dẫn đã giúp giải thích được một loạt các hiện tượng trên trái đất và thiên thể:

  • sự chuyển động của các vật thể dưới tác dụng của lực hấp dẫn gần bề mặt Trái đất;

  • chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời và các vệ tinh tự nhiên và nhân tạo của chúng;

  • quỹ đạo của sao chổi và thiên thạch;

  • hiện tượng lên xuống;

  • quỹ đạo có thể có của các thiên thể đã được giải thích;

  • nhật thực và nguyệt thực đã được tính toán, khối lượng và mật độ của các hành tinh đã được tính toán


Hãy tóm tắt:

  • Hãy tóm tắt:

  • Newton thành lập

  • Cái gì tất cả các cơ thể trong vũ trụ hút lẫn nhau.

  • Lực hút lẫn nhau giữa các vật thể được gọi là trọng lực phổ quát – lực hấp dẫn.



§ 15, bài tập 15 (3; 5)

  • § 15, bài tập 15 (3; 5)