Giáo án Vật lý lớp 11 - Bài tập về định luật coulomb và định luật bảo toàn điện tích

q 1q 2 luật Coulomb: F = k 2 ; r *Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại nguyên lí *Học sinh nhắc lại nguyên lí chồng chất lực điện: chồng chất lực điện; Giả sử có n điện tích điểm q1, q2,…[r]

BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT COULOMB VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH Tiết ppct A MỤC TIÊU BÀI DẠY: Kiến thức: Củng cố lại các kiến thức liên quan đến định luật tương tác tĩnh điện Coulomb và định luật bảo toàn điện tích, vận dụng các định luật này để giải số bài toán liên quan; Kĩ năng: Rèn luyện học sinh kĩ phân tích tính toán và khả tư logic Giáo dục thái độ:Giáo dục học sinh tính cẩn thận, ý thức tự học; B CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH Giáo viên: Bài tập có chọn lọc và phương pháp giải; chuẩn bị các phiếu học tập số câu hỏi và bài tập trắc nghiệm; Học sinh: Xem lại nội dung và phương pháp giải các dạng toán liên quan đến định luật tương tác tĩnh điện Coulomb và định luật bảo toàn điện tích; Định lý Viét tổng và tích các nghiệm phương trình bậc hai ax2 + bx + c = C TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: Hệ thống hoá các kiến thức liên quan đến tiết bài tâp HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc hai trường hợp *Học sinh làm việc cá nhân trả lời các câu hỏi xảy tương tác tĩnh điện Coulomb? theo yêu cầu giáo viên: Hai trường hợp có thể xảy ra: - Nếu q1q2 > thì tương tác hai điện tích điểm trên là tương tác đẩy; - Nếu q1q2 < thì tương tác hai điện tích điểm trên là tương tác hút; *Giáo viên yêu cầu học sinh phát biểu và viết biểu *Học sinh phát biểu và viết biểu thức định thức định luật Coulomb? q 1q luật Coulomb: F = k ; r *Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại nguyên lí *Học sinh nhắc lại nguyên lí chồng chất lực điện: chồng chất lực điện; Giả sử có n điện tích điểm q1, q2,…,qn thời tương tác với điện tích qo các lực điện F1 , F2 , Fn thì lực điện tổng hợp n điện tích điểm trên gây tuân theo nguyên lí chồng chất lực điện: *Giáo viên vẽ hình biểu diễn: F1 n q>0 F   Fi  F1  F2   Fn i 1 F q1 > F2 *Học sinh nắm phương pháp áp dụng nguyên lí chồng chất lực điện q2 < *Giáo viên yêu cầu học sinh phát biểu và viết biểu *Định luật bảo toàn điện tích: thức định luật bảo toàn điện tích?  q  const *Giáo viên nêu các chú ý áp dụng định luật bảo toàn điện tích: +Sự bảo toàn điện tích tượng *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức; nhiễm điện cọ xát không:  qi  ; + Đối với hệ không cô lập điện, Lop11.com khoảng thời gian xác định nào đó, điện tích các vật hệ tăng, giảm thì phải có dòng điện từ ngoài vào, từ hệ ngoài + Trong các phản ứng có hạt mang điện tham gia, thì tổng điện tích sản phẩm tổng điện tích các hạt ban đầu *Học sinh tái lại kiến thức toán học lớp *Nhắc lại định lí Viét công thức tính tổng và để nhắc lại định lý Viet: tích hai nghiệm phương trình bậc hai Nếu phương trình ax2 + bx + c = có hai nghiệm x1, x2 thì: b  S  x  x   a  c  P  x x  a  *Giáo viên nhấn mạnh định lý đảo định lý Viet: Nếu cho x1, x2 thoả mãn điều kiện:  S  x1  x  P  x x *Học sinh tiếp thu và ghi nhận để áp dụng Thì x1 và x2 là nghiệm phương trình: X2 – SX + P = Hoạt động 2: Vận dụng nguyên lí chồng chất lực điện để xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1: Cho hai điện tích điểm q1 = 10-8C và điện tích q2 = -10-8C đặt hai điểm A và B chân *Học sinh chép đề bài tập vào không cách 10cm Xác định lực tương tác tĩnh điện tổng hợp q1 và q2 tương tác với điện tích q3 = 10-8C đặt điểm C hai trường *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và giải hợp sau: Điểm C thoã mãn điều kiện là tam giác ABC câu bài tập 1; là tam giác *Học sinh lập luận và xác định các vector lực tương tác tĩnh điện q1, q2 gây điện tích Điểm C cách A là 6cm và cách B là 8cm *Giáo viên phân tích và yêu cầu học sinh làm việc q3; theo nhóm để giải câu 1: + Các vector lực tương tác tĩnh điện F , F + Xác định các lực tương tác tĩnh điện F1 , F2 điện tích q1 và q2 gây q3 có: điện tích q1 và q2 gây q3 ; - Điểm đặt: Tại C; - Phương, chiều: Như hình vẽ;  q 1q  1,8.10   F1 = k AC  F1  F2 - Độ lớn:  q F = k q  1,8.10   AC F1 C F *Học sinh viết nguyên lí chồng chất lực điện và biểu diễn vector lực điện tổng hợp lên hình vẽ: F1 F  F1  F2 A B; *Giáo viên yêu cầu học sinh viết nguyên lí chồng chất lực điện và xác định vector lực điện tổng hợp F lên hình vẽ Lop11.com *Giáo viên cho học sinh phân tích và xác định *Học sinh phân tích và xác định lực điện tổng hơp phương, chiều và độ lớn lực điện tổng có: + Điểm đặt: Tại C; hợp + Phương trùng phương với đường thẳng AB; Chiều từ A đến B; + Độ lớn: F = F1 = F2 = 1,8.10-4Newton *Giáo viên yêu cầu học sinh nhận dạng trường *Học sinh nhận dạng bài toán; hợp 2; *Học sinh nắm phương pháp giải *Giáo viên nhấn mạnh: Trong trường hợp này trường hợp là trường hợp hai lực thành phần thì hai lực thành phần vuông góc với nên vuông góc với ta có thể sử dụng định lí Pythagor để xác định độ lớn lực điện tổng hợp *Học sinh thảo luận và tìm công thức toán học để áp dụng là định lý hàm số cosin: *Vậy trường hợp hai lực thành phần hợp F  F12  F22  2F1 F2 cos  với góc  bất kì thì làm nào để giải bài toán trên? *Giáo viên nhấn mạnh áp dụng định lí *Học sinh ghi nhận phương pháp hàm số cosin vật lí *Giáo viên hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp chiếu hệ thức vector ; Hoạt động 3: Vận dụng nguyên lí chồng chất lực điện để xác định trạng thái cân tĩnh điện HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2: Cho hai điện tích điểm q1 = 10-8C và điện tích *Học sinh chép đề bài tập vào vở; q2 = -4 10-8C đặt hai điểm A và B chân *Học sinh phân tích điện tích q3 chịu tác dụng không cách 10cm Xác định vị trí điểm C các lực tương tác tĩnh điện F , F q và q 2 đặt điện tích q3 = 10-8C để điện tích q3 đứng yên gây ra; *Giáo viên yêu cầu học sinh xác định các lực tương tác tĩnh điện q1 và q2 tác dụng lên điện * Điều kiện cân điện tích q3 là: tích q3; F1  F2  * Giáo viên yêu cầu học sinh xác định điều kiện => cân điện tích điểm q3;  Điểm C nằm ngoài AB  F1  F2    q q q2q3 q1q  F1  F2 k AC  k BC  k BC * Giáo viên dẫn dắt học sinh tìm yêu cầu bài toán từ điều kiện bài    Điểm C nằm ngoài AB BC  2AC  AC *Giáo viên tổng quát hoá phương pháp xác định => C nằm ngoài AB phía A  AC  10cm điều kiện cân điện tích trường hợp CB  CA  AB  10cm    vật mang điện tích có khối lượng đáng kể,  CB  2AC BC  20cm trường hợp này ngoài các lực điện thì vật mang điện còn chịu tác dụng trọng lực Lop11.com Hoạt động 3: Vận dụng định luật bảo toàn điện tích HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 3: Hai cầu giống hệt nhau, mang điện, đặt cách đoạn r = 20cm thì hút *Học sinh chép đề vào vở; lực F1 = 4.10-3N Sau đó cho chúng tiếp xúc với và lại đưa vị trí cũ thì chúng lại lực là F2 = 2,25.10-3N Hãy xác định *Học sinh lập luận: Gọi điện tích tương ứng hai cầu là q1 , q2 điện tích ban đầu cầu *Giáo viên phân tích: Vì ban đầu hai cầu hút nên q1q2 < 0; + Vì ban đầu hai cầu hút nên dấu hai Theo định luật Coulomb: điện tích nào? q 1q q 1q + Viết công thức tính độ lớn lực tương tác tĩnh F = k   k r r điện Coulomb có dạng nào? => q1q2 =  Fr 16   10 14 (C2) (1) k + Khi hai cầu tiếp xúc với thì tượng *Khi cho hai điện tích tiếp xúc với thì có gì xảy ra? trao đổi điện tích Vì hai cầu hoàn toàn giống nên sau hai điện tích tiếp xúc thì điện tích hai cầu và q’ + Điện tích hai cẩu sau tiếp xúc thì dấu Theo định luật bảo toàn điện tích: 2q’ = q1 + q2 nó nào và độ lớn chúng liên hệ q  q2 với điện tích hai cầu ban đầu nào? Nó Hay q’ = tuân theo quy luật nào? Khi đó lực tương tác hai cầu sau tiếp xúc xác định: *Làm nào ta tính điện tích ban đầu q'2  k (q1  q ) F’ = k hai cầu? 2 r 4r 4F' *Giáo viên hướng dẫn học sinh áp dụng định lý q1 + q2 =  r =  2.10-7 (C) (2) đảo định lý Viét để tìm độ lớn các điện tích; k Từ (1) và (2) và theo định lý Viét ta có q1 và q2 là nghiệm phương trình: 16 14 10 = 0; *Xét trường hợp (1): 16 *Giáo viên lưu ý: X2 - 2.10-7X  10 14 = 0; Để giải phương trình trên ta cần: + Biến đổi để luỹ thừa tích q1.q2 là luỹ thừa n Giải phương trình này ta tìm hai cặp là số chẵn nghiệm: + Luỹ thừa tổng q1 + q2 n/2 7 7    q  10 (C) q   10 (C) hay  *Giáo viên hướng dẫn học sinh giải để học sinh  q   10 7 (C)  q  10 7 (C) khỏi lúng túng 3   X2  2.10-7X  *Xét trường hợp (2): *Giáo viên yêu cầu học sinh giải tiếp trường hợp 16 (2) X2 + 2.10-7X  10 14 = 0; *Giáo viên nhấn mạnh: Để tìm giá trị q1và q2 *Học sinh ghi nhận phương pháp và nhà thì: (q1 + q2)  4q1.q2 giải để tìm kết Lop11.com Hoạt động : Củng cố bài học - Định hướng nhiệm vụ học tập HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên khắc sâu phương pháp giải các dạng toán liên quan; *Giáo viên cho học sinh chép số bài tập nhà; Bài 1: Người ta treo hai cầu nhỏ có khối lượng m=1g dây có độ dài l = 50cm hai cẩu tích điện nhau, cùng dấu, chúng đẩy và cách r = 6cm a) tính điện tích cầu b) Nhúng hệ thống vào rượu có  = 27.Tính khoảng cách r2 hai cầu cân Bỏ qua lực đẩy ảchimede lấy g = 10 m s2 Bài 2: Cho ba điện tích cùng độ lớn q đặt ba đỉnh tam giác đểu cạnh a không khí Xác định lực tác dụng hai điện tích lên điện tích thứ ba.Biết điện tích trái dấu với hai điện tích D RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY ……………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………………………………… … …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………… ……………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………………………………… … …………………………………………………………………………………………………… E PHẦN GIÁO ÁN BỔ SUNG ……………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………… …………………………………………………………………………………… ……………… ……………………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………………………… Tiết ppct A MỤC TIÊU BÀI DẠY: Kiến thức: Kĩ năng: Giáo dục thái độ: B CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH Giáo viên Học sinh C TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Lop11.com Hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Hoạt động : Củng cố bài học - Định hướng nhiệm vụ học tập HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH D RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY ……………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………………………………… … …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………… ……………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………………………………… … …………………………………………………………………………………………………… E PHẦN GIÁO ÁN BỔ SUNG ……………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………… …………………………………………………………………………………… ……………… ……………………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………………………… Lop11.com