2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册9.2库仑定律 课件（24张PPT）

(共24张PPT)
1.2
库仑定律
选修3-1
第一章
静电场
如图所示，把A、B在带电体C旁边相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱，如果小电动机非常灵敏，它便会开始转动。当电动机还没有停止时，又立刻把A、B在C旁边相碰一下分开，再和小电动机两接线柱接触。如此下去，小电动机便能不停地转动。这不是成了永动机而违背了能量守恒定律了吗？说说你的看法。
复习题
在把A、B分开的过程中要克服A、B之间的吸引力做功，这是把机械能转化为电能的过程，没有违背能量守恒定律。
新课引入
电荷之间有相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，那么电荷之间的相互作用力和什么有关呢？
演示实验：探究影响电荷间相互作用力的因素
阅读课本第5页的演示实验，回答下列问题：
1、从实验过程分析，该实验是研究电荷间的相互作用力的大小和___的关系．该实验采用的实验方法是___（选填理想模型法或控制变量法或等效法）．
电荷量和电荷之间的间距；控制变量法。
保持小球电荷量不变，改变其位置，比较不同位置小球所受力的大小；
保持小球位置不变，改变其电荷量，比较小球所受力的大小。
演示实验：探究影响电荷间相互作用力的因素
阅读课本第5页的演示实验，回答下列问题：
2、实验中通过什么现象比较电荷间作用力的大小？为什么？
小球的受力分析图：
由图得，F=Gtanɑ，偏角ɑ越大，这表明电荷间的作用力越大。
演示实验：探究影响电荷间相互作用力的因素
演示实验：探究影响电荷间相互作用力的因素
实验表明：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。
库仑的实验
难题：
1、带电小球间作用力很小，难以直接测量；
2、库仑的那个年代，还不知道怎样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有。
库仑的实验：阅读课本，找出答案
库仑的实验
实验名称：扭秤实验
实验方法：控制变量法
实验思想：
（1）小量放大思想：解决微力难以测量
（2）电荷均分原理：解决电量无法测量
库伦通过实验研究提出：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
这个规律叫做库仑定律。电荷间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力。
库仑定律
重点一：适用条件
库仑定律
点电荷:当带电体间的距离比它们自身的大小大很多，以致于带电体的形状、大小以及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点叫做点电荷。点电荷与力学中的质点类似，也是一种理想化的物理模型。
质点是只有质量，没有形状和大小的理想模型，那点电荷呢？
点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想模型。
库伦通过实验研究提出：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
这个规律叫做库仑定律。电荷间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力。
库仑定律
重点一：适用条件
重点二：内容
库仑定律
重点三：表达式
?
注意：在使用公式计算库仑力的大小时，电荷量不带正负号，取绝对值；力的方向根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引进行判断。
库仑定律
易错警示：
1、点电荷与元电荷的区别；
元电荷是一个电子或者一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位；而点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，其带电量是一个元电荷电荷量的整数倍。
库仑定律
易错警示：
1、点电荷与元电荷的区别；
2、根据
推出，当r→0时，F→∞，这样的推导正确吗？
不正确，因为当r→0时，两个带电体已经不能再看成点电荷了，公式不再适用。
库仑定律
易错警示：
1、点电荷与元电荷的区别；
2、根据
推出，当r→0时，F→∞，这样的推导正确吗？
3、均匀的带电金属球，不论距离远近都可以看作点电荷吗？
库仑定律
易错警示：
3、均匀的带电金属球，不论距离远近都可以看作点电荷吗？
不可以。金属球内有自由电荷，在其它带电体的作用下电荷会重新分布，当金属球自身大小与其间距相比不可忽略的时候，就不会是均匀的带电体，也就不能被看作点电荷。
库仑定律的应用
例题1
已知氢核（质子）的质量是1.67×10-27kg，电子的质量9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m，试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力．
微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。
库仑定律的应用
例题2
真空中有三个点电荷，它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求q3所受的库仑力．
注意：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。
库仑定律的应用
例题3
如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则
1、a、b是同种电荷还是异种电荷？
2、k值为多少？
微专题二：三个点电荷的平衡问题
思考：如何使一个由三个点电荷组成的系统处于平衡状态？
1、三个点电荷必须在同一条直线上（三点共线）。
2、正、负电荷必须相互间隔（两同夹异）。
3、q1>q2,q3>q2（两大夹小）。
4、若q3>q1,则q2靠近q1（近小远大）。
微专题二：三个点电荷的平衡问题
例题：两个可自由移动的点电荷分别放在a、b两点，如图所示，a点的点电荷带正电Q1，b点的点电荷带负电Q2，且Q1=4Q2，另取一个可以自由移动的点电荷Q3放在ab直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则下列说法中，正确的是（　　）
A.Q3为负电荷，且放在a点的左侧
B.Q3为负电荷，且放在b点的右侧
C.Q3为正电荷，且放在a、b点之间
D.Q3为正电荷，且放在b点的右侧
重点知识小结
1、库仑扭称实验
2、库仑定律及其应用
3、三个点电荷的平衡问题