人教版（2019）必修第三册 9.2库仑定律 课件(共39张PPT)

(共39张PPT)
1.2 库仑定律
同种电荷相互排斥
异种电荷相互吸引
既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？
用控制变量法来研究
猜想：力F与两电荷的电荷量q、距离r有关。
结论：电荷之间的作用力F随着q的增大而增大，随着r的增大而减小。
带电量相同，带电小球偏转角不同 ,可见其受力大小不同。
+Q
+q
演示:
一、库仑定律
定义: 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。
大小：
其中K叫静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2
适用范围：1.真空中； 2.点电荷.
电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.
FBA
A
B
＋
＋
FAB
FAB
A
B
－
＋
FBA
类比
原因
质量
电荷
因素
质量、间距
电量、间距
大小
常量
G
k
方向
连线、引力
连线、引力或斥力
相互
牛顿第三定律
牛顿第三定律
适用
质点
点电荷
其它
独立、叠加
独立、叠加
点电荷
1、在研究带电体间的相互作用时，如果带电体本身的大小远小于它们之间的距离．带电体本身的大小，对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷。
2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型。
3、点电荷本身的大小不一定很小，它所带的电量也可以很大。点电荷这个概念与力学中的“质点”类似。
思考题
两个靠近的带电球体，是否可以看出是集中在球心位置的点电荷？
不可以
课堂训练
1、两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5×10 5 C的正电时，相互作用力为F1 ，当它们分别带+1.5×10 5 C和 1.5×10 5 C的电量时，相互作用力为F2 , 则（ ）
A．F1 = F2
B．F1 ＜F2
C．F1 ＞ F2
D．无法判断
√
课堂训练
2、关于点电荷的下列说法中正确的是：
A .真正的点电荷是不存在的．
B .点电荷是一种理想模型．
C .足够小的电荷就是点电荷．
D .一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计
ABD
课堂训练
3、下列说法中正确的是：
　　A .点电荷就是体积很小的电荷．
　　B .点电荷就是体积和带电量都很小 的带电体．
　　C .根据公式可知F=k(q1q2)/r2, 当间距r→0时,静电力F→∞
　　D .静电力常量的数值是由实验得到的．
D
库仑扭秤
库仑的实验
库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。如图，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球与A球的重力平衡。当把另一个带电的小球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。(设计的扭秤成功的解决了用普通测力计无法测量微小作用方法。)
1、保持A、C两球的带电量不变，改变A、C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度,便可以找到力F与距离r的关系。
2、保持A、C两球之间的距离r不变，改变A、C的带电量q1和q2，记录每次悬丝扭转的角度,便可以找到力F与q1和q2的关系。（研究方法：控制变量法.）
1.F与r有关
二、库仑的实验
研究方法：控制变量法.
结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离r，从实验结果中库仑得出静电力与距离的平方成反比，即 F∝1/r2
库仑的实验
库仑扭秤实验
2.F与q有关
结论：保持两球间的距离不变，改变两球的带电量，从实验结果中库仑得出静电力与电量的乘积成正比，即 F ∝q1q2
从例题可以看出：电子和质子的静电力是它们间万有引力的2.3×1039倍.正因如此,以后在研究带电微粒间相互作用时,经常忽略万有引力.
对于一般的带电体,静电力也比万有引力大得多,因此研究两个带电体间的相互作用时也忽略万有引力.
一般带电体受到的重力是它和巨大地球之间的万有引力,通常都比较大,所以就不能忽略.如：带电小液滴，带电小球等
而基本粒子像电子、质子、原子核等,因为其本身质量非常小,即使与地球之间的万有引力也很小,所以基本粒子受到重力往往也很小,所以基本粒子往往可忽略不计.
图1.2-3
小 结
1、内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟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.
2、公式：
3、适用条件：⑴ 真空 ⑵ 点电荷
4、点电荷：是一种理想模型.当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷.
k=9.0×109N·m2/C2
5、注意点：（１）大小、方向　　例
　 （２）符合牛顿第三定律 例
　 （３）库仑力的运算与一般力相同
例:两个点电荷甲和乙同处于真空中．
甲的电量是乙的4倍，则甲对乙的作用力是乙对甲的作用力的______倍．
课堂训练
3、 三个相同的金属小球a、b和c，原来c不带电，而a和b带等量异种电荷，相隔一定距离放置，a、b之间的静电力为F 。现将c球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的静电力将变为（ ）。
A．F/2 B．F/4
C．F/8 D．3F/8
C
例4：两个相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r,两者相互接触后在放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的（ ）
4/7 B. 3/7
C. 9/7 D. 16/7
C.D
6、已知电子质量为m，电子与氢原子核的电量均为e，电子距离氢原子核为r，若电子绕氢原子核的运动为匀速圆周运动，则电子做匀速圆周运动的速度为多大？
思考练习题
解、氢原子核对电子的库仑力提供电子绕核做匀速圆周运动的向心力，即
F
二、含库仑力的共点力的平衡
分析方法与力学相同
(1)确定对象
(2)受力分析
(3)合成或正交分解
(4)运用平衡条件
例题 3．如图所示，用两根绝缘丝线挂着
两个质量相同、均不带电的小球A和B，此
时上、下丝线的张力分别为FA、FB；如果
使A带正电，B带负电，上、下丝线的张力
FA__________，FB___________。
（填“变大”、
“变小”或“不变”）
A
B
变小
不变
例3、真空中等距离固定三个点电荷A，B，C，（距离为r）电量分别为-2q，q，-4q，，求C所受库仑力的大小与方向。
r r
A B C
思考练习题
FBC FAC
A B C
解、
根据力的平行四边形法则可知点电荷C所受库仑力为点电荷A、B对C的库仑力之矢量和
因为
所以
方向：指向B
典型习题
（一）两个固定点电荷A、B，A电荷带正电Q，B带负电-3Q，另取一个可以自由移动的点电荷C，欲使点电荷C处于平衡状态（ ）
A、C为正电荷，且方于B的右方
B、C为负电荷，且方于A左方
C、C为正电荷，且放于A、B之间
D、C为正电荷，且放于A的左方
答案：BD
A
B
Q -3Q
结论：
1、两点电荷A、B固定，引入第三个点电荷C，使第三个点电荷处于平衡状态：
（1）若A、B带同种电荷，则C应放在A、B之间；且靠近带电量小的；对C的电量、电性无要求。
（2）若A、B带异种电荷，则C应放在A、B连线的延长线上；且靠近带电量小的；对C的电量、电性无要求。
＋Q1
＋Q1
-Q2
q
例题4、如图在正方形的三个顶点处各固定一个点电荷Q1、Q2,电性如图，则在另一个顶点再放一个q电荷，要使q静止，Q1、Q2的大小关系如何？q的电荷量和电性能不能确定？
典型习题
（二）两个可自由移动点电荷A、B，A电荷带正电Q，B带负电-3Q，另取一个可以自由移动的点电荷C，欲使点电荷A、B、C处于平衡状态（ ）
A、C为正电荷，且方于B的右方
B、C为负电荷，且方于A左方
C、C为正电荷，且放于A、B之间
D、C为正电荷，且放于A的左方
答案：B
·
·
Q -3Q
A
B
2、两个可自由移动的点电荷A、B，引入第三个点电荷C，使三个点电荷处于平衡状态：
（1）若A、B带同种电荷，则C应放在A、B之间；且靠近带电量小的；C的电量利用库仑定律求出；C与A、B电性互异
（2）若A、B带异种电荷，则C应放在A、B连线的延长线上；且靠近带电量小的；C的电量利用库仑定律求出；C的电性与靠近的电荷电性相反。
结论：
例8. A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电荷，B带有4Q的正电荷（1）如果A和B固定，应如何放置第三个点电荷q，才能使此电荷处于平衡状态？（2）如果A和B是自由的，又应如何放置第三个点电荷，使系统处于平衡状态，且求第三个点电荷的电量q的大小及电性.
+
+
A
B
9Q
4Q
物体平衡
-
QC
请你列式
例5、 A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电荷，B带有4Q的正电荷
（1）如果A和B固定，应如何放置第三个点电荷C，才能使此电荷处于平衡状态？此时对C的电性及电量q有无要求？
（2）如果A和B是自由的，又应如何放置第三个点电荷，使系统处于平衡状态？此时对第三个点电荷C的电量q的大小及电性有无要求？
+
+
A
B
9Q
4Q
-
q
三、含库仑力的动力学问题
运用牛顿第二定律结合运动学公式求解
例6、 如图，质量均为m的三个带电小球A、B、C，放置在光滑的绝缘水平面上，彼此相隔的距离为L，（L比球半径r大的多），B球带电量为QB=-3q，A球带电量为QA=6q,若在C上加一水平向右的恒力F，要使A、B、C三球始终保持L的间距运动，求
（1）F的大小？
（2）C球所带电量为多少？带何种电荷？
A
C
B
+
-
F
6q
-3q
QC
+
Q＝8q 正电荷
例8、光滑水平面有A、B两个带电小球，A的质量是B的质量的2倍，将两球由静止释放，初始A的加速度为a,经过一段时间后，B的加速度也为a，速度大小为v，此时，A的加速度为 .
a/2
例9、两绝缘细线分别系着a、b两个小球，并悬挂在Ｏ点，当两个小球静止时，它们处于同一水平面上，此时<1 > <2，则:
A、则两个小球哪个质量大？
Ｂ、线的拉力哪个大？
α1
α2
m2
m1
物体平衡
两电荷相互作用力F1 =F2
与其电荷相等与否无关!
α1
α2
m2
m1
F2
T2
m2g
请你将条件变化一下，出一条题目
F1
m1g
T1
α1
α2