物理人教版（2019）必修第三册1.2库仑定律（共25张ppt）

(共25张PPT)
静电场
1.2 库仑定律
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？
①可能跟电荷电量有关
②可能与两个电荷间的距离有关
库仑定律
2
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
（1）随电荷量的增大而增大
（2）随距离的增大而减少
电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.
库仑定律
2
库仑的实验
实验涉及多个变量，库仑采用了什么研究方法？
【读一读】
【想一想】
库仑如何比较力的大小？
库仑那个年代，还不知道怎样测量物体所带的电荷量，他是如何让金属球得到不同倍数的电荷量的？
在你看来，库仑扭称实验有哪些精妙之处？
库仑定律
2
控制变量法
因为悬线很细，很小的力作用在球上就能使棒显著地偏离其原来位置，转动的角度与力的大小成正比。通过悬丝扭转的角度比较力的大小
第一次，两球相距36个刻度，测得银线的旋转角度为36度。
第二次，两球相距18个刻度，测得银线的旋转角度为144度。
第三次，两球相距8.5个刻度，测得银线的旋转角度为575.5度。
上述实验表明，两个电荷之间的距离为4：2：1时，扭转角为1：4：16。由于扭转角的大小与扭力成反比，所以得到：两电荷间的斥力的大小与距离的平方成反比。库仑认为第三次的偏差是由漏电所致。
　　经过了这么巧妙的安排，仔细实验，反复的测量，并对实验结果进行分析，找出误差产生的原因，进行修正，库仑终于测定了带等量同种电荷的小球之间的斥力。两年后又测定了异种电荷的引力。
库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的。
库仑定律
2
库仑
库仑定律
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。
库仑定律
2
点电荷
适用范围
库仑力公式适用条件
例1.有两个半径为R的带电金属球中心相距为L(L=4R), 对于它们之间的静电作用力（设每次各球带电量绝对值相同）( )
A.带同种电荷时大于带异种电荷时
B.带异种电荷时大于带同种电荷时
C.带等量负电荷时大于带等量正电荷时
D.大小与带电性质无关，只取决于电量
Q
Q
L=4R
B
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.点电荷本身的线度不一定很小，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。
点电荷
1.条件：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.
例2.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
E.由库仑定律可知，当r→0 时，F → ∞
F.静电力常量的数值是由实验得到的
G.q1对q2的库仑力与q2对q1的库仑力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力
答案：A、B、D、F
例3.书本P9问题与练习3
例4.书本P9问题与练习2，已知质子质量为1.67×10-27kg，试比较两质子间的万有引力与静电力的大小
1.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.
2.一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.
3.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,所以基本粒子的重力往往可忽略不计.
库仑定律应用-----力的矢量性
例题5.书本P9问题与练习4
练一练：如图所示,三个完全相同斩金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上.a和c带正电,b带负电,a所带电荷量的大小比b的小.已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示,它应是A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
F1
a
b
c
+
-
F2
F3
F4
+
1、什么是点电荷？看成点电荷的条件？
2、电荷间的相互作用跟哪些因素有关？
3、库仑定律的内容，库仑力的公式及使用条件，库仑力的方向？
4、库仑做扭秤实验时，那时还没有测量电荷量的方法，甚至电荷量的单位也没有，库仑是用什么方法来改变金属球带电量的多少的？
5、在微观领域，万有引力与库仑力相比如何？
一、知识回顾
例1.如图1所示用两根绝缘细线各悬挂质量分别为m1和m2的小球，悬点为O，两小球带同种电荷，当小球由于静电力作用张开一角度,且α1 >α2，则（ )
A.q1=q2 B.q1>q2
C.m2>m1 D.q1/m1=q2/m2
α1
α2
m2
m1
1.库仑定律应用-----物体的平衡
二、实例分析
例2.A、B两个点电荷，相距为L，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
-
q
同夹异,大夹小,近小远大
练一练：如图所示，三个点电荷q1、q2、q3，固定在一直线上，q2与q3距离为q1与q2距离的2倍，每个点电荷所受静电力的合均为零，由此可以判定，三个点电荷的电荷量之比q1：q2：q3为（ ）
A.-9:4:(-36) B.9:4:36
C.-3:2:(-6) D.3:2:6
q1
q3
q2
设星球带负电，一电子粉尘悬浮在距星球表面1000km的地方，又若将同增的电子粉尘带到距星球表面2000km的地方相对于该星球无初速释放，则此电子粉尘（ ）
A.向星球下落 B.仍在原处悬浮
C.推向太空 D.无法判断
例3.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，此时，A的加速度为 .
a/2
A
B
L
a
A
B
F
F/
L /
2.库仑定律应用-----物体的运动
例4.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）C球所带电量为多少？带何种电荷？（2） F的大小？
FCB
FAB
A
C
B
+
-
F
6q
-3q
QC
+
小 结
库仑定律内容与适用条件:
真空（空气）中　　静止点电荷
处理问题方法与力学相同，仅多了一个库仑力而已！
三个完全相同的金属小球A、B、C，A带电量为7Q，B带电量为－Q，C不带电。先将A、B固定起来，然后将C球反复与A、B接触，最后移去C球，则A、B间的库仑力变为原来的__________倍
例3.两个相同的均匀带电小球，分别带Q1=1 C，Q2=－2C，在真空中相距r且静止，相互作用的静电力为F。
①今将Q1、Q2、r都加倍，问作用力变化？　　
②只改变两电荷的电性，作用力如何？
③只将r加倍，作用力如何？
④将两个球接触一下后，仍放回原处，作用力如何？
⑤接④题，为使两球接触后，静电力的大小不变，应如何放置两球？
例4.已知氢核（质子）的质量是1.67×10-27kg,电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力的大小，
库仑力(静电力)
与万有引力
(1)两种力都与距离的二次方成反比
(2)两种力都与和作用力有关的物理量的乘积成正比.
(3)两种力的方向都在两物体的连线上.
(1)描述了两种作用.(性质不同)
(2)力的大小与相关的物理量不全相同;
(3)静电力可以是引力,也可以是斥力,
(4)常量不相同
相同点
不同点
库仑力是电荷量,万有引力是质量
库仑力是由于物体带电引起的作用,
万有引力是由于物体具有质量引起的作用.
万有引力只能是引力.