教科版（2019）必修 第三册第一章 静电场 1.2 库仑定律（讲授式）PPT（共22张）

(共22张PPT)
第一章 静电场
第2课时 库仑定律
新课标高中物理选修3－1
学习目标
（一）知识与技能
1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量．
2．会用库仑定律的公式进行有关的计算．
3．知道库仑扭秤的实验原理．
（三）情感态度与价值观
培养学生的观察和探索能力
（二）过程与方法
通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律
一、物体带电的三种方式
1、摩擦起电：
2、感应起电：
3、接触带电：
二、 电荷守恒定律 ：
电荷既不能创造，也不能消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。这个结论称为电荷守恒定律
另一表述：一个与外没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的。
复习引入：
三、元电荷：最小的电荷量叫做元电荷
注：所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍。即电荷量是不能连续变化的物理量
电荷量的常用值： e=1.60×10－19C
四、点电荷
（1）在研究带电体间的相互作用时，如果带电体自身的大小远小于它们之间的距离，以至带电体自身的大小、形状及电荷分布状况对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说可把带电体看作一带电的点，叫做点电荷。
均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作电电荷来处理---电荷集中在球心的点电荷。
（2）点电荷是一个理想化的模型，类似于力学中的质点。
一、探究影响点电荷之间的相互作用的因素：
１、实验装置：
+
Ｏ
3、实验过程：
２、实验方法：
控制变量法
说明：
（１）以上我们只是定性的研究，真正定量的研究是由法国学者库仑完成的。
（２）这种电荷之间的相互作用力叫做静电力或库仑力。
（１）电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大
（２）电荷之间的作用力随距离的增大而减小
结论
二、库仑定律
1.内容：
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。
2.适用条件：
电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力。
（1）真空中 （2）静止的 （3）点电荷
3、库仑定律的表达式
式中的k是比例系数，叫做静电常量。
计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。
方向：
在两点电荷的连线上，
同种电荷相斥，异种电荷相吸。
三、库仑实验：
1、装置：
库仑扭秤
2、原理：
（1）
横梁平衡
（2）使A带正电，之后取一与A、B完全相同的带正电的球C，当C靠近A时，静电力使银丝有一个扭转角，力越大扭转角度越大。
A
B
C
+
+
俯视图
F
A
B
C
+
+
俯视图
（3）改变A、C的距离看扭转程度得：
（4）改变A、C的电量看扭转程度得：
结论：
例1、下面关于点电荷的说法正确的是(　　)
A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷
B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷
C．当两个带电体的大小远小于它们间的距离时，可将这两个带电体看成是点电荷
D．一切带电体都可以看成是点电荷
带电体能否看做点电荷，和带电体的体积无关，主要看带电体的体积对所研究的问题是否可以忽略
知识链接
C
a、b两球所带异种电荷相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布较密集
l＝3r，不满足l r的要求，故不能将带电球壳看成点电荷，所以不能应用库仑定律，故F库≠
例2 、如下图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是(　　)
D
例2 、如下图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是(　　)
例3 如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°，则q2/q1为(　　)
mg
F电
FT
例4 光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电量分别为－4Q和+Q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电量和放置的位置是（ ）
A －Q，在A左侧距A为L处
B －2Q，在A左侧距A为L/2处
C －4Q，在B右侧距B为L处
D + 2Q，在A右侧距A为3L/2处
-4Q
+Q
FA
FB
FA>FB
FB
FA
FA
FB
FA=FB
同理可讨论负电荷也只能放在+Q的右侧，此时三者都平衡
题目要求使三个点电荷都处于平衡状态，现在我们先让第三个电荷平衡，看看应将它放在哪里？
此时，A、B不能保持平衡
-4Q
+Q
FA
FA
FB
FB
FA>FB
FB
FA
FA=FB
由库仑定律得：
对B
解得：q=4Q 带负电
C
例4 光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电量分别为－4Q和+Q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电量和放置的位置是（ ）
A －Q，在A左侧距A为L处
B －2Q，在A左侧距A为L/2处
C －4Q，在B右侧距B为L处
D + 2Q，在A右侧距A为3L/2处
1．下列关于点电荷的说法中，正确的是(　　)
A．带电球体一定可以看成点电荷
B．直径大于1 cm的带电球体一定不能看成点电荷
C．直径小于1 cm的带电球体一定可以看成点电荷
D．点电荷与质点都是理想化的模型
解析：点电荷与质点都是为研究问题而理想化的模型，只要其体积、形状不影响研究的问题就可以理想化，故D正确．能否看成点电荷并不是依据电荷本身的大小和形状，故A、B、C错．
D
A
2．真空中有两个点电荷Q和q，它们之间的库仑力为F，下列的哪些做法可以使它们之间的库仑力变为1.5F(　　)
A．使Q的电荷量变为2Q，使q的电荷量变为3q，同时使它们的距离变为原来的2倍
B．使每个电荷的电荷量都变为原来的1.5倍，距离也变为原来的1.5倍
C．使其中一个电荷的电荷量变为原来的1.5倍，距离也变为原来的1.5倍
D．保持电荷量不变，使距离变为原来的2/3倍
详细解析
A
4．如下图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A，B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，那么可以判定点电荷C所带电荷的电性为(　　)
A．一定是正电
B．一定是负电
C．可能是正电，也可能是负电
D．无法判断
FBA
FCA
B
5．在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如下图所示．现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为(　　)
D
6.如下图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q＞0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为(　　)
C
谢谢观看!