物理人教版（2019）必修第三册9.2库仑定理（共40张ppt）

(共40张PPT)
博学睿思 自强不息
明德崇礼 止于至善
库仑定理
知识回顾：
1、自然界中存在着两种电荷，
即： 与 。
正电荷
负电荷
2、同种电荷相互 异种电荷相互____
排斥
吸引
3、起电方法：
起电、 起电、 起电
摩擦
感应
接触
4、电荷守恒定律
1.摩擦起电
实质：使电子从一个物体转移到另一个物体。
近端感应异种电荷，远端感应同种电荷
实质：电荷从物体的一部分转移到另一部分。
2.感应起电
3.接触起电
电荷均分原理
实质:电荷从一个物体转移到另一个物体。
条件:两个物体形状和大小完全相同
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？
1、可能跟电荷电量有关
2、可能与两个电荷间的距离有关
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.
结论：
历史回顾
片段二：1772年，英国物理学家卡文笛许遵循普利斯特利的思想以实验验证了电力平方反比定律
“辛路”历程
1.F与r有关
库仑的实验
研究方法：
保持两球上的电量不变，改变两球之间距离实验中库仑得出静电力与距离的平方成反比即 F∝1/r2
2.F与q有关
保持两球间距离不变，改变两球带电量库仑得出静电力与电量乘积成正比,即 F ∝q1q2
控制变量法
库仑扭秤实验
细银丝
平衡小球
带电小球
带电小球
平面镜
伟大之处：
两次放大微小力
库仑扭秤
1、器材组成：
细银丝、绝缘架、带电的金属小球A和C、不带电的小球B
2、实验原理：
A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系
一、库仑的实验——库伦扭秤
3、实验方法：控制变量法
4、实验步骤：
探究F与r的关系：
1）把另一个带电小球C插入容器并使它靠近A时，记录扭转的角度可以比较力大小
2)改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与r的关系
探究F与q的关系：
改变A和C的电量q1、q2，记录每次悬丝扭转的角度便可找出F与q1q2的关系
实验结论：库仑定律
当电量不变时，F与距离r的二次方成反比
F∝1/r2
当之间距离不变时，F与q1、q2的乘积成正比 F∝q1q2
1、内容：真空中两个静止的点电荷的相互作用力跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
2、表达式：
k叫静电力常量 k=9.0×109N·m2/C2
二、库仑定律
3、注意：
1）计算时q1、q2只代入大小
“+”、“-”号不要代入
2）库仑定律只能计算力的大小 ，方向在其连线上，还需进一步通过同种电荷排斥，异种电荷吸引来确定
3)求两个以上的点电荷间的相互作用力时，遵循单独叠加原则
力的作用有相互性，q1、q2可不等，F必相等
库仑力的方向：在它们的连线上。
同种电荷
异种电荷
4、适用范围：真空、静止、点电荷
想一想：
通过与质点相类比，什么样的情况下可以将带电体看成是点电荷呢？
2）点电荷：是一种理想化的模型
5、点电荷： 1）点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小 、分布对它们之间的作用力可以忽略不计时
这样的带电体就可以看成点电荷
点电荷
带电体有时可
以看做点电荷
物体有时可
以看作质点
就像
带电体的形状和大小对相互作用力的大小可以忽略，那么带电体可以看作一个点，称为点电荷。
例:一个半径r1=10cm的带电圆盘,如果考虑它和d1=10m处某个电子的作用力,就完全可以把它看作________.
点电荷
一个无限大的带电平面
而如果这个电子离带电圆盘只有d2=1mm,那么这一带电圆盘又相当于____________________.
1.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，而看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可忽略不计
ABD
体积和带电量都很小的带电体就可以看成点电荷
根据 可知，当r ∞时，
F 0
根据 可知，当r 0时，
F ∞
×
×
√
2.氢原子中，原子核只有1个质子,核外只有1个电子,它们之间距离 r = 5.3×10-11 m 求氢原子核与电子之间的库仑力F电及它们之间的万有引力F引 ？(质子的质量为1.67×10-27kg电子的质量为9.1×10-31kg）
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。
+
+
+
+
+
+
A
B
θ
3.用绝缘丝线悬挂一质量为m的带电小球B,放置在电荷量为+Q的小球A附近.A、B两球在同一水平面上相距S,丝线与竖直方向夹角θ=37o, A、B两带电球可看成点电荷。
1)丝线拉力
2)A、B两球之间的静电力
3)B球所带电荷的性质
4)B球的电荷量的大小
1.25mg
0.75mg
正电荷
4.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 ,求q3受到的库仑力？
q1
q2
q3
F1
F
30°
F2
F=0.25 N
点电荷 q3 所受的合力 F 的方向为 q1 与 q2 连线的垂直平分线向外
+Q
+Q
r
+
+
+
+
+
+
+Q
-Q
r
-
-
-
+
+
+
5.在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电荷量为+Q，B带电荷量为-9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态。则C应带什么性质的电荷，电荷量为多少？
A
B
三个点电荷平衡规律:
共线，同夹异，大夹小，近小远大
库仑定律与万有引力定律的比较：
定律
公式
公式适用范围
共同点
不同点
影响大小的因素
库仑
定律
与两个物体质量有关，只有引力。
①都与距离的平方成反比。
②都有一个常数。
万有
引力
定律
点电荷
质点
与两个物体电量有关，有引力，也有斥力。
Q1、Q2、r
M、m、r
6.三个相同的金属小球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
7.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
B
一个定律：
库仑定律
一个模型：
理想化模型
一个公式：
一种物理实验方法：
控制变量法
一种物理研究进程：
定性研究
定量研究
小结
F1
a
b
c
+
-
F2
F3
F4
+
8.三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
光滑绝缘水平面上带电小球A、B质量分别为m1=2g，m1=1g，它们的电荷量相等，q1= q2=10-7C。A球带正电，B球带负电。现在水平恒力F1向右作用于A球这时A、B一起向右运动，且保持距离d=0.1m不变。试问：F1多大？它们如何运动？
F1
A
B
9. 两小球用等长的绝缘细线悬挂于同一点O，两小球因带同号电荷而使球b悬线竖直地靠在墙上，a球被推开一定角度而平衡。今令其失去部分电量，结果θ角变小后又重新平衡则关于悬线对a球的拉力大小变化情况为
A.一定增大
B.一定减小
C.一定不变
D.无法确定
θ
b
a
O
C
10.在竖直放置的半径为R的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一点电荷。现将质量为m、电荷量为+q的小球从半圆的水平直径端点A静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力，则置于圆心处的点电荷带什么电？电量大小为多少？
O
A
B
11.在北方的冬天，如果天气干燥，我们会听到“噼啪”声，还会看到电火花；当我们用手去拉车门或把手时也会有触电的感觉，这种现象我们叫静电现象．
阅读教材并回答静电现象是如何产生的
我们身穿毛衣，整天不停地活动，使得毛衣与衬衫之间、衬衫与皮肤之间不停地摩擦，摩擦会使衣服和我们的身体带上电荷。
到了晚上脱毛衣时，一些正电荷和负电荷会发生中和，产生放电现象。于是，我们就听到“噼啪”声，看到一闪一闪的电火花。
防雷 知识 措施
“你们知道吗，男孩遭雷击概率超过女孩。”
防雷专家此语一出，台下的孩子们全都张大了嘴巴，女孩们一听全乐了，男孩子则不服气地问为什么这么说。
专家解释说，人体都有静电场，静电场所产生的电压越高，越容易遭到雷击，男孩和女孩生理结构存在不同，导致其静电压存在一定差异，一般来说男孩静电压1000，高于女孩的800，因此男孩遭雷击概率超过女孩。
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
1、如图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C处于平衡状态？此时对C的电性及电量q有无要求？
1.应放在ＡＢ的连线上距离Ａ右侧３ｒ／５处，Ｃ电荷正负都可以，电量大小任意）
+
+
9Q
4Q
（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？
+
+
9Q
4Q
-
QC
答案:应放在ＡＢ的连线上距离Ａ右侧３ｒ／５处，电荷Ｃ必须是负３６Ｑ／２５电荷
动动手：
（３）如果A和B是自由的，而Ｂ电荷变为负４Ｑ，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？
+
－
9Q
－4Q
＋
QC
A
B
应放在ＡＢ连线上距离Ｂ右侧２ｒ处，电荷Ｃ应带正３６Ｑ