人教版（2019）必修第三册 9.2 库仑定律 课件(共19张PPT)

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高一物理必修三
9.2 库仑定律
带电体之间相互作用力的性质与生活中常见的压力、弹力、重力等都不一样，如图，带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、 P2、P3等位置。带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？
（2）电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？
（1）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？
控制变量法
电荷之间的作用力与万有引力是否具有相似的形式呢？是否也满足“平方反比”的规律呢？最终解决这一问题的是法国科学家库仑。
（1）带电体C与小球间的作用力会随距离的减小而增大；
（2）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力也会增大或减小；
结论:
法国物理学家库仑利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量和距离的关系。
平衡小球B
细银丝
带电小球C
带电小球A
刻度盘与指针
类似于
卡文迪什
的扭秤
控制变量法
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的大小。
(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q1、q2的关系
在库仑那个时代，还不知道怎么样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，又怎么样做到改变A和C的电荷量呢？
A
C
Q
A
电量均分
A
C
Q
A
D
2
Q
条件：
大小、形状、材料完全相同的小球
结论：
1.当电量不变时，F与距离r的二次方成反比 F∝
2.当之间距离不变时,F与 的乘积成正比 F∝
一、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。
电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力。
什么是点电荷呢？
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它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作一个带电的点，叫作点电荷。
（1）点电荷是一个理想化的模型，类似于力学中的质点，实际上是不存在的。
（2）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,一般也可以当作点电荷来处理---电荷集中在球心的点电荷。
1.下列对点电荷的理解正确的是(　　)
A．体积很大的带电体都不能看作点电荷
B．只有体积很小的带电体才能看作点电荷
C．只要是球形带电体，无论球多大，都能看作点电荷
D．当两个带电体的形状和大小对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体都能看作点电荷
D
2.关于元电荷和点电荷的说法正确的是(　　)
A．元电荷就是点电荷
B．质子就是元电荷
C．点电荷一定是电荷量很小的电荷
D．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理
D
比例系数 k 叫静电力常量，国际单位制中，k = 9.0×109N·m2/C2
计算时只代电荷量的绝对值；
需通过同种电荷相斥、异种电荷相吸来判断库仑力的方向。
一、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。
比例系数 k 叫静电力常量，k = 9.0×109N·m2/C2
2、适用条件：
①真空中
②静止的
③点电荷或均匀带电球体
1、公式：
3.关于库仑定律，下列说法正确的是(　　)
A．库仑定律适用于点电荷，体积很大的带电体都不能看作点电荷
B．根据库仑定律，当两个带电体间的距离r→0时，库仑力将趋向无穷大
C．库仑定律和万有引力定律的表达式很相似，它们都是与距离平方成反比的定律
D．静电力常量k的值为9.0×108 N·m2/C2
C
同种电荷电荷分布在金属球外侧
异种电荷电荷分布在金属球内侧
思考：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位置的点电荷？
+Q
+Q
L=4r
+
+
+
+
+
+
+Q
-Q
L=4r
-
-
-
+
+
+
不是均匀的
库仑定律是否适用于适用于r=0的情况
二、静电力的性质与计算
根据库仑定律，两个电荷量为 1 C 的点电荷在真空中相距 1 m 时，相互作用力是 9.0×109 N。差不多相当于一百万吨的物体所受的重力！可见，库仑是一个非常大的电荷量单位，我们几乎不可能做到使相距 1 m 的两个物体都带 1 C 的电荷量。
通常，一把梳子和衣袖摩擦后所带的电荷量不到百万分之一库仑，但天空中发生闪电之前，巨大的云层中积累的电荷量可达几百库仑。
1.库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。
2.对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。
3.库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。
4.库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
万有引力定律 库仑定律
不同点 只有引力 既有引力又有斥力
天体间表现明显 微观带电粒子间表现明显
都是场力 万有引力场 电场
公式
条件 两质点之间 两点电荷之间
1. 库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析。
2. 库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和谐美和多样美。
3．微观带电粒子间的万有引力远小于库仑力．在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略．
4.A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷．当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，Q所受的静电力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，则Q所受的静电力为(　　)
A．－ B. C．－F D．F
B
5.两个半径为R的带电金属球带同种电荷，电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小F满足关系式(　　)
C
再见