9.2 库仑定律课件 (共22张PPT)年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

(共22张PPT)
仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而
9.2库仑定律
第九章 静电场及其应用
人教版(2019)必修 第三册
电荷之间的作用力：
（1）随距离的增大而减少；
（2）随电荷量的增大而增大
实验结论：
1.内容：
一、库仑定律
2.公式：
（静电力或库仑力）
（1）静电力常量：k＝9.0×109N.m2/C2
（2）r为两带电体的电荷中心的距离
3. 条件：真空、静止、点电荷
4. 方向：
两电荷的连线上
5. 大小：
只代入 q1 q2 的绝对值，不代“+”“-”
6. 两电荷间库仑力是一对相互作用力，等大反向。
1.概念：当带电体的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小、及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时可以看做点电荷。
二、点电荷
2.理解：
（1）是理想化的模型，实际不存在，类似质点。
（2）不能单凭带电体的形状大小判断能否看成点电荷。
很大的带电体有时可看成点电荷，
很小的带电体有时不可以看成点电荷。
元电荷：最小的电荷量。
点电荷：是只有电荷量，无大小形状的理想化模型。
全优P9 例1　关于点电荷，下列说法正确的是(　　)
A．点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体
B．点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型
C．任何带电球体，都可看作电荷全部集中于球心的点电荷
D．带电体能否看作点电荷既不取决于带电体大小也不取决于带电体的形状
D
全优P9 变式1　下列带电体可视为点电荷的是(　　)
A．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷
B．在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷
C．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷
D．带电的金属球一定不能视为点电荷
C
刻度盘与指针
带电小球C
带电小球A
细银丝
刻度
平衡小球B
三、库仑扭秤实验
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.
实验方法：控制变量法
实验步骤：
（1）探究F与r的关系
（2）探究F与q的关系
课本P8 例1、已知氢核的质量是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。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力
微观粒子间的万有引力远小于库仑力，所以在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力忽略不计。
解：氢核与电子所带的电荷量都是1.6×10-19c
B
讨论与思考
相隔一定距离的两个带电金属球，因为体积偏大而不能被视为点电荷，如果用两个金属球的球心间距离来计算库仑力，计算结果比真实值偏大、偏小还是相等？为什么
D
分析带电体的平衡问题
课本P10/5
步骤：1.确定研究对象
2.进行受力分析
3.根据平衡条件列方程求解方程
三、静电力计算：
解:由库仑定律得
由平衡条件得
又
所以
解得
全优P10 变式3　把质量为2.0 g的带负电的小球A用绝缘细绳悬挂起来，若将电荷量为Q＝4.0×10－6 C的带电小球B靠近小球A，如图所示．当两个带电小球在同一高度相距30 cm时，绳与竖直方向恰成45°角．g取10 m/s2，求：(小球A、B可看成点电荷，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2)
(1)A球所受的库仑力大小；
(2)A球所带的电荷量．
2、如图所示，用两根同样长的细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在一点。两球的质量相等，A球所带的电荷量大于B球所带的电荷量。两球静止时，悬线与竖直线的偏角分别为α和β，则
A、α > β B、α=β C、α < β　　D、不能确定
【答案】B
例:有AB两个带正电的小球,电荷量分别为Q和9Q,在真空中相距L,如果引入第三个小球C,恰好使得3个小球只在相互的静电力作用下都处于平衡状态,第三个小球应带何种电荷,应放在何处,电荷量又是多少
+
+
A
B
Q
9Q
q
C
第三个小球C应放在AB连线之间距A为 处，
电荷量为
对C由平衡条件：
对A由平衡条件：
解：小球C应带负电荷，电荷量为q，放在AB连线之间离A距离为x处
+
-
A
B
+4Q
-Q
qc
C
例题：相距为L的点电荷A、B的带电量分为+4Q和-Q，要引进第三个点电荷C，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求C电荷的电量和放置的位置？
解：设点电荷C置于B的右侧且距离B为x，带电荷为q，则
由C受力平衡FAC=FBC有：
由B受力平衡FCB=FAB有：
由上面两解得：
两同夹异
两大夹小
近小远大
规律：
四、静电力的叠加原理
（1）两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。
（2）两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。
Q2
Q1
Q3
课本P9：
【例2】真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为 的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是 ，求它们各自所受的静电力。
解:根据库仑定律，点电荷 共受到 和 两个力的作用。其中， 每两个点电荷之间的距离 r 都相同，所以
根据平行四边形定则可得
点电荷 所受的合力 的方向为 与 连线的垂直平分线向外。
每个点电荷所受的静电力的大小相等，数值均为 0.25 N，方向均沿另外两个点电荷连线的垂直平分线向外
课本P10：4.在边长立为a的正方形的每个顶点都放置一个电荷量为q的点电荷．如果保持它们的位置不变，每个电荷受其他电荷的静电力的合力是多少？　．
解：如图，假设第四个电荷q放在d点，则对角线上b点的电荷给它的库仑斥力为
a电荷和c点的电荷给它的库仑斥力大小均为
根据力的合成法则，点电荷q所受的电场力大小为
点电荷q所受的电场力方向为由b指向d
4.多个库仑力：先求出每个的再叠加。
1.大小：
一、库仑力
2.方向：
两电荷的连线上
（只代q1 q2 绝对值，不代“+、-” ）
3.两电荷间库仑力是一对相互作用力，等大反向。
1.理想化的模型，实际不存在。
2.不能单凭带电体的形状大小判断
能否看成点电荷。
二、点电荷
作业： 《课本》P10 4、5（作业本）
《全优》P11 例4、例5
P12 小练4、5
《小本》P157-158 6-10、11（实验班选做）
AC