1.2 库仑定律 课件(共39张PPT)

(共39张PPT)
第一章 静电场的描述
粤教版 必修三
第二节 库仑定律
知识回顾
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同种电荷相互排斥
异种电荷相互吸引
物理学上，把静止电荷之间的相互作用力称为静电力。
影响静电力的因素有哪些？
探究影响静电力的因素
影响带电体间相互作用力的因素有哪些？
1、问题的提出
怎样简化这些因素，方便进行实验探究？
电荷量？q1？q2 ？
距离r
介质？
大小形状？
电荷分布？
√
能忽略其影响吗？
√
真空
q
q
L=30r
r
r
q
q
忽略带电体大小、形状引起的电荷分布影响
点电荷
建构模型
质点模型
点电荷模型
类比
2、模型的构建
探究影响静电力的因素
带电体自身的大小远小于它们之间的距离
q
q
L=3r
r
r
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
探究影响静电力的因素
影响带电体间相互作用力的因素有哪些？
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离 r 的关系
电荷量？q1？q2 ？
距离r
介质？
大小形状？
电荷分布？
√
点电荷
√
真空
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
思考：
（1）研究静电力大小与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系，需要用到什么物理思想？
3、实验探究——定性探究
F
研究：
（1）电荷量q不变，改变距离
（2）距离r不变，改变电荷量
控制变量法
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定性探究
实验结论：
当两带电体电荷量一定时，距离减小，静电力增大。
当两带电体距离一定时，电量增加，静电力增大。
F
之前我们学习了什么力也是随距离的减小而增大？
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
遇到困难
距离不易测量
没有量度电荷量的单位
微小力不易测量
请思考一下，看看你有没有好的方法来解决这些困难？
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
C
微小力不易测量突破方法
细银丝
平面镜
平衡小球B
带电小球C
带电小球A
库仑扭秤
放大思想
转化思想
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
等倍改变距离
C
距离不易测量
突破方法
细银丝
平面镜
平衡小球B
带电小球C
带电小球A
库仑扭秤
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
均分思想
没有量度电量的单位突破方法
++
++
C
A
++
++
C
A
++
D
A
+
+
D
A
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
突破方法
力的测量由间接改进为直接、更精密仪器测量
等倍改变距离
逐次用另一相同且不带电的金属圆片与A接触，电量均分
++
++
C
A
++
++
C
A
++
D
A
+
+
D
A
想一想：
如何改变金属圆片A的电量？
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
突破方法
力的测量由间接改进为直接、更精密仪器测量
等倍改变距离
均分思想
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
（1）电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
（1）电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系
r/cm 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00
M/g 0.009 0.010 0.013 0.018 0.024 0.033
实验数据
/ 1.000 1.235 1.563 2.041 2.778 4.000
F/N 0.88 0.98 1.27 1.76 2.35 3.23
（1）电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系
在误差允许的范围内，电荷量q不变，电荷间静电力与距离的平方成反比。
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
/
F/N
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
（2）距离r不变，探究作用力F与电荷量q的关系
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
（2）距离r不变，探究作用力F与电荷量q的关系
在误差允许的范围内，距离r不变，电荷间静电力与电荷量的乘积成正比。
q
M/g 0.020 0.009 0.004 0.002
q
F/N 1.96 0.88 0.39 0.20
/
F/N
探究电荷间的相互作用力与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系
实验结论：
3、实验探究——定量探究（库仑扭秤）
（1）电荷之间的作用力F与距离r的二次方成反比；
（2）电荷之间的作用力F与q1和q2的乘积成正比；
库仑定律
电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。
1. 内容：
2. 表达式：
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 叫做静电力常量，
国际单位制中，k =9.0×109N·m2/C2
库仑定律
（1）适用条件：适用于计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力。
3. 理解
两个半径为R 的金属球，球心间距离为r＝3R，带电荷量均为q，它们之间的库仑力 ，对吗？
F <
F >
想一想
库仑定律
（1）适用条件：适用于计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力。
（2）相互作用力的方向：点电荷的电性有正负之分，计算静电力用所带电量的绝对值进行计算，再根据电荷的电性来判断是吸引力还是斥力。
（3）当一个点电荷受到多个点电荷的作用时，可以根据力的独立作用原理并通过力的合成求出合力。
3. 理解
库仑定律
（3）当一个点电荷受到多个点电荷的作用时，可以根据力的独立作用原理并通过力的合成求出合力。
+
A
B
C
+
—
F斥
F引
例题
氢原子由一个质子和一个电子组成。根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径m。已知质子的质量，电子的质量，万有引力常量为/
（1）电子受到质子的静电力和万有引力的大小。
（2）在研究微观物质的相互作用力时，在库仑定律和万有引力定律中，哪一种力可以被忽略呢？请说明理由。
氢原子中电子与质子的静电力远远大于万有引力，故研究微观带电粒子的相互作用时，经常忽略万有引力
思考与讨论
通过以上对静电力和万有引力的研究讨论，请比较库仑定律和万有引力定律有哪些相似和不同之处？
相似处
分别跟电荷量的乘积
和质量的乘积成正比
都跟距离的平方成反比
不同处
静电力有吸引和排斥力，万有引力只有吸引力
静电力是带电体间的作用，万有引力是任何两个物体间的作用
1．如图所示，在同一直线上有两个相距 的点电荷A、B，A带电量为 ，B带电量为 ，现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷都处于平衡状态，则点电荷C应带什么性质的电？放于何处？所带的电荷量为多少？
课堂练习
+Q
-9Q
三个自由点电荷的平衡问题
C
A
B
问题1：三球平衡，C球带正电还是负电？
C
A
B
C
A
B
若C带正电，A、B不能平衡
两侧是同种电荷，中间是异种电荷
结论1：两同夹异
三个自由点电荷的平衡问题
问题2：A和B、C电荷量的大小关系？
C
A
B
r1
r2
qc
qA
qB
C
FBC
FAC
FAB
FCB
B
两侧电荷量大，中间电荷量小
结论2：两大夹小
三个自由点电荷的平衡问题
C
A
B
r1
r2
qc
qA
qB
问题3：r1、r2与B、C的电量关系？
FCA
FBA
A
中间电荷靠近两侧电荷量较小的那个
结论3：近小远大
三个自由点电荷的平衡问题
“三点共线” —— 三个点电荷分布在同一直线上；
“两同夹异” —— 正负电荷相互间隔；
“两大夹小” —— 中间电荷的电荷量最小；
“近小远大” —— 中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
三个自由点电荷的平衡问题
三个自由点电荷平衡的规律：
1．如图所示，在同一直线上有两个相距 的点电荷A、B，A带电量为 ，B带电量为 ，现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷都处于平衡状态，则点电荷C应带什么性质的电？放于何处？所带的电荷量为多少？
课堂练习
三个自由电荷平衡的规律：三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大。
+Q
-9Q
－
课堂练习
(2)设C 所在位置与A 的距离为r，则C 所在位置与B 的距离为L+r,设C 的电量为q
1．如图所示，在同一直线上有两个相距 的点电荷A、B，A带电量为 ，B带电量为 ，现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷都处于平衡状态，则点电荷C应带什么性质的电？放于何处？所带的电荷量为多少？
(3)对点电荷A，其受力也平衡，则
+Q
-9Q
－
r
L