9.2 库仑定律 课件(共29张PPT) 2024-2025学年高一物理人教版（2019）必修第三册

(共29张PPT)
第九章 静电场及其应用
库仑定律
2
1
了解库仑定律探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用
2
知道点电荷的概念，明确带电体可以看作点电荷的条件
3
理解库仑定律的内容、公式及适用条件
重点
4
理解静电力的概念，会用库仑定律进行有关计算
重点
难点
一、电荷之间的作用力　库仑的实验
电荷之间有相互作用，那么电荷之间相互作用大小有什么规律？
探究方法： 法。
实验条件 实验现象 实验结果
电荷量一定 电荷间的距离 ，偏角越小 电荷之间的作用力随着距离的____________
电荷间的距离一定 电荷量 ，偏角越大 电荷之间的作用力随着电荷量的____________
越大
控制变量
增大而减小
越大
增大而增大
深入研究：
定性得到电荷之间作用力大小与什么有关了。
两个带电体之间的静电力与它们的带电量、距离之间存在怎样的定量关系呢？
定量研究：
事实上，电荷之间的作用力与万有引力是否相似的问题早已引起当年一些研究者的注意，英国科学家卡文迪什和普里斯特利等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。不过，最终解决这一问题的是法国科学家库仑。他最先用实验证明了这一猜测是正确的。
库仑
卡文迪什
普里斯特利
遇到困难
电荷量无法直接测量
距离不便测量
微小力不易测量
库仑扭秤实验
库仑做实验的装置—库仑扭秤
平分电荷量
放大微小力
等倍改变距离
C
细银丝
平面镜
平衡小球B
带电小球C
带电小球A
灵感来自于卡文迪什扭秤
库仑扭秤实验用到的方法有 和 。
微小量放大法
控制变量法
研究方法：控制变量法
结论：
得出：
库仑扭秤实验
二、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，这个规律叫作库仑定律。这种电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。
① q1、q2指的是两带电体电荷量的绝对值；
②r指的是两点电荷间的距离；
③k叫作静电力常量，与带电体周围介质有关。真空中：k＝9.0×109 N·m2/C2 。
+
-
r
q1
q2
F
F
表达式： F＝
库仑定律
+
-
r
q1
q2
F
F
1.适用条件： ； 。
2.带电体看成点电荷的条件：带电体本身的大小 它们之间的距离。
3.点电荷是一个 ，与力学中的质点类似。
在真空中
静止点电荷
远小于
理想化模型
库仑定律
库仑定律不再适用！
+Q
+Q
r
+
+
+
+
+
+
+Q
-Q
r
-
-
-
+
+
+
+
+
-
+
[思考与讨论]
答案　不能，当r→0时电荷不能看成点电荷了。
[提炼·总结]
2.对于不能看作点电荷的带电体，不能直接应用库仑定律的公式计算静电力，但静电力仍存在。
3.对于两个半径较小的、电荷均匀分布的带电球体，电荷中心与球心重合，两球上电荷之间的距离等于两球心之间的距离。
4.对于两个半径较大的带电金属球，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，两球上电荷中心的距离并不等于两球球心间的距离，不能把金属球看成点电荷进行计算。
(1)两电荷的电荷量越大，它们间的静电力就越大。(　　)
(2)只要是体积很小的带电体就能看作点电荷。(　　)
(3)两点电荷之间的作用力是相互的，其方向相反，但电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大。(　　)
(4)只要是均匀的球形带电体，不管球的大小如何，都能看作点电荷。
(　　)
×
×
×
×
1.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，B处点电荷所受的静电力为F；移去A处点电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，则B处点电荷所受的静电力为
√
2.(2024·天津市西青区高二期末)真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球A和B(均可看作点电荷)，分别固定在两处，两球之间的静电力大小为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开C，此时A、B之间的静电力大小是
√
1.利用库仑定律计算库仑力大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可。
2.利用同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断库仑力的方向。
3.如图所示，一半径为R的绝缘球壳上均匀带有－Q的电荷，另一电荷量为＋q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为零。现在球壳上挖去半径为r(r R)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受的静电力的大小和方向分别是怎样的？
答案　
三、静电力计算
1.静电力具有力的一切性质，静电力之间可以叠加，也可以与其他力叠加。
2.非点电荷间静电力的计算；将带电体看成由很多点电荷组成，利用库仑定律和静电力叠加进行求解。
3.当多个带电体同时存在时，任一带电体同时受到多个静电力的作用，可以利用力的平行四边形定则求合力。
静电力计算注意点
4.(2023·河南豫西名校高二月考)有三个点电荷A、B、C固定于一个等边三角形的三个顶点上，已知三角形的边长为1 cm，B、C所带电荷量为qB＝qC＝＋1×10－6 C，A所带电荷量为qA＝－2×10－6 C，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，求A所受B、C两个电荷的静电力的合力F的大小、方向。
FBA
FCA
F
点电荷B、C对点电荷A的静电力大小相等
如图所示，A受到大小相等的两个静电力，且两静电力夹角为60°，合力
方向沿∠BAC的角平分线。
针对训练　(2024·杭州市东方中学高二期末)在边长为a的正方形的每一顶点都放置一个电荷量大小为q的点电荷，点电荷的正负如图所示。如果保持它们的位置不变，则位于A点的点电荷受到其他三个电荷的静电力的合力大小是
√
F2
F3
F1
库仑定律
库仑的实验
电荷之间的作用力
静电力计算
点电荷
库仑定律
库仑定律的简单应用