第九章 第2节库仑定律--人教版高中物理必修第三册教学课件(共20张PPT)

(共20张PPT)
第九章 静电场及其应用
第2节 库仑定律
新知导入
【提出问题】 用毛皮摩擦橡胶棒，靠近易拉罐，会发生什么现象？电荷之间相互作用力的大小与什么因素有关呢？
新知讲解
一、定性实验探究
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。
【视频】探究实验。
【提出问题】
问题1.带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？
【答案】随着距离增大而减小。
问题2.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？
【答案】作用力会随着电荷量增大而增大，或是电荷量减小而减小。
问题3.电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？
【答案】与带电体的电荷量及电荷间的距离有关。
新知讲解
二、定量实验探究
问题1.本实验用到的探究方法是？
【答案】控制变量法。
问题2.在库仑那个年代，还不知道怎样测量物体所带电荷量，甚至连电荷量的单位都没有。那么怎样改变小球所带电荷量？
【答案】利用完全相同导体接触后均分电量来改变电荷量。
问题3.如果两个摆球形状完全相同，电荷量可能如何分配？
【答案】平均分配电荷量。
新知讲解
【视频展示】探究电荷间的库仑力与小球之间距离及小球所带电荷量之间的关系。
新知讲解
三、库仑定律的理解
【提出问题】
问题1.库仑定律的表达式？库仑定律的适用条件？
【答案】 ；真空中的点电荷。
问题2.比例系数k的数值及单位？
【答案】k=9.0×109N·m2/C2
问题3.静电力的方向如何判断？在使用库仑定律进行计算时，电荷量是否需要带入正负号？
【答案】沿着两电荷连线，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；不需要。
新知讲解
典例探究
【例题1】 在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10-11 m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。
例题分析 根据题目中给出的数据直接计算静电力和万有引力再进行比较。
例题解答
根据库仑定律，它们之间的静电力
根据万有引力定律，它们之间的万有引力
新知讲解
则
故氢原子核与电子之间的静电力是万有引力的2.3×1039倍。
典例探究
【变式训练1】某同学发现万有引力和库仑力的表达形式高度相似，于是他做了以下思考，其中正确的是（　　）
A．这两种力都是吸引力
B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许精确地测出了引力常量
C．库仑发现了库仑定律，并精确地测出了元电荷的数值
D．根据公式 可知，当两带电物体的距离趋近于r时，库仑力和万有引力都将趋向无穷大
答案 B
【例题2】真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是2.0×10-6 C，求它们各自所受的静电力。
例题分析 先根据库仑定律求解任意两个点电荷之间的库仑力，然后根据平行四边形定则求解它们各自所受的库仑力的合力。
例题解答 三个点电荷带电荷量均为q，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q3所受的合力F的方向沿q1 与 q2 连线的垂直平分线向外。
典例探究
拓展问题 1：如果保证q1、 q2不动，在q1、 q2连线的中垂线上移动q3并远离q1、 q2 ，则 q3受力大小如何变化？在什么条件下可以将q1、 q2 看成一个电荷量为（q1+q2）的点电荷？
【答案】变小；当q3距离q1、 q2连线无穷远时可以将q1、 q2 看成一个电荷量为（q1+q2）的点电荷
典例探究
【变式训练2】 如图所示，A、B、C是光滑绝缘水平桌面上位于同一圆周且等间距的三点，现在这三点分别放置完全相同的带电量为-q的金属小球，同时在圆心O处放置一个带电量为+Q的小球，已知所有小球均可看作点电荷且均处于静止状态，则Q与q的比值为（　　）
A． B． C． D．3
答案 B
典例探究
课堂练习
1．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，点电荷其实就是体积最小的带电体
B．根据，当两个带电体间的距离趋近于零时库仑力将趋向无穷大
C．带电荷量分别为 Q和Q的点电荷A、B相互作用时，A受到的静电力是B受到的静电力的3倍
D．库仑定律的适用条件是：在真空中静止的点电荷
答案 D
2．如图所示，用绝缘细线悬挂的两个带电小球A、B（可视为点电荷）处于静止状态，电荷量分别为、，间距为L。则B对A的库仑力为（　　）
A．，方向由A指向B B．，方向由B指向A
C．，方向由B指向A D．，方向由A指向B
答案A
课堂练习
3．如图所示，真空中两个半径为a的金属球固定在绝缘支架上，两球心之间的距离r=4a，将它们分别带上电荷量为q的异种电荷，静电力常量为k。则关于两球之间库仑力大小的说法，正确的是（　　）
A．等于 B．等于
C．大于 D．介于和之间
答案 D
课堂练习
4．在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关。他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的减小而增大，随其所带电荷量的增大而增大。
（1）此同学在探究中应用的科学方法是 （选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”）。
（2）若A、B带电荷量分别为+Q和﹣3Q，开始相距为r时，它们间库仑力的大小为F，将两小球相互接触后将其距离变为，则两球间库仑力的大小为 。
答案 控制变量法，
课堂练习
5．甲、乙两个带有同种电荷的小球，套在固定的光滑绝缘的圆弧杆上，处于平衡状态，已知甲离最低点较近些，如图所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．甲球带电量一定大于乙球带电量
B．甲球的荷质比一定大于乙球的荷质比
C．甲球质量一定大于乙球质量
D．甲球质量一定小于乙球质量
答案 C
课堂练习
课堂小结
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。
二、库仑定律公式：
谢谢大家