人教版高二物理选修3-1第一章静电场第2节库仑定律课件（共23张PPT）需要WPS打开
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-1第一章静电场第2节库仑定律课件（共23张PPT）需要WPS打开 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 221.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-20 12:00:14 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
高二物理选修3-1
第一章静电场
第2节库仑定律
包头市百灵庙中学
史殿斌
演示：探究影响电荷间相互作用力的因素
1.o是一个带正电的物体。把系在丝线上的带正电的小球先后挂在如图所示的P1、P2、P3等
位置，比较小球在不同位置所
受带电体的作用力的大小。这
个力的大小可以通过丝线偏离
竖直方向的角度显示出来。
2.使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，比较小球所受作用力的大小。
3.哪些因素影响电荷间的相互作用力？这些因素对作用力的大小有什么影响？
实验表明，电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。
库仑定律
1.内容：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。这个规律叫做库仑定律。电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。
2.库仑定律的条件：真空中两个静止点电荷
3．点电荷：
（1）当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷。
（2）点电荷是物理学中为了研究问题方便而提出的一种理想化物理模型，它只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实际上并不存在。
（3）正确区分点电荷与元电荷：
①元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的数值，是电荷量的最小单位，没有正、负之分。
②点电荷只是不考虑大小和形状的带电体，其带电荷量可以很大，也可以很小，但它一定是元电荷的整数倍。
库仑的实验
1.实验装置：库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。如图所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，
棒的一端是一个带电的金属小球A，
另一端有一个不带电的球B，B与A所
受的重力平衡。当把另一个带电的金
属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。
2.实验步骤：
（1）改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与距离r的关系。
（2）改变A和C的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与带电荷量q之间的关系。
3.实验结论：
（1）力F与距离r的二次方成反比，即F∝1/r2；
（2）力F与电荷量q1和q2的乘积成正比，即F∝q1q2；
4.库仑定律的表达式：
（1）式中的k叫做静电力常量，且k=9.0×109N·m2/C2，由实验测出。运算时注意单位统一。
（2）k的物理意义是：两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0×109N。 （3）库仑力和万有引力是两种不同性质的力，在微观带电粒子相互作用中静电力远大于万有引力。
（4）如果一个点电荷同时受到两个或更多的点电荷的作用力，可以根据力的合成法则求合力。
例题1：
已知氢核（质子）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。
【解析】
氢核与电子所带的电荷量都是1.6×10-19C。由库仑定律
=8.2×10-8N
由万有引力定律
=3.6×10-47N
F库/F引=2.3×1039
可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。
例题2：
真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是＋2×10-6C，求它们各自所受的库仑力。
【解析】
每个点电荷都受到其他两个点电荷的斥力，情况相同，q3共受F1和F2两个力的作用，如图所示。q1=q2=q3=q，相互距离r都相同，所以由库仑定律得
F1＝F2＝kq2/r2＝0.144N
根据平行四边形定则，合力是
F=2F1cos300=0.25N
合力的方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外。
【课堂训练】
1.下列说法正确的是（ ）
A．库仑定律适用于点电荷，也适用于一切带电体
B．根据F=kq1q2/r2，当两个电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向于无穷大
C．若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2大于q1的静电力
D．电子的电荷量是美国物理学家密立根通过油滴实验测出
D
2.两个分别带有电荷量-2Q和+3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为r/3，则两球间库仑力的大小为（ ）
A．F /54 B．F/8
C．3F/8 D．3F/2
C
3.将电量Q分为q和（Q﹣q），在距离一定时，其相互作用的库仑力最大，则q值应为（ ）
A．Q B．Q/2
C．Q/3 D．Q/4
B
4.图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q，在该三角形中心o点处固定一电量为-2q的点电荷，则该电荷受到的电场力为（ ）
A．12kq2/a2，方向由o指向C
B．12kq2/a2，方向由C指向o
C．2 kq2/a2，方向由C指向o
D．2 kq2/a2，方向由o指向C
B
5.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示。A处电荷带正电荷量Q1，B处电荷带负电荷量Q2，且Q2＝4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则（ ）
A．Q3为负电荷，且放于A左方
B．Q3为负电荷，且放于B右方
C．Q3为正电荷，且放于A、B之间
D．Q3为正电荷，且放于B右方
A
6.如图所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3的距离为q1与q2的距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比q1：q2：q3为（ ）
A．9:4:9
B．4:9:4
C．(-9):4:(-36)
D．4:9:36
C
7．如图所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量同种电荷，电荷量为Q，关于两球之间的静电力，下列选项中正确的是( )
A．等于kQ2/9r2
B．大于kQ2/9r2
C．小于kQ2/9r2
D．等于kQ2/r2
C
8．两个带同种电荷的相同金属小球(两球距离远大于小球的直径）所带电量分别为Q1和Q2，现让它们接触后再放回原处，那么它们的相互作用与原来相比（ ）
A．可能变大 B．可能变小
C．可能不变 D．以上三种都可能存在
AC
9.在卫星上可观测到高能质子和高能电子。如图所示，分别在A、B两点放置点电荷Q1＝+2×10-14C和Q2＝-2×10-14C。在AB的垂直平分线上有一点C，
且AB＝AC＝BC＝6×10-2m。
如果有一高能电子在C点处，
它所受的库仑力的大小和
方向如何？
F=8×10-21N，方向平行于AB向左
10.如图所示，直角三角形ABC中∠B=30°，点电荷A、B所带电荷量分别为QA、QB，测得在C处的某正点电荷所受静电力方向平行于AB向左，则下列说法正确的是（ ）
A.A带正电，QA:QB=1:8
B.A带负电，QA:QB=1:8
C.A带正电，QA:QB=1:4
D.A带负电，QA:QB=1:4
B
高二物理选修3-1
第一章静电场
第2节库仑定律
包头市百灵庙中学
史殿斌
演示：探究影响电荷间相互作用力的因素
1.o是一个带正电的物体。把系在丝线上的带正电的小球先后挂在如图所示的P1、P2、P3等
位置，比较小球在不同位置所
受带电体的作用力的大小。这
个力的大小可以通过丝线偏离
竖直方向的角度显示出来。
2.使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，比较小球所受作用力的大小。
3.哪些因素影响电荷间的相互作用力？这些因素对作用力的大小有什么影响？
实验表明，电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。
库仑定律
1.内容：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。这个规律叫做库仑定律。电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。
2.库仑定律的条件：真空中两个静止点电荷
3．点电荷：
（1）当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷。
（2）点电荷是物理学中为了研究问题方便而提出的一种理想化物理模型，它只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实际上并不存在。
（3）正确区分点电荷与元电荷：
①元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的数值，是电荷量的最小单位，没有正、负之分。
②点电荷只是不考虑大小和形状的带电体，其带电荷量可以很大，也可以很小，但它一定是元电荷的整数倍。
库仑的实验
1.实验装置：库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。如图所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，
棒的一端是一个带电的金属小球A，
另一端有一个不带电的球B，B与A所
受的重力平衡。当把另一个带电的金
属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。
2.实验步骤：
（1）改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与距离r的关系。
（2）改变A和C的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与带电荷量q之间的关系。
3.实验结论：
（1）力F与距离r的二次方成反比，即F∝1/r2；
（2）力F与电荷量q1和q2的乘积成正比，即F∝q1q2；
4.库仑定律的表达式：
（1）式中的k叫做静电力常量，且k=9.0×109N·m2/C2，由实验测出。运算时注意单位统一。
（2）k的物理意义是：两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0×109N。 （3）库仑力和万有引力是两种不同性质的力，在微观带电粒子相互作用中静电力远大于万有引力。
（4）如果一个点电荷同时受到两个或更多的点电荷的作用力，可以根据力的合成法则求合力。
例题1：
已知氢核（质子）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。
【解析】
氢核与电子所带的电荷量都是1.6×10-19C。由库仑定律
=8.2×10-8N
由万有引力定律
=3.6×10-47N
F库/F引=2.3×1039
可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。
例题2：
真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是＋2×10-6C，求它们各自所受的库仑力。
【解析】
每个点电荷都受到其他两个点电荷的斥力，情况相同，q3共受F1和F2两个力的作用，如图所示。q1=q2=q3=q，相互距离r都相同，所以由库仑定律得
F1＝F2＝kq2/r2＝0.144N
根据平行四边形定则，合力是
F=2F1cos300=0.25N
合力的方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外。
【课堂训练】
1.下列说法正确的是（ ）
A．库仑定律适用于点电荷，也适用于一切带电体
B．根据F=kq1q2/r2，当两个电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向于无穷大
C．若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2大于q1的静电力
D．电子的电荷量是美国物理学家密立根通过油滴实验测出
D
2.两个分别带有电荷量-2Q和+3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为r/3，则两球间库仑力的大小为（ ）
A．F /54 B．F/8
C．3F/8 D．3F/2
C
3.将电量Q分为q和（Q﹣q），在距离一定时，其相互作用的库仑力最大，则q值应为（ ）
A．Q B．Q/2
C．Q/3 D．Q/4
B
4.图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q，在该三角形中心o点处固定一电量为-2q的点电荷，则该电荷受到的电场力为（ ）
A．12kq2/a2，方向由o指向C
B．12kq2/a2，方向由C指向o
C．2 kq2/a2，方向由C指向o
D．2 kq2/a2，方向由o指向C
B
5.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示。A处电荷带正电荷量Q1，B处电荷带负电荷量Q2，且Q2＝4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则（ ）
A．Q3为负电荷，且放于A左方
B．Q3为负电荷，且放于B右方
C．Q3为正电荷，且放于A、B之间
D．Q3为正电荷，且放于B右方
A
6.如图所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3的距离为q1与q2的距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比q1：q2：q3为（ ）
A．9:4:9
B．4:9:4
C．(-9):4:(-36)
D．4:9:36
C
7．如图所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量同种电荷，电荷量为Q，关于两球之间的静电力，下列选项中正确的是( )
A．等于kQ2/9r2
B．大于kQ2/9r2
C．小于kQ2/9r2
D．等于kQ2/r2
C
8．两个带同种电荷的相同金属小球(两球距离远大于小球的直径）所带电量分别为Q1和Q2，现让它们接触后再放回原处，那么它们的相互作用与原来相比（ ）
A．可能变大 B．可能变小
C．可能不变 D．以上三种都可能存在
AC
9.在卫星上可观测到高能质子和高能电子。如图所示，分别在A、B两点放置点电荷Q1＝+2×10-14C和Q2＝-2×10-14C。在AB的垂直平分线上有一点C，
且AB＝AC＝BC＝6×10-2m。
如果有一高能电子在C点处，
它所受的库仑力的大小和
方向如何？
F=8×10-21N，方向平行于AB向左
10.如图所示，直角三角形ABC中∠B=30°，点电荷A、B所带电荷量分别为QA、QB，测得在C处的某正点电荷所受静电力方向平行于AB向左，则下列说法正确的是（ ）
A.A带正电，QA:QB=1:8
B.A带负电，QA:QB=1:8
C.A带正电，QA:QB=1:4
D.A带负电，QA:QB=1:4
B