1.2 静电力 库仑定律 —鲁科版高中物理选修3-1课件(共26张PPT)

(共26张PPT)
1.2
静电力
库仑定律
高中物理选修3－1
第一章
静电场
一、物体带电的三种方式
1、摩擦起电：
2、感应起电：
3、接触带电：
二、
电荷守恒定律
：
电荷既不能创造，也不能消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。这个结论称为电荷守恒定律
另一表述：一个与外没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的。
复习回顾：
一
静电力与点电荷模型
（1）在研究带电体间的相互作用时，如果带电体自身的大小远小于它们之间的距离，以至带电体自身的大小、形状及电荷分布状况对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说可把带电体看作一带电的点，叫做点电荷。
均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作电电荷来处理---电荷集中在球心的点电荷。
点电荷
1.在研究带电体间的相互作用时,如果带电体本身的线度远小于它们之间的距离。带电体本身的大小,对我们所讨论的问题影响甚小,相对来说可把带电体视为一几何点,并称它为点电荷(只有电荷量,没有大小、形状)
。
2.点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象,是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型。
3.点电荷本身的线度不一定很小,它所带的电量也可以很大。点电荷这个概念与力学中的“质点”类似。
例:一个半径r1=10cm的带电圆盘,如果考虑它和d1=10m处某个电子的作用力,就完全可以把它看作________。
点电荷
一个无限大的带电平面
而如果这个电子离带电圆盘只有d2=1mm,那么这一带电圆盘又相当于____________________。
点电荷:是指这样的带电体,它本身的大小比它到其他带电体的距离小得多。这样,在研究它与其他带电体的相互作用时,可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况,把它抽象成一个几何点。
既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢
同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。
探究一、影响电荷间相互作用的因素
猜想：
实验装置
观察现象
结果分析
改变小球电量和两小球间距离
观察小球偏离竖直方向的夹角大小，对应两球间静电力的大小。
电荷之间作用力随电荷量增大而增大，随距离的增大而减小。
电荷量
间距
电荷之间作用力由哪些因素决定呢？
电荷之间作用力由哪些因素决定呢？
实验表明：电荷之间的作用力
（1）随电荷量的增大而增大
（2）随距离的增大而减少
1.F与r有关
库仑的实验
研究方法：
结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离r，从实验结果中库仑得出静电力与距离的平方成反比，即
F∝1/r2。学科网
实验装置：
扭秤
控制变量法.
库仑扭秤
库仑扭秤实验
实验装置
A
B
C
2.F与q有关
库仑的实验
结论：保持两球间的距离不变，改变两球的带电量，从实验结果中库仑得出静电力与电量的乘积成正比，即
F
∝q1q2。
二、库仑定律
1.内容：真空中两个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,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
其中K叫静电力常量k=9.0×109N·m2/C2
3.适用范围：（1）真空中；
（2）点电荷。
4.电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力。
库仑定律的说明
（1）适用范围：
①静止点电荷
点电荷（理想模型）：当带电体间距离比它们自身的大小大很多，带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们间作用力的影响可忽略不计时，可将其看作有电荷量的点(R<②均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用，r是两球心间的距离。
③公式不适用于
的情况。
（3）使用库仑定律计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性相斥、异性相吸判断方向。
（4）库仑力（静电力）具有自己独特的大小和方向，同时它也具有力的一切性质（独立性、合成和分解时遵守平行四边形定则，相互作用力）。
三、库仑定律与万有引力定律的比较
(1)库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析。
(2)库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和谐美、多样性的美。
例题：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
课堂练习：
1.把两个完全相同的小球接触后分开,两球相互排斥,则两球原来的带电情况可能是(
)
A
B
C
D
原来的其中一个带电
两个小球原来分别带等量异种电荷
两个小球原来分别带同种电荷
两个小球原来分别带不等量异种电荷
ACD
2.有三个完全相同、大小可以忽略的金属小球A、B、C，A带电量7Q，B带电-Q，C不带电，将A、B固定起来，然后让C球反复与A、B接触，最后移去C球，试问A、B间的库仑力变为原来的多少？
解：由于C在A、B间反复接触，故最终三个球的带电量必相同。
故
3.有两个半径为r的带电金属球中心相距为L(L=4r),
对于它们之间的静电作用力（设每次各球带电量绝对值相同）(
)
A.
带同种电荷时大于带异种电荷时
B.
带异种电荷时大于带同种电荷时
C.
带等量负电荷时大于带等量正电荷时
D.
大小与带电性质无关，只取决于电量
Q
Q
L=4r
解题
提醒
点电荷：
物理模型，即如果满足相互之间距离远大于带电体大小则带电体便可看做点电荷.
库仑定律的适用是什么条件？
如果存在两个以上的点电荷怎样求静电力？
实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所变化。
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。
静电力叠加原理
例：光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电量分别为－4Q和+Q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电量和放置的位置是（
）
A
－Q，在A左侧距A为L处
B
－2Q，在A左侧距A为L/2处
C
－4Q，在B右侧距B为L处
D
+
2Q，在A右侧距A为3L/2处
-4Q
+Q
FA>FB
FA=FB
同理可讨论负电荷也只能放在+Q的右侧，此时三者都平衡
题目要求使三个点电荷都处于平衡状态，现在我们先让第三个电荷平衡，看看应将它放在哪里？
此时，A、B不能保持平衡
思考题：
场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有引力场。物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做重力场。仿照电场强度的定义，你认为应该怎样定义重力场的大小和方向？重力场的方向跟正电荷的电场相似，还是跟负电荷的电场相似？
在重力场中的某一点，重力F和物体质量m之比是一定的，在不同的位置F/m是不同的，因此可以用F/m表示重力场的强弱.
g=F/m=GM地/r2
重力场方向总是指向地心，所以重力场方向跟负电荷的电场相似。组卷网