教科版 选修3-1 第一章 静电场 2. 库仑定律?课件40张PPT

(共40张PPT)
1.2库仑定律
同种电荷相互排斥
异种电荷相互吸引
猜想：电荷之间相互作用力的大小与哪些因素有关？
探究：影响电荷间相互作用力的因素？
实验表明：电荷之间的作用力
（1）与带电量有关（2）与距离有关
阅读书本P6-库仑定律思考：
1、什么叫点电荷，为什么说点电荷是理想模型。
2、是谁通过实验研究确定电荷之间相互作用规律的。
3、库仑定律的内容是什么？
4、库仑定律的适用条件是什么？
5、电荷之间的相互作用力叫什么？
库仑(Coulomb
1736~1806):
法国物理学家；
1785年，库仑定律
库仑扭秤构造
平衡小球(不带电）
细银丝
带电小球C
带电小球A
刻度盘与指针
研究方法：
1、F与r的关系(q不变）
控制变量法
2、F与q的关系（r不变）
式中的k是比例系数，叫做静电力常量。通过实验测定其值为:
库仑定律与万有引力定律的比较：
定律
公式
公式适用范围
共同点
不同点
影响大小的因素
库仑
定律
只有引力
①都与距离的平方成反比。
②都有一个常数。
万有
引力
定律
点电荷
质点
有引力，也有斥力。
Q1、Q2、r
M、m、r
例1：已知氢核（质子）质量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5.3×10-11
m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。（电子带电量-1.6×10-19c）
可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。另外,二者的性质也不同。
多个点电荷的问题
F2
q0
q2
r02
q1
r01
F1
F
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改变。因此两个或两个以上点电荷某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。
库仑力的矢量叠加原理：
【例题2】：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50
cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是
+2
×
10-6
c,求
它们所受的库仑力。
q1
q2
q3
F2
F1
F
30°
板书
规律
库伦定律
条件：真空
点电荷
（理想模型）
静电力（矢量合成）
静电力常量：k=9.0X109Nm2/c2
副板书：
体积
点电荷
大小
温度
真空
R
q
练习1
两个半径相同的金属小球其球心间距r远远大于球半径R，带电荷量之比为1：7，两者相互接触后再放回原来位置上，则相互作用力可能为原来的（
）
A.
4/7
B.
3/7
C.
9/7
D.
16/7
C
D
思维严密，考虑多种情况
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F=kq1q2/r2，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．带电量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到的静电力的3倍；
D．库仑定律的适用条件是：真空和点电荷。
当堂训练
当堂训练
2、三个相同的金属小球a、b和c，原来c不带电，而a和b带等量异种电荷，相隔一定距离放置，a、b之间的静电力为F
。现将c球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的库仑力将变为（
）。
A．F/2
B．F/4
C．F/8
D．3F/8
当堂训练
当堂训练
C
C
B
+q
A
-q
r
B
A
r
所以：
练习2
若上题中将点电荷q1和q2变成一根均匀带电直棒，带电量为（
q1+q2
），此棒对q3的作用力方向如何？
任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的
例3
在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电荷量为+Q，B带电荷量为-9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态。则C应带什么性质的电荷，电荷量为多少？
A
B
三个点电荷平衡规律:
共线，同夹异，大夹小，近小远大
例4
光滑绝缘水平面上带电小球A、B质量分别为m1=2g，m1=1g，它们的电荷量相等，q1=
q2=10-7C。A球带正电，B球带负电。现在水平恒力F1向右作用于A球，这时A、B一起向右运动，且保持距离d=0.1m不变。试问：F1多大？它们如何运动？
F1
A
B
注意力、电模型的类比、迁移！！
练习3
两小球用等长的绝缘细线悬挂于同一点O，两小球因带同号电荷而使球b悬线竖直地靠在墙上，a球被推开一定角度而平衡。今令其失去部分电量，结果θ角变小后又重新平衡，则关于悬线对a球的拉力大小变化情况为（
）
A.一定增大
B.一定减小
C.一定不变
D.无法确定
θ
b
a
O
C
练习4
在竖直放置的半径为R的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一点电荷。现将质量为m、电荷量为+q的小球从半圆的水平直径端点A静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力，则置于圆心处的点电荷带什么电？电量大小为多少？
O
A
B
两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5×10?5
C的正电时，相互作用力为F1
，当它们分别带+1.5×10?5
C和?1.5×10?5
C的电量时，相互作用力为F2
,
则（
）
A．F1
=
F2
B．F1
＜F2
C．F1
＞
F2
D．无法判断
1.0m
0.3m
难点突破
★我们收获了多少？
1.库仑定律的内容和表达式及适用条件
真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
2.表达式：
3.点电荷理想模型的建立
4.库仑实验的方法：控制变量法
库仑定律
内容：真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。
表达式：
适用条件：
真空中(静止)点电荷
q1
+
+
q2
7.三个自由的点电荷只受库仑力的平衡规律
例：a、b两个点电荷，相距40cm，电荷量分别为q1和q2，且q1=9q2，都是正电荷；现引入点电荷c，这时a、b、c三个电荷都恰好处于平衡状态，试问：点电荷c的性质是什么？电荷量多大？它放在什么地方？
两同夹一异、两大夹一小、近小远大
q1
q3
三个自由的点电荷只受库仑力的平衡规律
如图所示，三个点电荷q1、q2、q3，固定在一直线上，q2与q3距离为q1与q2距离的2倍，每个点电荷所受静电力的合均为零，由此可以判定，三个点电荷的电荷量之比q1：q2：q3为（
）
A.-9:4:(-36)
B.9:4:36
C.-3:2:(-6)
D.3:2:6
两同夹一异、两大夹一小、近小远大
q2
A
用绝缘丝线悬挂一质量为m的带电小球B,放置在电荷量为+Q的小球A附近.如图所示,A、B两球在同一水平面上相距S,丝线与竖直方向夹角θ=37o,
A、B两带电球可看成点电荷。试求
(1)丝线拉力
(2)A、B两球之间的静电力
(3)
B球所带电荷的性质
(4)
B球的电荷量的大小
+
+
+
+
+
+
A
B
θ
一根置于水平面上的光滑玻璃管（绝缘体），内部有两个完全一样的弹性金属球A、B，带电荷量分别为9Q和-Q，从图所示的位置由静止开始释放，问两球再经过图中位置时，两球的加速度是释放时的几倍？
B
A
课堂训练
1、关于点电荷的下列说法中正确的是：
A
.真正的点电荷是不存在的．
B
.点电荷是一种理想模型．
C
.足够小的电荷就是点电荷．
D
.一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计
√
√
√
课堂训练
2、下列说法中正确的是：(
)
　　A
.点电荷就是体积很小的电荷．
　　B
.点电荷就是体积和带电量都很小
的带电体．
　　C
.根据
可知，当r
0时，F
∞
　　D
.静电力常量的数值是由实验得到的．
D
课堂训练
3、
三个相同的金属小球a、b和c（可视为点电荷），原来c不带电，而a和b带等量异种电荷，相隔一定距离放置，a、b之间的静电力为F
。现将c球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的静电力将变为（
）。
A．F/2
B．F/4
C．F/8
D．3F/8
C
课堂训练
4、两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5×10?5
C的正电时，相互作用力为F1
，当它们分别带+1.5×10?5
C和?1.5×10?5
C的电量时，相互作用力为F2
,
则（
）
A．F1
=
F2
B．F1
＜F2
C．F1
＞
F2
D．无法判断
B
5.库仑力(静电力)
与万有引力
(1)两种力都与距离的二次方成反比
(2)两种力都与和作用力有关的物理量的乘积成正比.
(3)两种力的方向都在两物体的连线上.
(1)描述了两种作用.(性质不同)
(2)力的大小与相关的物理量不全相同;
(3)静电力可以是引力,也可以是斥力,
(4)常量不相同
相同点
不同点
库仑力与电荷量有关,万有引力与质量有关
库仑力是由于物体带电引起的作用,
万有引力是由于物体具有质量引起的作用.
万有引力只能是引力.
三
巩固训练
1、如图A、B、C三只相同的导体球，架在绝缘支架上，已知A球带有正电荷，B、C两球不带电。问：
（1）如何使B、C两球都带有正电？
（2）如何使B、C两球都带有负电？
（3）如何使B、C两球带上异种等量的电荷？
A
B
C
3、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：（－36）
B、9：4：36
C、
（－3）：2：6
D、3：2：6
3、如图所示，用两根同样长的细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在一点。两球的质量相等，A球所带的电荷量大于B球所带的电荷量。两球静止时，悬线与竖直线的偏角分别为α和β，则(
)
A、
α>β
B、
α=β
C、
α<β
A
B
α
β
4、如图所示,
真空中两个相同的小球带有等量同种电荷,
质量均为0.1g.
分别
用10cm长的绝缘细线悬挂于绝缘天花板的同一点,
当平衡时B球偏离竖直方向600,
A球竖直悬挂且与墙壁接触.
求：
(1)
每个小球的带电量;
(2)
墙壁受到的压力;
(3)
每条细线的拉力.
谢谢