2020-2021学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册：2库仑定律课件（28张 张PPT）

(共28张PPT)
2.
库仑定律
1.悬绳为什么发生了偏转？
2.当棉球的位置发生变化时，悬绳的偏转程度也发生了变化，你发现什么规律？
知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法。
1.了解点电荷模型。
（物理观念）
2.掌握库仑定律及应用，明确库仑定律及适用条件。
（物理观念）
3.通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。（科学思维）
4.能够解决库仑力作用下的带电体的受力平衡问题。（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
结论：
1.带电量越大，偏角越大，力越大；带电量越小，力越小。
2.距离越近，偏角越大，力越大；距离越远，力越小。
小球受力示意图
T
G
F
偏角越大，力越大
α
二、库仑的实验
(一)
法国物理学家库仑利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量和距离的关系。
1、实验装置：库仑扭秤
2、器材组成：细银丝、绝缘架、带电的金属小球A和C、不带电的小球B
想一想：B球的作用是什么呢？
使A球在水平面内平衡
探究F与q的关系：
改变A和C的电量q1、q2，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与q1、q2的关系
在库仑那个时代，还不知道怎么样测量
物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都
没有，又怎么样做到改变A和C的电荷量呢？
A
C
A
电量均分
A
C
A
D
条件：大小、形状、材料完全相同的小球
1.当电量不变时，F与距离r的二次方成反比
F∝
2.当距离不变时,F与
的乘积成正比
F∝
结论：
三、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。
电荷间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力。
2.库仑定律的表达式
式中的k是比例系数，叫做静电力常量。
3.适用范围：
（1）真空中
（3）点电荷
②点电荷是一种理想化的物理模型。
①看成点电荷的条件：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫作点电荷。
【类比】点电荷类似于力学中的质点
（2）静止的
注意：是否可将带电体看作点电荷不是看它本身的尺寸大小。
如：一个半径是10cm的带电圆盘，如果考虑它和相距10m处的某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果电子离带电圆盘只有1mm，那么这一带电圆盘就相当于一个无限大的带电平面。
又如：
同种电荷：电荷布在金属球外侧
异种电荷：电荷分布在金属球内侧
想一想：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位置的点电荷？适用于r=0的情况?
+Q
+Q
L=4r
+
+
+
+
+
+
+Q
-Q
L=4r
-
-
-
+
+
+
①若是点电荷，r为两点间距离
②相距较远时，均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用，r是球心与球外点电荷间的距离
③公式不适用于r→0的情况
（2）如何确定半径r
r
注意：
（1）计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。
⑴库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。
⑵对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。
⑶库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。
⑷库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
（注意：一对库仑力大小一定相等，与各自的带电量无关）
三、静电力的计算：
1.理解静电力
例题1：已知氢核（质子）质量为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。
解：库仑力大小:
万有引力大小:
库仑定律是电磁学的基本定律之一，它由法国物理学家库仑（1736-1806）于1785年在实验研究中发现。
你能初步谈谈库仑力和万有引力
的共同点和不同点吗？
万有引力定律
库仑定律
不同点
只有引力
既有引力又有斥力
天体间表现明显
微观带电粒子间表现明显
都是场力
万有引力场
电场
公式
条件
两质点之间
两点电荷之间
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，每个点电荷的带电量都是
+2
×
10-6
C,求它们各自所受的库仑力。
q1
q2
q3
解：q3
共受
F1
和
F2
两个力的作用，q1
=
q2
=
q3
=
q，相互间的距离
r
都相同
,
所以
根据平行四边形定则，合力是:
合力的方向沿
q1
与
q2
连线的垂直平分线向外。
F1
F2
F3
q1
q2
q3
+
+
+
电荷
库仑定律
忽略自身大小和质量
理想模型
点电荷
数学表达式
k为静电力常量
大小
方向判断
库仑扭秤实验
相互作用的定量关系
1.（多选）库仑定律的适用范围是（
）
A．真空中两个带电球体间的相互作用
B．真空中任意带电体间的相互作用
C．真空中两个静止点电荷间的相互作用
D．真空中两个大小远小于它们之间的距离的静止带电体间的相互作用
CD
2.两个放在绝缘架上的相同金属球，相距d，球的半径比d小得多，分别带q和3q的同种电荷，相互斥力为3F，现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为（
）
A．0
B．F
C．3F
D．4F
D
3.两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Q1，B处电荷带负电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AB之间
D、Q3为正电荷，且放于B右方
A
4.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
C
5.(2018·全国卷I)如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5
cm,bc=3
cm,ca=4
cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则
(
　　)
A.a、b的电荷同号,
B.a、b的电荷异号,
C.a、b的电荷同号,
D.a、b的电荷异号,
D
6.真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A、B(均可看作点电荷），分别固定在两处，两球间静电力为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，此时A、B球间的静电力变为多大？若再使A、B间距离增大为原来的2倍，则它们间静电力又为多大？
C
C
A
B
B
+Q
A
-Q
r
B
A
r
2r
所以：
解析：
黎明的曙光对暗夜是彻底的决裂，对彩霞是伟大的奠基。
停止前进的脚步，江河就会沦为一潭死水。