9.2《 库仑定律》课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册（20张PPT）

第九章　静电场及其应用
2.库仑定律
1．知道库仑定律的内容及适用条件。
2．知道点电荷的概念，知道带电体看成点电荷的条件。
3．了解库仑扭秤实验。
4．理解库仑定律的表达式，并会计算点电荷间的静电力。
学习目标
情景引入
如图所示，带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？在同一位置当改变小球所带的电荷量时，作用力又会怎样变化？
电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？
今天我们来定量研究这个问题。
自学感知 梳理教材夯实基础
一、电荷之间的作用力
1．库仑定律的内容：________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________，与它们的距离的二次方成________，作用力的方向在它们的________上。
2．静电力：电荷间的相互作用力，也叫__________。
3．点电荷
①定义：把带电体看作________的点。
②条件：带电体的形状、________及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可________。
真空
正比
反比
连线
库仑力
带电
大小
忽略
探究解惑 注重过程提高能力
探究一、怎样理解库仑定律？
1．库仑定律的适用条件是
(1)真空。(2)静止点电荷。(3)在空气中库仑定律也近似成立。
2．静电力的大小计算和方向判断
(1)大小计算
不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可。
(2)方向判断
在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。

【例1】　两个分别带有电荷量－Q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 ，则两球间库仑力的大小为(　　)
A． F　　　　B． F　　　C. F　　　D．12F
????????
?
????????????
?
????????
?
????????
?
【例2】两个相距很远的带电金属小球A和B所带电量分别为＋4×10-5C 和－6×10-5C，用和它们完全一样的金属小球C先后分别与A、B各接触一下后拿走，A、B之间的静电力变成原来的多少倍？
＋＋
＋＋
A
C
＋＋
A
C
＋＋
＋＋
A
- - -- - -
B
C
+ +
- -
B
C
- -
- -
B
F : F’＝ 6:1
探究解惑 注重过程提高能力
探究二、怎样理解点电荷？
（1）只有电量，没有大小和形状
（2）是理想化的物理模型，实际上是不存在的．
（3）实际的带电体在本身的大小跟带电体间的距离相比小得多 时可看作是点电荷
【例3】 下列关于点电荷的说法中,正确的是(　　)
A.只有电荷量很小的带电体才能看成是点电荷
B.体积很大的带电体一定不能看成是点电荷
C.当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时,可将这两个带电体看成点电荷
D.一切带电体都可以看成是点电荷
解析:能否把一个带电体看成点电荷,关键在于我们分析问题时是否考虑它的体积大小和形状。能否把一个带电体看作点电荷,不能以它的体积大小而论,应该根据具体情况而定。若它的体积和形状可不予考虑时,就可以将其看成点电荷,选C。
答案:C
自学感知 梳理教材夯实基础
距离r
相等
二、库仑的实验
1．实验装置：库仑扭秤(如图所示)
2．实验过程
(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________的关系。
(2)根据两完全相同的金属球接触后所带电荷量________，多次重复，可以把带电小球的电荷量q分为_________________这样又可以得出电荷之间的作用力F与电荷量q1、q2的关系。
距离r
相等
?????????,???????????,?????????? , …
?
3．实验结论
(1)力F与距离r的二次方成反比，即__________。
(2)力F与q1和q2的乘积成正比，即__________。由此可得：F＝__________，其中k叫作静电力常量，当两个点电荷所带的电荷量为同种时，作用力为______，反之，为异种时，作用力为_____。
k＝9.0×109 N·m2/C2。
F∝q1q2
斥力
引力
三、静电力计算
(1)两点电荷间的静电力直接应用____________计算。
(2)两个或两个以上点电荷对某一电荷的作用力等于各个电荷单独对这个电荷的作用力的__________。
(3)任何一个带电体都可以看成是由许多 _______组成的。所以，如果知道带电体上的__________，根据_________就可以求出带电体之间的静电力的大小和方向。
库仑定律
矢量和
点电荷
电荷分布
库仑定律
1、真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小，跟它们的周围是否存在其他电荷无关。当多个带电体同时存在时,每两个带电体间的静电力都遵守库仑定律。
2、若空间存在多个点电荷,某点电荷受到的作用力等于其他点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。可利用力的平行四边形定则求出其合力。
探究解惑 注重过程提高能力
探究三、怎样理解静电力的叠加原理？
【例4】如图所示,在A、B两点分别放置点电荷Q1=+2×10-14 C和Q2=-2×10-14 C,在AB的垂直平分线上有一点C,且AB=AC=BC=6×10-2 m。如果有一个电子在C点,它所受到的静电力的大小和方向如何?
答案:8.0×10-21 N　方向平行于AB向左
【例5】 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
FB
FA
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
由库仑定律得：
解得：q=4Q 带负电
选C
A
B
课堂小结
1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,跟它们电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上.
2、公式：
3、适用条件：（1） 真空 （2） 静止点电荷
4、点电荷：是一种理想模型，当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷
5、静电力的叠加原理：某点电荷受到的作用力等于其他点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。
k=9.0×109N·m2/C2