9.2 库仑定律课件—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册18张PPT

库仑定律
第九章 静电场及其应用
问题与目标
1.了解游标卡尺的构造及种类，了解螺旋测微器的结构，知道这些测量工具各部分的用途及用法。
2.理解并掌握游标卡尺和螺旋测微器测量的原理。
3.熟练掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法。
既然电荷之间存在相互作用力，那么，电荷之间相互作用力的大小与什么因素有关呢?
让橡胶棒、玻璃棒摩擦起电，再分别靠近易拉罐。
易拉罐被橡胶棒、玻璃棒吸引而滚动起来。
想一想
一、电荷之间的作用力
如图所示，C是一个带正电的带电体，把系在丝线上的带等量正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。
P1
P2
P3
C
问题1：观察小球悬线偏离竖直方向的角度，你发现了什么?这说明了什么?
电荷之间的作用力随着距离的增大而减小。
画出小球的三力平衡示意图并用mg和α表示电荷之间的作用力。
由平衡条件可得小球所受的电荷之间的作用力F=mg?tan?a
问题2:从计算结果看，电荷之间的作用力F与带电体与小球间的距离有什么关系?
带电体与小球间的距离越远，偏角越小，表示电荷之间的作用力越小。
教师做演示实验：固定带电体的位置，增大悬挂小球的带电量，观察偏角α的变化情况。
问题3：偏角α如何变化?这个现象说明了什么?
偏角α增大，这说明电荷之间的作用力随着电量的增大而增大。
问题4：电荷之间的相互作用力的大小与哪些因素有关呢?
电荷之间的相互作用力与电荷的电量有关，相互作用的两个电荷，任意一个的电量增大，作用力都将变大；电荷间的相互作用力还与带电体之间的距离有关，距离变大，作用力变小。
比较电荷之间的相互作用力与物体之间的万有引力，可以看出它们有相似性，那么，它们的计算方法会不会有相同的形式呢?即带电物体之间的相互作用力，会不会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呢?
库仑经过精密细致的实验，最后终于得到了电荷之间的相互作用力与两带电体的电量及两带电体的距离的关系，后来被称为库仑定律。
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。这个规律叫作库仑定律。
问题5：运用库仑定律的条件是什么?
真空中静止的点电荷。
问题6：那么，什么样的带电体才是点电荷?是否存在真正的点电荷?它与以前我们学过的哪个物理模型最相似?
只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷。严格来说，点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的。点电荷与我们以前学过的质点最相似。
二、库仑的实验
问题1:库仑是如何找到力与距离的关系的?
库仑做实验用的装置叫作库仑扭秤。
问题2:库仑是如何找到力与电量的关系的?
二、静电力的计算
【例题1】在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。
问题1：微观粒子之间的万有引力大还是库仑力大?万有引力是不是可以忽略?
万有引力相对库仑力来说太小了，可以忽略不计。对于微观粒子，重力是由万有引力产生的，故微观粒子的重力可以忽略不计。例如，研究电子、质子、α粒子(氮原子核)在电场中的受力情况时，一般都忽略重力。
问题2：库仑定律描述的是两个点电荷之间的作用力如果存在两个以上的点电荷，那么，每个点电荷所受的作用力应该怎样计算?
每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力。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。实验表明，两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。
随堂训练
D
2.关于真空中两个点电荷间相互作用的库仑力，下列说法中正确的是( )
A.它们是一对作用力与反作用力
B.电量大的点电荷受力大，电量小的点电荷受力小
C.当第三个点电荷移近它们时，原来两个点电荷之间的库仑力大小和方向会发生变化
D.当两个点电荷间距离增大、电量不变时，这两个库仑力的大小可能不变
A
3.在真空中有两个点电荷，二者的距离保持一定。若把它们各自的电量都增加为原来的3倍，则两电荷的库仑力将增大到原来的( )

A.3倍 B.6倍 C.9倍 D.12倍
C
D