库仑定律(公开课)

1、近异近异远同远同1 1、科学家在研究原子、原子核及基本、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是确的是( )( )A.A.把质子或电子叫元电荷把质子或电子叫元电荷B.B.1.6010-19C的电量叫元电荷的电量叫元电荷C.C.电子带有最小的负电荷，其电量的电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷绝对值叫元电荷D.D.质子带有最小的正电荷，其电量的质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷绝对值叫元电荷BCD2.将不带电的导体将不带电的导体A和带有负电荷的导体

2、和带有负电荷的导体B接触后，在导体接触后，在导体A中的质子数中的质子数 （ ）A增加增加 B减少减少 C不变不变 D先增加后减少先增加后减少3 3、绝缘细线上端固定、绝缘细线上端固定, ,下端挂一个轻质金属下端挂一个轻质金属小球小球a;a;在在a a旁有一绝缘金属球旁有一绝缘金属球b,b,开始时开始时a a、b b都不带电都不带电, ,如图所示如图所示, ,现使现使b b带电，则带电，则( )( )A.bA.b将吸引将吸引a a，吸住后不放开，吸住后不放开B.B.b先吸引先吸引a,接触后又把接触后又把a排斥开排斥开C.aC.a、b b之间不发生相互作用之间不发生相互作用D.bD.b立即把立即把

3、a a排斥开排斥开Bab若若a、b两小球完全两小球完全相同，开始时使相同，开始时使b带电为带电为+q，则此时，则此时a、b各带电多少？各带电多少？5 5、把两个完全相同的金属球、把两个完全相同的金属球A A和和B B接触一下，再分接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A A、B B两球原来的带电情况可能是两球原来的带电情况可能是 （ ）A A带有等量异种电荷带有等量异种电荷 B B带有等量同种电荷带有等量同种电荷 C C带有不等量异种电荷带有不等量异种电荷 D D一个带电，另一个不带电一个带电，另一个不带电BCD6 6、有、有A A、B B、C

4、C三个塑料小球，三个塑料小球，A A和和B B，B B和和C C，C C和和A A间都是相互吸引的，如果间都是相互吸引的，如果A A带正带正电，则电，则 ：A AB B、C C球均带负电球均带负电B BB B球带负电，球带负电，C C球带正电球带正电C CB B、C C球中必有一个带负电，而另球中必有一个带负电，而另 一个不带电一个不带电D DB B、C C球都不带电球都不带电 C+A.A.导体导体B B带负电带负电; ;B.B.导体导体B B左端出现负电荷左端出现负电荷, ,右端出现正电荷右端出现正电荷, ,并且电荷量大小相等并且电荷量大小相等; ;C.C.若若A A不动不动, ,将将B B

5、沿图中虚线分开沿图中虚线分开, ,则左边的则左边的电荷量小于右边的电荷量电荷量小于右边的电荷量; ;D.D.若若A A、B B接触一下接触一下,A,A、B B金属体所带总电金属体所带总电荷量保持不变荷量保持不变. . AB7 7、如图所示、如图所示,A,A、B B是被绝缘支架分别架是被绝缘支架分别架起的金属球起的金属球, ,并相隔一定并相隔一定距离距离, ,其中其中A A带正电带正电,B,B不带不带电电, ,则以下说法中正确的则以下说法中正确的是是: :BD8 8、如图所示，导体棒、如图所示，导体棒ABAB靠近带正电的导体靠近带正电的导体QQ放置用手接触放置用手接触B B端，移去手指再移去端，

6、移去手指再移去QQ，ABAB带何种电荷带何种电荷 _ _ 若手的接触点若手的接触点改在改在A A端，情况又如何端，情况又如何_ _ 。负电荷负电荷负电荷负电荷AB+Q1 1、自然界中存在着两种电荷，、自然界中存在着两种电荷， 即：即： 与与 。正电荷正电荷负电荷负电荷2 2、同种电荷相互、同种电荷相互 、 异种电荷相互异种电荷相互 。排斥排斥吸引吸引3 3、起电方法：、起电方法： 起电、起电、 起电、起电、 起电起电 摩擦摩擦感应感应接触接触相同带电体接触，电量均相同带电体接触，电量均分分既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间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与哪些因素有关

7、呢相互作用力的大小与哪些因素有关呢A A是一个带正电的物体。是一个带正电的物体。把系在绝缘丝线上的带正把系在绝缘丝线上的带正电的小球分别系在电的小球分别系在P1、P2、P3位置，比较位置，比较相同的相同的小球小球在不同位置所受带电体的在不同位置所受带电体的作用力的大小作用力的大小思考一：这个力的大小通过什么可以比较出来？思考一：这个力的大小通过什么可以比较出来？思考二：你认为这个力的大小会与哪些因素有关？思考二：你认为这个力的大小会与哪些因素有关？思考三：多个因素影响的时候，我们一般会采用什思考三：多个因素影响的时候，我们一般会采用什 么方法进行研究？么方法进行研究？一、探究影响电荷间相互作用

8、力的因素一、探究影响电荷间相互作用力的因素 早在我国东汉时期人早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互们就掌握了电荷间相互作用的定性规律作用的定性规律, ,定量定量讨讨论电荷间相互作用则是论电荷间相互作用则是两千年后的法国物理学两千年后的法国物理学家库仑。库仑做了大量家库仑。库仑做了大量实验实验, ,于于17851785年得出了库年得出了库仑定律。仑定律。实验实验定性定性表明：表明： 电荷之间的作用力随着电荷量的增大电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小而增大，随着距离的增大而减小二、库仑的实验二、库仑的实验1、实验装置：、实验装置：库仑扭秤库仑扭秤2、器材组成：、器材组成

9、：细银丝、绝缘细银丝、绝缘架、带电的金属小球架、带电的金属小球A和和C、不、不带电的小球带电的小球B3 3、实验原理：、实验原理：A A和和C C之间的作之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系和力的大小有一定的对应关系想一想：想一想：B B球的作用是什么呢？球的作用是什么呢？使使A A球在水平面内平衡球在水平面内平衡4 4、实验方法、实验方法：控制变量法控制变量法5 5、实验步骤：、实验步骤：探究探究F F与与r r的关系：的关系：（1 1）把另一个带电小球）把另一个带电小球C C插入插入容器并使它靠近容器并使它靠近A A时，记录扭转时，记录扭转

10、的角度可以比较力的大小的角度可以比较力的大小（2)2)改变改变A A和和C C之间的距离之间的距离r r，记录每次悬丝扭转的角度，便记录每次悬丝扭转的角度，便可找出可找出F F与与r r的关系的关系探究探究F F与与q q的关系：的关系： 改变改变A A和和C C的电量的电量q q1 1、q q2 2，记，记录每次悬丝扭转的角度，便可录每次悬丝扭转的角度，便可找出找出F F与与q q1 1、q q2 2的关系的关系 在库仑那个时代，还不知道怎么样测量在库仑那个时代，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，又怎么样做到改变没有，又怎么样

11、做到改变A A和和C C的电荷量呢？的电荷量呢？实验结论：实验结论：库仑定律库仑定律当电量不变时，当电量不变时，F F与距与距离离r r的二次方成的二次方成反比反比F1/r2当之间距离不变时，当之间距离不变时，F F与与q1、q2的乘积成的乘积成正比正比 Fq1q21 1、内容：、内容：真空真空中两个中两个静止静止的的点电荷点电荷的相互的相互作用力跟它们所带电量的乘积成正比，跟作用力跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。方向在它们的连线上。2 2、表达式：、表达式：122q qFkr其中：其中：k k叫静电力常

12、量，叫静电力常量，k=9.0k=9.010109 9NmNm2 2/C/C2 2三、库仑定律三、库仑定律试比较：试比较：该表达式与万有引力表达式有什么相似之处该表达式与万有引力表达式有什么相似之处？注意：注意：（1 1）在计算时）在计算时q q1 1、q q2 2只要代入大小，只要代入大小，“+”“+”、“-”“-”号号不要代入不要代入（2 2）库仑定律只能计算力的大小）库仑定律只能计算力的大小 ，方向在连线上，方向在连线上，还需进一步通过同种电荷排斥，异种电荷吸引来确定还需进一步通过同种电荷排斥，异种电荷吸引来确定3 3、实用范围：、实用范围：真空、静止、点电荷真空、静止、点电荷（1 1）什

13、么样的情况下，可以将物体看成质点？）什么样的情况下，可以将物体看成质点？通过与质点相类比，你能说出出什么样的情况下可通过与质点相类比，你能说出出什么样的情况下可以将带点体看成是点电荷呢？以将带点体看成是点电荷呢？（2 2）质点实际存在吗？）质点实际存在吗？4、点电荷：、点电荷：（1）点电荷：点电荷：当带电体间的距离比它们自身当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小的大小大得多，以至带电体的形状、大小 、分布对它们之间的作用力可以忽略不计时，这分布对它们之间的作用力可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成样的带电体就可以看成点电荷点电荷（2）点电荷：点电荷：是一种理想化的模型

14、是一种理想化的模型补充两点补充两点1、严格地说，库仑定律只适用于真空中的两个静止、严格地说，库仑定律只适用于真空中的两个静止的点电荷，但实际上对空气中两个静止的点电荷，也的点电荷，但实际上对空气中两个静止的点电荷，也可以用库仑定律计算它们之间的静电力可以用库仑定律计算它们之间的静电力 2、库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向，、库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向，库仑力毕竟也是一种力，同样遵从力的一切性质，如力库仑力毕竟也是一种力，同样遵从力的一切性质，如力的合成和分解法则，遵从牛顿定律等力学基本规律动的合成和分解法则，遵从牛顿定律等力学基本规律动能定理，共点力的平衡等力学知识和

15、方法，在本章中一能定理，共点力的平衡等力学知识和方法，在本章中一样使用这就是：电学问题，力学方法样使用这就是：电学问题，力学方法1 1、下列说法中正确的是：、下列说法中正确的是：A A、点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是、点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是 不存在的不存在的B B、点电荷就是体积和带电量都很小的带电体、点电荷就是体积和带电量都很小的带电体C C、根据、根据 可知，当可知，当r r 0 0 时时,F ,F D D、一个带电体能否看成点电荷，不是看它的、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尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研 究的问题的影响

16、是否可以忽略不计究的问题的影响是否可以忽略不计答案：AD 122q qFkr解：氢原子核与电子之间的库仑力解：氢原子核与电子之间的库仑力 F F电电为：为：2 2、 在氢原子中，原子核只有在氢原子中，原子核只有1 1个质子个质子, , 核外只有核外只有1 1个电子个电子, , 它们之间的距离它们之间的距离 r r = 5.3 = 5.31010-11-11 m m 。求。求氢原子核与电子之间的库仑力氢原子核与电子之间的库仑力 F F电电及它们之间的万及它们之间的万有引力有引力F F引引 ？ ( (已知质子的质量为已知质子的质量为1.671.67 10 10-27-27kgkg，电子的质量为，电

17、子的质量为9.19.11010-31-31kgkg）221rqqkF 电电N)103 . 5()106 . 1 (100 . 92112199 N102 . 88 氢原子核与电子之间的万有引力氢原子核与电子之间的万有引力 F F 引引 为：为：221rmmGF 引引N)103 . 5(1067. 1101 . 91067. 6211273111 N106 . 347 392.3 10FF引库 小结：小结：微观粒子间的万有引力远小于库仑力，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用时，可以因此在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽把万有引力忽略。略。 3、在真空

18、中，一个电荷量为在真空中，一个电荷量为 2.0 2.0101099 C C 的的点电荷点电荷q q ，受到另一个点电荷，受到另一个点电荷Q Q 的吸引力为的吸引力为 8.18.11010-3-3 N, N, q q 与与Q Q 间的距离为间的距离为 0.1 m , 0.1 m , 求求Q Q 的电荷量？的电荷量？qkrFQ2 C100 . 2100 . 91 . 0101 . 89923 C105 . 46 解：解：当当多个点电荷同时存在时，任意两个点电多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷荷间的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷受到的总静电力等于其它点电荷单独存在

19、受到的总静电力等于其它点电荷单独存在时作用在该点电荷上的静电力的矢量和。时作用在该点电荷上的静电力的矢量和。4、真空中有三个点电荷，它们固定在边长、真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+210-6C，求，求它们各自所受的库仑力？它们各自所受的库仑力？解：如图所示，每个点电荷都受到其他两个点解：如图所示，每个点电荷都受到其他两个点电荷的斥力，只求出其中一个点电荷受的库仑电荷的斥力，只求出其中一个点电荷受的库仑力即可。以力即可。以q3为研究对象，共受到为研究对象，共受到F1和和F2的作的作用，用，q1=q2=q3

20、=q，相互间的距离，相互间的距离r 都相同。都相同。144. 02221rqkFF根据平行四边形定则，合力根据平行四边形定则，合力 25. 030cos21 FFN，方向沿，方向沿q1与与q2连线的垂直平分线向外连线的垂直平分线向外 N5、如图，在真空中，两条长为、如图，在真空中，两条长为60cm的丝线一端固的丝线一端固定于定于O点，另一端分别系一质量均为点，另一端分别系一质量均为0.1g的小球的小球A和和B。当两小球带相同的电量时，。当两小球带相同的电量时，A球被光滑的绝缘挡球被光滑的绝缘挡板挡住，且使板挡住，且使OB线保持与竖直方向成线保持与竖直方向成60角而静止。角而静止。求：求：（1）

21、B小球所受到的库仑力小球所受到的库仑力（2）小球所带电荷量）小球所带电荷量（3）OB线受到的拉力线受到的拉力ABO60答案：答案：110-3N 210-7C 110-3N6 6、在真空中两个相同的带等量异号电、在真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球荷的金属小球A A和和B(B(均可看做点电荷均可看做点电荷),),分别固定在两处分别固定在两处, ,两球间静电力为两球间静电力为F F。现。现用一个不带电的同样的金属小球用一个不带电的同样的金属小球C C先与先与A A接触接触, ,再与再与B B接触接触, ,然后移开然后移开C,C,此时此时A A、B B球间的静电力变为多大球间的静电力变为多大?

22、 ?C4q2qC2q81FF B+qA-qrBAr所以：所以：82qqqBA当堂训练7、如图所示，质量分别为、如图所示，质量分别为m1和和m2带电量分别为带电量分别为q1和和q2的小球，用长度不等的绝缘细线悬挂起来，两的小球，用长度不等的绝缘细线悬挂起来，两细线与竖直方向的夹角分别为细线与竖直方向的夹角分别为和和（），两小），两小球恰在同一水平面上，那么（球恰在同一水平面上，那么（ ）两球一定带异种电荷两球一定带异种电荷Bq1一定大于一定大于q2 Cm1一定小于一定小于m2Dm1所受库仑力力一定所受库仑力力一定 大于大于m2所受的库仑力所受的库仑力AC训练二68.两个半径为两个半径为0.3m的

23、金属球，球心相距的金属球，球心相距1.0m放置，当放置，当他们都带他们都带1.5105 C的正电时，相互作用力为的正电时，相互作用力为F1 ，当它们分别带当它们分别带+1.5105 C和和1.5105 C的电量时，的电量时，相互作用力为相互作用力为F2 , 则（则（ ） AF1 = F2 BF1 F2 CF1 F2 D无法判断无法判断 1.0m0.3m难点突破难点突破1B难点突破难点突破11.0m0.3m1.0m0.3m1.0m0.3m1.0m0.3m9 9. .两根细线挂着两个质量相同的小球两根细线挂着两个质量相同的小球A A、B B，上，上下两根细线的拉力分别为下两根细线的拉力分别为F F

24、A A、F FB B，现使两球带，现使两球带同种电荷，此时上下细线受力分别为同种电荷，此时上下细线受力分别为F FA A、F FB B，则（则（ ）A.FA=FA，FBFBB.FA=FA，FBFBC.FAFA，FBFBD.FAFA，FBFBAB训练二、52dqqkFBAmdqqkaBA2mxqqkaBA24dx2训练二、9v11.如图所示，如图所示，+Q1和和-Q2是两个可自由移动是两个可自由移动的电荷，且的电荷，且Q2=3Q1现再取一个可自由移现再取一个可自由移动的点电荷动的点电荷Q3放在放在Q1与与Q2连接的直线上，连接的直线上，欲使欲使Q3平衡，那么（平衡，那么（ ）欲使整个系统平）欲使整个系统平衡，那么衡，那么( )vAQ3应为负电荷，放在应为负电荷，放在Q1的左边的左边vBQ3应为负电荷，放在应为负电荷，放在Q2的右边的右边vCQ3应为正电荷，放在应为