2.库仑定律 (3)

1、1.2 库仑定律第一章 静电场知识回顾：1、自然界中存在着两种电荷， 即： 与 。2、同种电荷相互 、 异种电荷相互 。3、起电方法： 起电、 起电、 起电 4、电荷守恒定律： 电荷既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中,电荷的总量不变.1、质子 质子是构成原子的基本粒子，常用符号p表示。它和中子一起构成原子核。质子带1个单位正电荷，它带的电量等于电子带的电量，只是电性相反。 举例：氢的原子核就是质子，它的质量是1.672610-27kg。约为电子质量的1836.2倍。 原子中所有质子的质量和所有中子的质量之和，近似地等于

2、原子的质量。 原子核内的质子数决定元素的名称，也决定该元素在周期表中的原子序数和核外的电子总数。2、电子 电子是构成原子的基本粒子之一，常用符号e 表示质量极小，带单位负电荷，在原子中围绕原子核旋转。 不同的原子拥有的电子数目不同，例如，每一个碳原子中含有6个电子，每一个氧原子中含有8个电子。 能量高的离核较远，能量低的离核较近。通常把电子在离核远近不同的区域内运动称为电子的分层排布。质子和电子（1）什么样的情况下，可以将物体看成质点？（2）质点实际存在吗？想一想： 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？一、点电荷：（1）点电荷：当一个带电体本身的线度比它到其他

3、带电体的距离小很多，以至在研究它与其他带电体的相互作用时，该带电体的形状大小以及电荷在其上的分布状况均无关紧要，该带电体可看做一个带电的点，这样的电荷称为点电荷.（2）点电荷：是一种理想化的模型. 质点：在物体的大小和形状不起作用，或者所起的作用并不显著而可以忽略不计时，我们近似地把该物体看作是一个只具有质量而其体积、形状、大小可以忽略不计的理想物体，用来代替物体的有质量的点称为质点，是物理学的一个理想化模型。线度一般指物体从各个方向来测量时的最大的长（宽）度 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呢？ A是一个带正电的物体。把系在绝缘丝线上的带正电的小球分别系在

4、P1、P2、P3位置，比较相同的小球在不同位置所受带电体的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 么方法进行研究？二、探究影响电荷间相互作用力的因素A 早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律,定量（用数学公式语言进行相关描述）讨论电荷间相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑。库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律。实验定性（用文字语言进行相关描述）表明： 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三、库仑的实验1、实验装置：库仑扭秤2、器材组成：细银丝、

5、绝缘架、带电的金属小球A和C、不带电的小球B3、实验原理：A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系 思考：B球的作用是什么呢？使A球在水平面内平衡4、实验方法：控制变量法5、实验步骤：探究F与r的关系：（1）把另一个带电小球C插入容器并使它靠近A时，记录扭转的角度可以比较力的大小（2)改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与r的关系探究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？库仑定

6、律1、当电量不变时，F与距离r的二次方成反比:F2、当之间距离不变时，F与、 的乘积成正比: F实验结论：1、内容：真空中两个静止的点电荷之间的作用力（斥力或引力）与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。2、表达式：其中：k叫静电力常量，k=9.0109Nm2/C2四、库仑定律注意：（1）计算库仑力的大小时，Q1、Q2只代大小，“+”和“-”号不代入；（2）库仑力的方向沿着两个点电荷连线，通过同种电荷排斥，异种电荷吸引来确定；（3）k：静电力恒量。k=9.0109Nm2/C2，其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的

7、单位确定的； 使用库仑定律计算时，各物理量必须统一国际单位： F N; Q C; r m。（4）库仑力也称为静电力，它是一种性质力，是矢量，合成分解时遵从平行四边形定则；（5）在 中，F是Q1与Q2之间的相互作用力，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解为Q1Q2，受的力也不等。4、实用范围：真空、静止、点电荷三、点电荷：（1）点电荷：当一个带电体本身的线度比它到其他带电体的距离小很多，以至在研究它与其他带电体的相互作用时，该带电体的形状大小以及电荷在其上的分布状况均无关紧要，该带电体可看做一个带电的点，这样的电荷称为点电荷.（2）点电荷：是一种理想化的模型.一、真空： 在真空科

8、学中，真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态。 人们通常把这种稀薄的气体状态称为真空状况。 简言之，就是在一个空间内,如果完全没有气体,那就是完全真空.所谓宇宙空间也就是这样的.二、静止：2、运动点电荷周围的电场因点电荷运动而发生变化,所以会产生磁场,因此要算相互作用力的话还要加上洛伦兹力；1、库仑定律的真正形式是 F=q1*q2/(4r2)其中是介电常数,它是和材料有关的常数.在真空中 =0=8.8510(-12)C/(Nm2)在高中物理中,为了简单起见,通常令K=1/4,将库仑定律化简为 F=Kq1*q2/(r2)由此可见,K是和材料有关的物理常数；3、如果不是点电荷，那么

9、电荷就会分布在一定的空间范围里，那么此时想要处理库仑力就必须要用积分等数学工具。条件拓展：1、下列说法中正确的是：A、点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是 不存在的B、点电荷就是体积和带电量都很小的带电体C、根据库仑定律可知，当r 0 时,F 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答案：AD 例题讲解 2、在真空中，一个电荷量为 2.0109 C 的点电荷q ，受到另一个点电荷Q 的吸引力为 8.110-3 N, q 与Q 间的距离为 0.1 m , 求Q 的电荷量？解：解：氢原子核与电子之间的库仑力 F电为：3、 在氢原

10、子中，原子核只有1个质子, 核外只有1个电子, 它们之间的距离 r = 5.310-11 m 。求氢原子核与电子之间的库仑力 F电与它们之间的万有引力F引 的比值？ (已知质子的质量为1.67 10-27kg，电子的质量为9.110-31kg）氢原子核与电子之间的万有引力 F 引 为：发现：微观粒子间的万有引力远小于库仑力，在无特殊说明情况下，研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。F电F 引方法归纳： 静电力（库仑力）叠加 对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的库仑力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和。（平行四边形定则求合力）4、见教材P9例题5、真空中有三个点电荷,它们固定在边长为50cm 的等边三角形的三个顶点上,每个点电荷都是q=+210-6 C,求它们的库仑力？q1q3q26、在真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A和B(均可看做点电荷),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,