高二物理人教版2019必修第三册同步课件第九章静电场及其应用第二节库仑定律

法国科学家库仑第九章

静电场及其应用人教版

必修三第二节

库仑定律复习引入：同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引思考：甲乙丙丁电荷之间的相互作用与什么因素有关？C

图片展示的是带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向。在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？请同学们观察图片，回答下列问题：（1）哪些因素会影响电荷间的相互作用？（2）这些因素对作用力的大小有什么影响？①

距离②

电量距离越大，作用力越小；电量越大，作用力越大一、库仑定律2.静电力：静止电荷之间的相互作用力。也叫作库仑力。1.点电荷：当带电体之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，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。注意：点电荷类似于力学中的质点，也是一种理想化模型一、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。3.库仑定律（2）公式：（3）适用条件：①真空中；②静止；③点电荷式中的k是比例系数，叫作静电力常量。计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。（4）库仑力方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。4.库仑的实验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。库仑实验4.库仑的实验①电荷之间作用力F与电荷量q1、q2比较难测量，试回答如何测量或定量分析它们的大小？点播：由实验结果可知

，设k为比例系数，则

。点播：图中A、C接触后带同种电荷，相互排斥，A远离C球，这时扭转悬丝，使A回到初始位置并静止，通过比较悬丝扭转的角度就可以比较F的大小。根据上节学到的两个完全相同的金属小球接触后平分电荷量，就可以将带电小球的电荷量分为

。

②库仑通过扭秤实验进一步发现

，F∝q1q2，试写出电荷之间作用力的数量关系。放大思想4.库仑的实验扭秤实验利用了放大的思想，可以测量微小的力。如图甲，库仑扭秤通过较长的力臂可以产生较大的力矩，使悬丝产生一定角度的扭转，来放大力的效果；如图乙，卡文迪什扭秤除了采取这种措施来放大力的效果，还进一步利用光的反射进行二次放大，从而可以定量测量极其微弱的万有引力。二、库仑定律的考点(1)点电荷是理想化的物理模型：点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。(2)带电体看成点电荷的条件：一个带电体能否看成点电荷，要看带电体的形状、大小及电荷分布状况对相互作用力的影响是否可以忽略不计。如果可以忽略不计，则带电体就可以看成点电荷。即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。①静电力的确定方法(1)大小计算：利用库仑定律计算大小时，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：利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断。②点电荷的考点

两个靠近的带电球体，是否可以看出是集中在球心位置的点电荷？

两个带电球体相距比较远时，可以看作点电荷，球心间的距离可看作两电荷间的作用距离，但是当两个带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，此时两带电球体之间的作用距离不等于球心间距离，即电荷的分布会发生改变。点电荷元电荷小带电体概念忽略了大小、形状、电荷分布状况，只考虑电荷量的带电体电子或质子所带的电荷量体积较小的带电物体实质理想物理模型最小电荷量带电物体联系①点电荷、小带电体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍；②小带电体在一定条件下可视为点电荷概念辨析

例1如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l，为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，两球电荷量的绝对值均为Q，那么，a、b两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为(

)D

微观粒子间的万有引力远小于库仑力，所以在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力忽略不计。二、库仑定律的考点③静电力的叠加(1)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。(2)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否存在其他电荷无关。(3)两个点电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律，即互为作用力与反作用力的两个库仑力总是等大反向。

如图，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c，均可视为点电荷，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下处于静止状态，且rab<rbc，则Qa、Qc电性相同，并与Qb电性相异，且电荷量大小的关系为Qc>Qa>Qb。可以简记为两同夹一异，两大夹一小，近小远大。④三点电荷共线平衡问题二、库仑定律的考点

例3

如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知：三角形边长为1cm，B、C电荷量为qB＝qC＝1×10－6C，A电荷量为qA＝－2×10－6C，A所受B、C两个电荷的静电力的合力F的大小和方向为()D例4如图所示，电荷量分别为＋q和＋4q的两点电荷A、B相距L，问：(1)若A、B固定，在何处放置点电荷C，才能使C处于平衡状态？(2)在(1)中的情形下，C的电荷量和电性对C的平衡有影响吗？(3)若A、B不固定，在何处放一个什么性质的点电荷，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？三、课堂练习1．下列说法正确的是（）A．自然界存在有三种电荷：正电荷、负电荷和元电荷B．元电荷是最小电荷量，又称“基本电荷量”C．点电荷是理想化物理模型，通常体积小的带电体都可以看成是点电荷D．点电荷是一种理想化模型，真正的点电荷是存在的

B三、课堂练习2．两个分别带有电荷量为-Q和+9Q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F1，当两小球相互接触后再将它们的距离变为2r，它们间库仑力的大小变为F2，则（）A．F1：F2=3：2 B．F1：F2=9：4C．F1：F2=9：1 D．F1：F2=3：4B三、课堂练习3．如图所示，同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3，恰好都处在平衡状态，除相互作用的静电力外不受其他外力作用。已知q1、q2间的距离是q2、q3间距离的2倍。下列说法正确的是（

）A．若q1、q3为正电荷，则q2为负电荷B．若q1、q2为负电荷，则q3为正电荷C．q1:q2:q3=36:4:9D．q1:q2:q3=9:4:36

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