库仑定律-课件

第一章

静电场的描述第2节

库仑定律01点电荷带电体有时可以看做点电荷物体有时可以看作质点就像1.带电体本身的大小比它到其他带电体的距离小得多，那么在研究它与其他带电体间的相互作用时，可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个点，这带电的几何点称为点电荷。2.理想化的模型，实际上是不存在的。3.均匀带电的球体,由于球所具有对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作点电荷来处理---电荷集中在球心的点电荷。两个带电体之间存在相互作用力，这种相互作用力的大小与哪些因素有关呢？如图所示，用摩擦起电的方法分别让球形导体A和通草球B带同种电荷，并使球形导体A与通草球B处在同一水平面上.（1）不断给A增加电量，观察摆线偏角的变化.（2）保持A和B上的电量不变，改变A与B之间的水平距离，观察摆线偏角的变化.02影响静电力的因素（1）当球形导体A电量增加时，摆线偏角增大，说明静电力随带电体电量增加而增大；（2）当球形导体A和通草球B的电量不变，改变A和B之间的水平距离，发现距离越近，摆线偏角越大，说明静电力越大.实验现象

电荷之间的作用力与万有引力是否具有相似的形式呢？是否也满足“平方反比”的规律呢？最终解决这一问题的是法国科学家库仑。（1）距离保持不变，电荷量增大，作用力F增大。（2）电荷量保持不变，距离增大，作用力减小。定性探究03库仑定律库仑库仑：定量研究实验——扭秤实验（P12）

【观察与思考】如图所示，在干燥的环境中，高精度电子秤上有两块金属圆片A、B固定在两个轻质绝缘支架上，下支架放在电子秤检测台面上，上支架等距贴上红色纸圈，再穿过固定支架的小孔。（1）下支架放在电子秤检测台面上，将电子秤的示数归零。（2）将A、B两块金属圆片正对距离调为d，然后用起电机让两块金属圆片带上相同的电量（设为q），通过读出电子秤的示数经过单位换算便可得到B对A的静电力的大小。借助电子秤探究库仑力

实验一：保持电量不变，把A、B两块金属圆片的距离定量增大，通过读取电子秤示数，经过单位换算便可得到B对A的静电力的大小；探究变量距离

结论：在保持两个带电体的电量不变时，

实验二：保持A、B两块金属圆片的距离为d，逐次用另一相同且不带电的金属圆片C与A接触，使A的电量依次减半，通过读取电子秤的示数，经过单位换算便可得到B每次对A的静电力的大小；静电力电量

结论：在保持两个带电体之间的距离不变时，1.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。

电荷之间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力

（2）表达式：国际单位制中，电荷量单位是库伦（C）、力的单位是牛顿（N）距离单位是米（m）k值由实验测定（3）适用条件：①真空②静止点电荷（4）相互作用力的方向

：在它们的连线上（如图）。++q1q2r--F斥F斥F斥F斥+-F引F引注意：①计算时只代电荷量的绝对值；②需通过同种电荷相斥、异种电荷相吸来判断库仑力的方向。【讨论与交流】相隔一定距离的两个带电金属球，因体积偏大而不能被视为点电荷，如果用两个金属球的球心间距离来计算库仑力，计算结果比真实值偏大、偏小还是相等？为什么？

04静电力的计算（1）库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。（2）对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。（3）库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。（4）库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。1.对静电力（库仑力）的理解：例题：氢原子由一个质子和一个电子组成，根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径r=5.3×10-11m.已知质子的质量mp=1.67×10-27kg，电子的质量me=9.11×10-31kg，万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.（1）求电子受到质子的静电力和万有引力的大小.解：（1）由库仑定律，得两粒子间的静电力的大小为由万有引力定律，得两粒子间的万有引力的大小为（2）库仑定律和万有引力定律的表达式有哪些相似之处？例题：氢原子由一个质子和一个电子组成，根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径r=5.3×10-11m.已知质子的质量mp=1.67×10-27kg，电子的质量me=9.11×10-31kg，万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.静电力和万有引力的计算公式在形式上具有高度相似性.它们都适用于可以视为“点”的物体，即质点或点电荷；它们都包含一个常量：静电力常量k或万有引力常量G；都包含两个物质的参量：电量或质量；都表现为与距离的二次方成反比关系；计算结果单位都一致等.（3）在研究微观物质的相互作用力时，在库仑定律和万有引力定律中，哪一种力可以被忽略呢？请说明理由.例题：氢原子由一个质子和一个电子组成，根据经典模型，电子绕核做圆周运动，轨道半径r=5.3×10-11m.已知质子的质量mp=1.67×10-27kg，电子的质量me=9.11×10-31kg，万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2.由（1）的计算结果，可得静电力与万有引力的大小之比为根据计算结果，可知氢原子中电子与质子的静电力远远大于万有引力.因此，在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力通常可以忽略.万有引力定律库仑定律不同点只有引力既有引力又有斥力天体间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力万有引力场电场公式条件两质点之间两点电荷之间库仑定律与万有引力定律2.静电力的叠加库仑定律描述的是两个点电荷之间的作用力。如果存在两个以上点电荷，那么要对这个点电荷的作用力进行的矢量求和。【例题2】真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10─6C,求它们所受的库仑力。F1F2F3q1q2q3+++分析根据题意作图（如右图）。每个点电荷受到其他两个点电荷的斥力，因此，只要求出一个点电荷（例如q3）所受的力即可。

拓展：三个自由点电荷的平衡问题CAB问题1：三球平衡，C球带正电还是负电？CABCAB若C带正电，A、B不能平衡两侧是同种电荷，中间是异种电荷结论1：两同夹异问题2：A和B、C电荷量的大小关系？CABr1r2qcqAqBCFBCFACFABFCBB两侧电荷量大，中间电荷量小结论2：两大夹小CABr1r2qcqAqB问题3：r1、r2与B、C的电量关系？FCAFBAA中间电荷靠近两侧电荷量较小的那个结论3：近小远大三个自由电荷平衡的规律:三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大。1.下列关于点电荷的说法正确的是()A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷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点电荷C2.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C3.如图,把一电荷量为Q=-5×10-8C的小球A用绝缘细绳悬起,若将电荷量为q=+4×10-6C