9.2库仑定律 课件—2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册

§9.2库仑定律 1 问题与猜想 猜想一下带电体间的作用力与哪些因素有关呢？ 距离r 、带电量Q 控制变量法 随着电荷量的增大而增大, 随着距离的增大而减小. 类比 定性实验研究 库仑(Coulomb 1736~1806): 法国物理学家； 1785年 库伦扭秤 定量实验研究 操作方法: 力矩平衡： 静电力力矩＝金属细丝扭转力矩. 思想方法：放大、转化 设计思想：控制变量法——控制 库仑做实验的装置—库仑扭秤 研究力与距离的定量关系 结论： 保持带电量不变 保持距离不变 研究力与电荷量的定量关系. 结论： 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，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 表达式 库仑定律 k=9.0×109N·m2/C2 适用条件 质点模型 静止点电荷 点电荷是一种理想化模型. (R<<r) 只有电荷量而没有大小的几何点。 类比 真空 实验结论 例1：两个放在绝缘上的相同金属球A、B，相距d，球的半径比d小得多，分别带有电荷3q和q，A球受到的库仑引力大小为F。 （1）B球受到的库仑引力为 。 （2）若保持球A、B的电荷量不变，电荷间的距离增大为原来的2倍，电荷间的作用力为 。 （3）若保持球A、B间距离不变，电荷量都增大为原来的2倍，电荷间的作用力为 。 （4）现将这两个金属球接触，然后仍放回原处，则电荷间的作用力将变为 （引力或斥力）大小为 。 F F/4 4F 斥力 F/3 练一练 例2：如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离l是球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b之间的库仑力F库多大。 练一练 注意适用条件！！！ 库仑定律与万有引力定律的比较： 定律 公式 公式适用范围 共同点 不同点 影响大小的因素 库仑 定律 与两个物体质量有关，只有引力。 ①都与距离的平方成反比。 ②都有一个常数。 万有 引力 定律 点电荷 质点 与两个物体电量有关，有引力，也有斥力。 Q1、Q2、r M、m、r 解：质子与电子之间的库仑力 F电为 试比较电子和质子间的静电引力和万有引力．已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg．电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C．距离是5.3×10-11m 质子与电子之间的万有引力 F 引 为 电子和质子的静电引力远大于它们间万有引力。研究带电微粒间相互作用时（包括电子、质子、离子等粒子），经常忽略万有引力，即不计重力. 库仑定律与万有引力定律的比较： 例3：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，求它们各自所受的库仑力。 q1 q3 q2 F1 F2 F 三个点电荷的受力情况都相同，以q3为例 q3受到大小相同的库仑力F1和F2 方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外 练一练 例4：若上题中将点电荷q1和q2变成一根均匀带电直棒，带电量为（ q1+q2 ），此棒对q3的作用力方向如何？ 任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成 练一练 知识小结 真空中两个点电荷之间的相互作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟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、适用条件： 4、点电荷： k=9.0×109N·m2/C2 2、公式： 1、内容： ⑴ 真空（空气中近似成立） ⑵ 点电荷 是一种理想模型，带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略不计时，带电体可视为点电荷. 两个半径相同的金属小球其球心间距r远远大于球半径R，带电荷量之比为1：7，两者相互接触后再放回原来位置上，则相互作用力可能为原来的（ ） A. 4/7 B. 3/7 C. 9/7 D. 16/7 C D 思维严密，考虑多种情况 练一练 在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电荷量为+Q，B带电荷量为-9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态。则C应带什么性质的电荷，电荷量为多少？ A B 三个点电荷平衡规律: 共线，同夹异，大夹小，近小远大 练一练 $