1.2库仑定律-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-1）

§1.2 库仑定律 同种电荷之间存在斥力 异种电荷之间存在引力 甲 乙 丙 复习回顾 电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？ 探究起航 请同学们思考： 1、一个放在北京的电荷和一个放在南京的电荷之间的作用力是否可以忽略？ 2、如果这两个电荷都放在这个 讲桌上并且相互靠近，电荷之间 的作用力与思考1中的力相比较， 哪个大？ 3、视频：小孩被静电打飞了 4、毛皮摩擦过的橡胶棒能把 人电飞吗？ 大胆猜想影响电荷间相互作用力的因素 1.可能跟电荷电量有关 2.可能与两个电荷间的距离有关 O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：多个因素影响的时候，我们一般会采用什么方法进行研究？ 大胆猜想影响电荷间相互作用力的因素 1.可能跟电荷电量有关 2.可能与两个电荷间的距离有关 O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。 5 实验表明： 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。 根据控制变量法可猜想： r一定时， q一定时， 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。 卡文迪许和普里斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。 定量讨论电荷间的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。 二、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。 1、实验装置：库仑扭秤 2、器材组成：细银丝、绝缘架、带电的金属小球A和C、不带电的小球B 3、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 想一想：B球的作用是什么呢？ 使A球在水平面内平衡 平衡小球 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 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？ A C Q A 电量均分 A C 2 Q A D 2 Q 条件：完全相同的小球 1、当电量不变时，F与距离r的二次方成反比F∝1/r2 2、当之间距离不变时，F与q1、q2的乘积成正比 F∝q1q2 结论： 综合结论: 式中的k是比例系数，叫做静电力常量。通过实验测定其值为: 三、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。 电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力。 库仑定律的表达式 式中的k是比例系数，叫做静电常量。 计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。 方向： 在两点电荷的连线上， 同种电荷相斥，异种电荷相吸。 3、点电荷 （1）点电荷是是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型。 (类似于力学中的质点) 思考：当r → 0时 ，F→∞？ （3）点电荷本身的线度不一定很小。点电荷与力学中的“质点”类似。 （2）带电体可视为点电荷的条件：在研究带电体间的相互作用时，如果带电体本身的线度远小于它们之间的距离，带电体的大小,形状,电荷分布,对库仑力没有影响,带电体可以看作点电荷。 2.适用条件： （1）真空中 （2）静止的 （3）点电荷 思考题：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？ 如果是两个球形带电导体 如果是两个电荷分布均匀的带电球体 可以(均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,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。) 不可以 ★★两个导体球，球心之间的距离为r，由于电荷间力的作用，电荷在导体球上的分布如图所示，两球带同种电荷时F< ，两球带异种电荷时，F > . 例1 已知氢核（质子）的质量是kg，电子的质量是kg，在氢原子内它们之间的最短距为 m。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力。 解：氢核与电子所带的电荷量都是C F库=N F引= 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