9.2库仑定律（一）-2022-2023学年高二物理精品课件（2019人教版必修第三册）

9.2库仑定律（一） 第九章 静电场及其应用 晓峰物理 带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？ 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？电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ 情景引入 电荷之间的作用力与电荷量、电荷间距离的关系 定性研究: 结论 （1）电荷量q保持不变，距离r增大，F减小。 （2）距离r保持不变，电荷量q增大，F增大。 实 验 一、电荷之间的作用力 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。 英国科学家卡文迪什和普里斯特利等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。 普利斯特利 库仑 卡文迪什 最终解决这一问题的是法国科学家库仑。他设计了一个十分精妙的实验（扭秤实验），对电荷之间的作用力开展研究。 定量关系: 一、电荷之间的作用力 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。这个规律叫作库仑定律（Coulomb’s law）。这种电荷之间的相互作用力叫作静电力（electrostatic force）或库仑力。 点电荷: 库仑定律: 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，以至于在研究它与其他带电体的相互作用时，带电体的形状以及电荷在其上的分布状况均无关紧要，该带电体可以看做一个带电的点，这样的电荷称为点电荷。 性质：类似于力学中的质点，也是一种理想化模型. 条件：形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计. 【例题1】(多选)关于元电荷和点电荷，下列说法中正确的是( ) A.电子就是元电荷 B.元电荷的电荷量等于电子或质子所带的电荷量 C.电子一定是点电荷 D.带电小球也可能视为点电荷 解析： BD 电子和质子是实实在在的粒子，而元电荷只是一个电荷量单位，A错误，B正确；带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略，即可视为点电荷，C错误，D正确。 典例解析 二、库仑的实验 库仑做实验的装置—库仑扭秤 平分电荷量 放大微小力 等倍改变距离 突破方法 电荷之间的作用力与电荷量、电荷间距离的关系 定量研究: 带电小球C 带电小球A 刻度 平衡小球 细银丝 刻度盘与指针 二、库仑的实验 电荷之间的作用力与电荷量、电荷间距离的关系 定量实验——实验的创新 实验装置: 带电小球C 带电小球A 电子秤 游标卡尺 游标卡尺测距 力的测量由间接改进为直接、更精密仪器测量 突破方法 高精度电子秤称力（精度：千分之一克） 二、库仑的实验 电荷之间的作用力与电荷量、电荷间距离的关系 定量实验——实验的创新 实验过程: （1）电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系 二、库仑的实验 数据分析: r/cm 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 M/g 0.009 0.010 0.013 0.018 0.024 0.033 /10-2cm-1 10.0 11.1 12.5 14.3 16.7 20.0 F/10-4N 0.88 0.98 1.27 1.76 2.35 3.23 × × × × × × F——图像 二、库仑的实验 数据分析: /m-2 1.00 1.23 1.56 2.04 2.78 4 F/10-4N 0.88 0.98 1.27 1.76 2.35 3.23 × × × × × × F——图像 在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与两带电体间距离的平方成反比。 二、库仑的实验 电荷之间的作用力与电荷量、电荷间距离的关系 定量实验——实验的创新 实验过程: （2）距离r不变，探究作用 力F与电荷量q的关系 在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与两带电体电荷量乘积成正比。 二、库仑的实验 实验结论: 1、F与r的关系(q不变） 2、F与q的关系(r不变） 库仑定律的表达式 ①式中的k是比例系数，叫做静电常量， ②计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。 ③方向： 在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。 （类似于力学中的万有引力公式） 适用条件：真空中的点电荷 【例题2】关于库仑定律的公式 ，下列说法正确的是（　　） A.k为静电力常量，数值为1 B.k为静电力常量，没有单位 C.当真空中的两个电荷间的距离 时，它们之间的静电力 D.当真空中的两个电荷间的距离 时，它们之间的静电力 解析： C k为静电力常量，数值为9.0×109Nm2C-2，选项AB错误；当真空中的两个电荷间的距离 时，库仑定律不再适用，则选项D错