9.2 库仑定律-【物理优课PPT】高中物理必修第三册同步PPT课件（人教版2019）

1 核心素养要求 认识点电荷的概念 1 通过演示实验，定性判断电荷间的作用力 2 体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法 3 掌握库仑定律的公式和适用条件 4 2 核心素养呈现 点电荷、库仑定律 物理观念： 通过库仑定律建立，体会实验与类比在定律建立中发挥的作用，通过扭秤实验的思路，体会放大法的实验思想 科学思维： 库仑定律 3 电 荷 电荷之间相互作用力遵循什么规律？ 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 思考：电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？ 4 问题探究 PART 01 5 课程导入 6 01 问题提出 如图，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？ （1）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？ （2）电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ 7 02 实验演示 8 03 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）带电体C与小球间的作用力会随距离的减小而增大； （2）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力也会增大或减小； 9 03 实验现象 事实上，电荷之间的作用力与万有引力是否相似的问题早已引起当年一些研究者的注意，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。 类比法 卡文迪什 普里斯特利 不过，最终解决这一问题的是法国科学家库仑。 库仑设计了十分精妙的扭秤实验，于1785年提出库仑定律。 10 电荷之间的作用力 PART 02 11 只有电量，没有大小、形状的理想化模型 01 库仑定律 1.定义 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。 2.表达式 3.适用条件 真空中静止的点电荷 那么，什么是点电荷呢？ + 12 01 库仑定律 4.点电荷特点 + （3）相互作用的两个点电荷，不论它们的电量是否相等，它们受到的库仑力是一对作用力和反作用力。 （1）在研究带电体间的相互作用时，如果带电体自身的大小远小于它们之间的距离，以至带电体自身的大小、形状及电荷分布状况对研究的问题影响甚小，可把带电体看作一带电的点，叫做点电荷。 （2）点电荷是一个理想化的模型，实际上是不存在的。 13 01 库仑定律 思考：两个靠近的带电球体，是否可看成是集中在球心的点电荷？ 同种电荷分布在金属球外侧 电荷距离>L +Q +Q L=4r + + + + + + 异种电荷分布在金属球内侧 电荷距离<L +Q -Q L=4r - - - + + + 14 02 点电荷与元电荷 （2）电子的带电量等于元电荷，研究宏观问题时，电子、质子可看做点电荷。点电荷的带电量可能较大也可能较小，但一定是元电荷的整数倍。 （1）元电荷是电荷量，点电荷是带电体的理想模型 ； 库仑是通过什么样的实验方法找到电荷间作用力的关系的呢？ 15 库仑的实验 PART 03 16 01 实验装置 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。 C 带电小球C 平面镜 平衡小球B 带电小球A 细银丝 刻度盘与指针 库仑做实验的 装置—库仑扭秤 B球的作用是使A球 在水平面内平衡 17 02 实验原理 18 03 实验方法 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 控制变量法 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。 19 04 电量分配 电量均分 A C Q A A C Q A D 2 Q 大小、形状、材料完全相同的小球 条件： 1.当电量不变时，F 与距离r 的二次方成反比 F∝ 2.当之间距离不变时,F 与 的乘积成正比 F∝ 结论： 20 05 实验演示 21 06 实验结论 比例系数 k 叫静电力常量，国际单位制中，k = 9.0×109N·m2/C2 （1）适用条件 ① 真空中 ② 静止的 ③ 点电荷 22 06 实验结论 + + q1 q2 r — — F斥 F斥 F斥 F斥 + — F引 F引 （2）相互作用力的方向 ：在它们的连线上（如图） （3）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。 23 静电力计算 PART 04 24 01 静电力大小