1.2 库仑定律 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版选修3-1

第2节 库仑定律 第一章 静电场 1．牛顿力学中的万有引力定律，其数学表达式？ 2．电荷间的相互作用规律如何？ 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 回顾 思考 1．电荷间的相互作用力大小有何规律？ 2．电荷间的相互作用力大小有哪些影响因素？ 电学规律与力学规律有相似之处吗？如何探究呢？ 一、探究影响电荷间相互作用力的因素 1.猜想：电荷间的相互作用力跟＿＿＿、＿＿有关； 2.装置： 3.方法： 3.现象： 4.结果: 分别改变两小球电量和间距，观察小球偏离竖直方向的夹角α大小。 (1)间距不变,电量越多,夹角α越大； 电荷之间作用力随电荷量增大而增大， 随距离的增大而减小。 电荷量 间距 q1 q2 (2)电量不变,间距越小,夹角α越大。 这是定性实验 二、库仑实验 法国学者库仑，于1785年完成了对电荷间相互作用力大小的定量研究。 库仑(Coulomb 1736~1806) 库仑扭秤 二、库仑实验 1．库仑扭秤构造 平衡小球(不带电） 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 把微小的电荷间的相互作用力进行放大。 2．库仑扭秤原理 二、库仑实验 3．研究方法：运用＿＿＿＿＿法 (1) q不变时，F与r的关系是＿＿＿＿； 控制变量 (2) r不变时，F与q的关系是＿＿＿＿。 4．综合推导： k=9.0×109N·m2/C2 实验表明： 1．内容：真空中两个静止＿＿＿之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成＿＿，与它们的距离的二次方成＿＿＿，作用力的方向在＿＿＿＿＿上。 三、库仑定律 点电荷 正比 反比 它们的连线 2．公式：静电力（库仑力）的大小＿＿＿＿， 其中静电力常量 k=9.0×109N·m2/C2 。 3．方向：静电力作用在两点电荷的＿＿＿上。 连线 【说明】电荷间的相互作用力叫＿＿＿或＿＿＿。 静电力 库仑力 四、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.概念：当带电体间的距离比它们自身的大小＿得多， 以致带电体的＿＿、＿＿及电荷分布状况对电荷间 的相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可 以看做一个＿＿＿＿，叫做点电荷。 形状 大小 带电的点 大 2.意义：点电荷与质点一样,是一种理想化的＿＿＿＿， 实际上并不＿＿。 物理模型 存在 讨论：库仑定律的适用范围 ①适用于静止点电荷点电荷（理想模型） ②均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用， r是两球心间的距离 ③公式不适用于 的情况 r R＜＜r r 【例题1】已知氢核（质子）质量1.67×10-27kg，电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11 m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力（电子带电量-1.6×10-19c）。 解：氢核与电子所带的电荷量都是 1.6×10-19c. =（9.0×109）× =8.2×10-8 N 可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。另外,二者的性质也不同。 比较：库仑定律与万有引力定律 定律 公式 公式适用范围 共同点 相互作用 影响大小的因素 库仑 定律 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 有引力，也有斥力 Q1、 Q2、 r M、 m、 r 【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，求它们各自所受的库仑力。 q1 q3 q2 F1 F2 F 解：如图，每个点电荷都受到其他两个点电荷的斥力，情况 相同，只要求出一个点电荷（ 例如q3 ）所受的力即可。 q3共受到大小相同的库仑力F1和F2的作用，q1 ＝q2＝q3＝q 方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外 相互距离r都相同，所以 1．对点电荷的理解，你认为正确的是(　　) A．体积很大的带电体都不能看作点电荷 B．只有体积很小的带电体才能看作点电荷 C．只要是均匀的球形带电体，不管球的大小，都 能被看作点电荷 D．当两个带电体的形状对它们的相互作用力的影 响可忽略时，这两个带电体都能看作点电荷 练习 D 2．下列哪些物体可视为点电荷(　　) A．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 B．均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一定可视 为点电荷 C．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷 D．带电的金属球一定不能视为点电荷 练习 C 3．两个放在绝缘架上的相同金属球，相距r，球的半径比r小得多，带电荷量大小分别为q和3q，相互斥力为3F。现将这