9.2 库仑定律 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第九章 静电场及其应用 第2节 库仑定律（1） 情境与思考 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 电荷间的相互作用： 作用力的大小与 哪些因素有关呢？ 分析与猜想 电荷间的作用力大小和哪些因素有关？ （2）当带电球不断靠近金属球的过程中，金属球的位置如何变化？ （3）若增加带电球的带电量，金属球的位置如何变化？ （可能与间距r有关） （可能与q有关） 金属球 + （1）当带电球靠近金属球时，金属球的位置如何变化？ q r 与带电体自身的大小及形状有关？ 与带电体所处的空间物质即介质有关？ 猜想： 带电球 q r 与带电体自身的大小及形状有关？ 与带电体所处的空间物质即介质有关？ 猜想： 将问题简化——物理研究的常用方法 （1）点电荷 d r < < （2）电荷处在真空中 实验方法： Q r d 观察点 A （理想模型） √ √ 控制变量法 【定性实验】 通过实验得到结论： 1. 带电量保持不变时，距离越近，偏角______，静电力______； 2. 距离保持不变时，带电量越大，偏角______ ，静电力______ ； 越大 越大 越大 越大 综合结论： 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 【定量实验】 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 库仑扭秤实验 【定量实验】 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 库仑扭秤实验 实验方法： 控制变量法 1. 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。 库伦当时得到的一组数据 A、C两球距离 距离比 扭秤转角 转角比 36个刻度 1 36° 1 18个刻度 1/2 144° 4 8.5个刻度 1/4 575.5° 16 注：第3组数据有偏差，库伦分析是因为漏电所致。 实验方法： 控制变量法 2. 探究F与q的关系： 思考：那个时代，不知道怎样测量物体所带的电荷量， 电荷量的单位也没有，怎样改变电荷量呢？ A C A 电量均分 A C A D 条件：大小、形状、材料 完全相同的小球 结论： 【定量实验】 库仑扭秤实验 当r不变时，F与q1、q2的乘积成正比 F q一定 r一定 静电力常量 k = 9.0×109 N·m2/C2 【综合结论】 库仑力或静电力 1. 内容： 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力（叫静电力或库仑力），跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的二次方成反比。作用力的方向在它们的连线上。 库伦定律 2. 适用条件： ②静止点电荷： （R＜＜L） （空气中近似适用） ①真空中 只有电量，没有大小、形状的理想化模型 3. 公式： 静电力常量： 库仑定律是电磁学的基本定律之一，1785年库仑在实验研究中发现 同种电性电荷分布在金属球外侧 异种电性电荷分布在金属球内侧 ③两个靠近的带电球体，是否可以看出是集中在球心位置的点电荷？ +Q +Q L=4r + + + + + + +Q -Q L=4r - - - + + + ①r = 10cm的带电圆盘，若计算它和相距10m处电子的作用力，能看作点电荷吗？ ②若电子离带电圆盘只有1mm，圆盘还能看作点电荷吗？ 【理解点电荷】——只有电量，没有大小、形状的理想化模型 能 不能 不能 同学们，下课！ 第九章 静电场及其应用 第2节 库仑定律（2） 1. 两个点电荷q1=1C、q2=1C相距r=1m，且静止于真空中，求它们间的库仑力。 k在数值上等于两个1C的点电荷在真空中相距1米时的相互作用力 通常，一把梳子和衣服摩擦后所带的电荷量不到1C的百万分之一 但天空中发生闪电之前，巨大的云层中积累的电荷量可达到几百库仑 【感受库仑力的大小】 2. 铁原子核里两质子间相距4.0×10-15m，请比较两质子间的静电力和万有引力： （质子电荷量为e，质量为m=1.67×10-27kg） 静电力： 万有引力： 可见万有引力相对于静电力是可以忽略的！ = 一百万吨的物体所受的重力 F万 Fc 【对比万有引力与库仑力】 只有引力 既有引力又有斥力 天体间表现明显 微观带电粒子间表现明显 万有引力场： 电场： k = 9.0×109N·m2/C2 G = 6.67×10-11N·m2/kg2 适用条件： 真空中静止点电荷 适用条件： 质点 （电荷分布均匀带电球） （带电体的形状大小对研究问题无影响或影响可不计） （质量分布均匀的球） （物体间的距离比其自身的大小大得多） 性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同 【理解库仑力】 1. 库仑力是性质