第二节 库仑定律（课件）-2023-2024学年高二物理同步精品课件及习题精练（含教材习题）（人教版2019必修第三册）

法国科学家库仑 第九章 静电场及其应用 人教版 必修三 第二节 库仑定律 复习引入： 同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引 思考： 甲 乙 丙 丁 电荷之间的相互作用与什么因素有关？ C 图片展示的是带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向。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？请同学们观察图片，回答下列问题： （1）哪些因素会影响电荷间的相互作用？ （2）这些因素对作用力的大小有什么影响？ ① 距离 ② 电量 距离越大，作用力越小；电量越大，作用力越大 一、库仑定律 2.静电力：静止电荷之间的相互作用力。也叫作库仑力。 1.点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。 注意：点电荷类似于力学中的质点，也是一种理想化模型 一、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。 3.库仑定律 （2）公式： （3）适用条件： ①真空中；②静止；③点电荷 式中的k是比例系数，叫作静电力常量。 计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。 （4）库仑力方向： 在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。 4.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。 库仑实验 4.库仑的实验 ①电荷之间作用力F与电荷量q1、q2比较难测量，试回答如何测量或定量分析它们的大小？ 点播：由实验结果可知 ，设k为比例系数，则 。 点播：图中A、C接触后带同种电荷，相互排斥，A远离C球，这时扭转悬丝，使A回到初始位置并静止，通过比较悬丝扭转的角度就可以比较F的大小。根据上节学到的两个完全相同的金属小球接触后平分电荷量，就可以将带电小球的电荷量分为 。 ②库仑通过扭秤实验进一步发现 ，F∝q1q2，试写出电荷之间作用力的数量关系。 放大思想 4.库仑的实验 扭秤实验利用了放大的思想，可以测量微小的力。如图甲，库仑扭秤通过较长的力臂可以产生较大的力矩，使悬丝产生一定角度的扭转，来放大力的效果；如图乙，卡文迪什扭秤除了采取这种措施来放大力的效果，还进一步利用光的反射进行二次放大，从而可以定量测量极其微弱的万有引力。 二、库仑定律的考点 (1)点电荷是理想化的物理模型：点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。 (2)带电体看成点电荷的条件：一个带电体能否看成点电荷，要看带电体的形状、大小及电荷分布状况对相互作用力的影响是否可以忽略不计。如果可以忽略不计，则带电体就可以看成点电荷。即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。 ①静电力的确定方法 (1)大小计算：利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可。 (2)方向判断：利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断。 ②点电荷的考点 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？ 两个带电球体相距比较远时，可以看作点电荷，球心间的距离可看作两电荷间的作用距离，但是当两个带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，此时两带电球体之间的作用距离不等于球心间距离，即电荷的分布会发生改变。 点电荷 元电荷 小带电体 概念 忽略了大小、形状、电荷分布状况，只考虑电荷量的带电体 电子或质子所带的电荷量 体积较小的带电物体 实质 理想物理模型 最小电荷量 带电物体 联系 ①点电荷、小带电体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍； ②小带电体在一定条件下可视为点电荷 概念辨析 例1　如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l，为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，两球电荷量的绝对值均为Q，那么，a、b两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为(　　) D 例2 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，万有引力忽略不计。 二、库仑定律的考点 ③静电力的叠加 (1)两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。 (2)真空中两个静止点电荷