第二节 电荷的相互作用 库仑定律（教学课件）物理沪科版2020必修第三册

9.2 电荷的相互作用 库仑定律 第九章　静电场 1.知道点电荷的概念。 2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件。 3.理解静电力的概念，会用库仑定律进行有关计算。 学习目标： 2 我们在初中已经知道，电荷之间有相互作用，同号电荷间相互排斥，异号电荷间相互吸引。这种静止电荷之间的相互作用又叫做静电力。 引入新课 一、静电力的大小由哪些因素决定 思考： 1、一个放在上海的电荷和一个放在北京的电荷之间的作用力是否可以忽略？ 2、如果这两个电荷都放在这个讲桌上并且相互靠近，电荷之间的作用力与思考1中的力相比较，哪个大？ 大胆猜想影响电荷间相互作用力的因素 1.可能跟电荷电量有关 2.可能与两个电荷间的距离有关 A是一个带正电的物体。把系在绝缘丝线上的带正电的小球分别系在P1、P2、P3位置，比较相同的小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。 思考一：这个力的大小通过什么可以比较出来？ 思考二：多个因素影响的时候，我们一般会采用什么方法进行研究？ 5 实验表明： 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。 根据控制变量法可猜想： r一定时， q一定时， 二、 如何定量探究电荷间相互作用的规律？ 早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律。 卡文迪许和普里斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。 法国物理学家库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律。 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。 1.库仑扭秤实验是通过悬丝扭转角度比较静电力F大小的.实验结果发现静电力F与距离r的平方成反比。 2.库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个 完全相同的金属小球，一个带电，一个不带电，互相接触后，电荷量平分的方法，发现F与q1和q2的乘积成正比。 A C Q A 电量均分 A C 2 Q A D 2 Q 条件：完全相同的小球 平衡小球 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 1、实验装置：库仑扭秤 2、器材组成：细银丝、绝缘架、带电的金属小球A和C、不带电的小球B 3、实验原理：A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系 想一想：B球的作用是什么呢？ 使A球在水平面内平衡 4、实验方法：控制变量法 5、实验步骤： 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 综合结论 式中的k是比例系数，叫做静电力常量。通过实验测定其值为: 1、当电量不变时，F与距离r的二次方成反比F∝1/r2 2、当之间距离不变时，F与q1、q2的乘积成正比F∝q1q2 结论： 1.点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小 ，以致带电体的 、 及 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 . 大得多 形状 电荷分布状况 大小 点电荷 三、库仑定律 对点电荷的理解 （1）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）带电体能否看成点电荷视具体问题而定.如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略，此时带电体就可以看成点电荷. 例1　(2021·安徽田家炳中学、蚌埠五中期中联考)下列对点电荷的理解正确的是 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.只要是球形带电体，无论球多大，都能看作点电荷 D.当两个带电体的形状和大小对它们之间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 √ 解析　带电体能否看作点电荷是由所研究问题的性质决定的，与自身大小、形状无直接关系，故A、B、C错误； 当两个带电体的形状和大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体均可看作点电荷，故D正确. 针对训练1　(2021·新泰市二中高一期中)关于元电荷和点电荷的说法正确的是 A.元电荷就是点电荷 B.质子就是元电荷 C.点电荷一定是电荷量很小的电荷 D.两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷 处理 √ 解析　元电荷是最小的电荷量，而点电荷是一种理想化的物理模型，二者不是同一物理概念，故A错误； 元电荷是最小的电荷量，不是质子，故B错误； 点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，带电体能不能看作点电荷，不是看带电体的体积大小和电荷量大小，而是看带电体的大小相对于带电体间的距离能不能忽略不计，即两个带电体的