9.2 库仑定律（课件）-2023-2024学年高二物理精品课件及分层作业（2019人教版必修第三册）

9.2 库仑定律 第九章 静电场及其应用 《新人教版高中物理必修3》同步课件 授课教师： 学习目标 基本要求 1．知道库仑定律的内容及适用条件，会用库仑定律进行简单的计算。 2．了解点电荷的概念，体会科学研究中的理想模型方法。 发展要求 了解库仑扭秤实验及其所蕴含的设计思想。 说明 1．利用库仑定律公式求解静力学问题，只限于所受各力在同一直线上或可运用直角三角形知识求解的情形。 2．利用库仑定律公式与其他动力学规律求解力学与电学综合的问题，只要求所受各力在同一直线上的情形。 问题 猜想：电荷之间的作用力与什么有关？ 电荷量越大，作用力越大 距离越小，作用力越大 会不会与万有引力有相似之处？ 电荷之间的作用力 查利·奥古斯丁·库仑 （1736年—1806年） 电荷之间的作用力 俯视图 + C + A B 改变A、C的电量 看扭转程度得： 改变A、C的距离 看扭转程度得： 库仑定律 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。 大小：计算时只需将电荷量的绝对值代入。 方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。 式中的k是比例系数，叫做静电常量。 点电荷 实际上：任何带电体都有形状和大小。 研究中：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（point charge） 这给计算两个带电体间相互作用带来什么困难？如何解决？ 小试牛刀 关于库仑定律，下列说法正确的是( ) 库仑定律适用于点电荷， 点电荷其实就是体积最小的带电体 B. 根据 ，当两个带电体间的距离r→0时，库仑力F→∞ C. 所带电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时， B受到的静电力是A受到的静电力的3倍 D. 库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷 D 小试牛刀 + - 两个电荷量为 1 C 的点电荷在真空中相距 1 m 时，两个电荷的作用力多少？ 约等于1百万吨的物体！ 实际上，库仑是一个非常大的电荷量单位 例题精讲 在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为 5.3×10-11m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。 解：根据库仑定律，它们之间的静电力 根据万有引力定律，它们之间的万有引力 氢原子核与电子之间的静电力是万有引力的2.3×1039倍 小试牛刀 真空中有两个完全相同的带电金属小球，它们之间的距离r=3m (r远大于小球直径)，所带电荷量分别为Q=+6×10−8C、q=−2×10−8C，已知静电力常量k=9.0×109N⋅m2/C2。 (1) 求这两个小球间静电力F的大小； (2) 若将两小球接触后再放回原处，两小球带电量分别是多少？它们间的静电力是斥力还是引力？大小是多少？ 例题精讲 真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为50cm 的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是2.0×10-6C，求它们各自所受的静电力。 解：根据库仑定律，点电荷 q 3 共受到 F 1 和 F 2 两个力的作用。其中 每两个点电荷之间的距离r都相同，所以 根据平行四边形定则可得 点电荷q3所受的合力F的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外。 每个点电荷所受的静电力的大小相等，数值均为 0.25 N，方向均沿另外两个点电荷连线的垂直平分线向外。 库仑力是矢量，求合力用平行四边形法则 小试牛刀 在边长为a的正方形每个顶点都放置一个电荷量为q的同种点电荷，如果保持它们的位置不变，每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力是多少？ 小试牛刀 如图所示，把一带电荷量为Q=−5×10−8 C的小球A用绝缘细绳悬起，若将带电荷量为q=+4×10−6 C的带电小球B靠近A，当两个带电小球在同一高度相距30cm时，绳与竖直方向成45°角，取g=10m/s2，k=9.0×109N⋅m2/C2，且A，B两小球均可视为点电荷，求：(1)A，B两球间的库仑力大小；(2)A球的质量。 库仑力与重力弹力摩擦力一样，属于物体间的相互作用。 课堂小结 点电荷：物理学上把本身的线度比相互之间的距离小得多的带电体叫做点电荷。 库仑定律： 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。 大小： 式中的k是比例系数，叫做静电常量 说明：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸 拓展：“三电荷” 平衡问题？ 两同夹一异 小试牛刀 如图所示，带电荷量分别为+q和+4q的两点电荷A、B