9.2 库仑定律 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

9.2 库仑定律 导入新课 想一想：1、视频：小孩被静电打飞了 2、毛皮摩擦过的橡胶棒能把人电飞吗？ 导入新课 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小取决于哪些因素呢？ 1.可能跟电荷电量有关 猜想： 2.可能与两个电荷间的距离有关 一、电荷之间的相互作用力 查利·奥古斯丁·库仑 主要贡献有扭秤实验、库仑定律、库仑土压力理论等。同时也被称为“土力学之始祖” 二、库伦扭称实验 库仑扭称 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。 三、库仑定律 2.库仑定律的表达式 k为静电力常量 适用范围： （1）真空中 （2）静止的 （3）点电荷 点电荷类似于力学中的质点 ①看成点电荷的条件：当带电体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，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷。 ②点电荷是一种理想化的物理模型。 3.方向： 同种电荷间为排斥力，沿着连线背离电荷向外； 异种电荷间为吸引力，沿着连线向内。 点电荷： 本身的线度比相互之间的距离小得多的带电体 1、下面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？ （2）如果是两个球形带电导体 （1）如果是两个电荷分布均匀的带电球体 可以(均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作点电荷来处理——电荷集中在球心的点电荷。) 不可以 想一想 2、根据库仑定律的表达式知，当r→0时，是否有F→∞？ 不是，公式不适用了。 同种电荷电荷分布在金属球外侧 异种电荷电荷分布在金属球内侧 思考：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位置的点电荷？适用于r=0的情况? +Q +Q L=4r + + + + + + +Q -Q L=4r - - - + + + 拓展思考 物体间静电力大吗？ 解：氢原子核与电子之间的库仑力 F电为 【例1】在氢原子中，原子核只有1个质子, 核外只有1个电子, 它们之间的距离 r = 5.3×10-11 m ，约为它们本身半径的105 倍，故可以把它们看成点电荷。求氢原子核与电子之间的库仑力 F电 及它们之间的万有引力 F引 。 讨论：电子和质子间的万有引力比库仑力小得多，因而在研究微观世界的各种物理过程中，万有引力可忽略不计。因此，电子绕核运动的向心力，可认为只来源于库仑力。 氢原子核与电子之间的万有引力 F 引 为 + 1 Q 2 Q r 分析：如图所示，用“+” “–”号表示电荷的正负。根据牛顿第三定律，电荷Q 1 、Q 2 之间的作用力F1 和 F2 是大小相等，方向相反。 【例2】在真空中有两个相距 0.3 m的点电荷，所带的电荷量分别是 2×10-8 C 和-4×10-8 C 。 求每个电荷受到的静电力有多大，是引力还是斥力？ F 1 F 2 解：正、负电荷之间的相互作用力为吸引力，大小为 讨论：在应用库仑定律求电荷间的相互作用力时，电荷量的正负号不要代入公式进行计算，只用它们的绝对值进行计算，方向另外说明。 例3 真空中有三个点电荷，它们固定在边长为50cm的 等边三角形的三个顶点上，每个点电荷电量都是 求它们各自所受的库仑力。 解析： 由于每个点电荷的受力是相同的，所以只要求出一个点电荷受到的力即可。 对q3受力分析 F3就是q3受到的库仑力的合力 q1 q2 q3 + + + F1 F2 F3 通过受力分析可知，q3共受F1和F2两个力的作用， ，相互距离r都相同，所以 根据平行四边形定则，合力 合力的方向沿q1与q2连线的垂直平分线向下。同理可得q1、q2所受的库仑力。 《小苹果——库仑定律版》 电学世界很神奇， 我们一起探奥秘， 今天是个难忘日子。 起电方式有三种， 摩擦、接触和感应， 电荷间有相互作用。 同种电荷相互排斥看着很有趣， 异种电荷相互吸引觉得更神奇。 真空中静止点电荷计算静电力， 库仑扭秤精密实验（揭）库 仑 定 律！ F与Q1、Q2成呀成正比， F与r的平方成反比， 电荷之间连线方向，是引力还是斥力？ 取决于电性！ F与Q1、Q2成呀成正比， F与r的平方成反比， 科学家啊先驱者啊激励我们， 奇妙世界就要探索。 感谢您的耐心聆听 I'd like to finish by saying how grateful I am for your attention. La