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

第九章 静电场及其应用 9.2 库仑定律 制作人：曹译元 核心素养 物理观念 知道点电荷的概念；理解库仑定律的内容、公式及适用条件。 通过库仑定律和万有引力定律的形式对比，体会物理学的和谐统一之美。 建立点电荷这种理想化模型；进一步了解控制变量法在实验中的作用。 经历探究过程，得出电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的定性关系。 科学思维 科学探究 科学态度与责任 新课导入： 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，电荷之间相互作用力的大小决定于哪些因素呢？ 可能跟带电体的电荷量有关 可能与它们间的距离有关 新知讲解： 一、电荷之间的作用力 带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球挂在P点等位置… 探究电荷间作用力与距离的关系 探究电荷间作用力 与电荷量的关系 实验现象 r变大，θ______ r变小，θ______ q变小，θ______ q变大，θ______ 实验结论 电荷间的作用力 与________有关 与________有关 控制变量法 变小 变大 变小 变大 距离 电荷量 F ＝mgtanθ 新知讲解： 二、库仑的实验 刻度盘与指针 细银丝 带电小球C 带电小球A 平衡小球B 库仑扭秤。细银丝下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电金属小球A，另一端有一个不带电的球B，使之保持平衡。当把另一个带电金属球C靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转角度可以比较力的大小。 (1)改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与距离r的关系。 (2)改变A和C的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与带电荷量q之间的关系。 新知讲解： 三、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。 （在空气中也近似成立） （一个静止，一个运动也适用） 2.表达式： 静电力或库仑力（ N ） 点电荷的电荷量（ C ） 两点电荷间的距离（ m ） 静电力常量： 3.方向：在两点电荷的连线上。同种电荷相斥，异种电荷相吸。 利用库仑定律计算大小时，只代入q1、q2的绝对值。 点电荷 带电体 元电荷 理想化物理模型，没有大小、形状，只带有电荷量 有体积、形状，带有电荷的物体。受其他电荷作用时，电荷在物体上会重新分布 最小电荷量，不是带电体，e＝1.6×10－19 C 新知讲解： 三、库仑定律 4.点电荷 当带电体间的距离比自身的大小大得多，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忽略时，可将带电体看作带电的点，即为点电荷。 不是真实存在的 新知讲解： 三、库仑定律 5.对库仑定律的理解 1.当r→0时，F→∞，从数学角度分析似乎正确，从物理意义来上看，当r→0时，两带电体已不能看作点电荷，库仑定律及其公式不再适用。 2.库仑力是电荷之间的一种相互作用力，遵守牛顿第三定律，与两个电荷的性质、带电多少均无关，即作用力与反作用力总是等大反向。 库仑力是一种性质力，受力分析时要画出。 例题讲解： 研究带电微粒间相互作用时，经常忽略万有引力。 新知讲解： 四、叠加原理 (1)两个点电荷间的作用力 (“会”或“不会”)因为第三个点电荷的存在而有所改变。 (2)两个或者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 。 不会 矢量和 合成与分解时遵循平行四边形定则 例题讲解： F1 F2 F3 q1 q2 q3 + + + 新知讲解： 补充：五、三个点电荷的平衡问题 ？ q1 q3 + + q2 _ 新知讲解： 补充：五、三个点电荷的平衡问题 三个点电荷在同一条直线上，在静电力作用下处于平衡状态时，每个点电荷都受其他两个点电荷对它的静电力作用。 q1 q3 + + q2 _ r1 r2 新知讲解： 补充：五、三个点电荷的平衡问题 q1 q3 + + q2 _ r1 r2 三个电荷平衡问题的处理技巧 (1)利用好平衡条件：3个电荷均处于平衡状态，每个电荷所受另外两个电荷对它的静电力等大反向，相互抵消。 (2)利用好口诀：“三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大”。 (3)三个点电荷的电量满足：＝＋ 。 课 堂 小 结 1.关于点电荷，下列说法正确的是( ) A. 点电荷是电荷量和体积都很小的带电体 B. 点电荷是一种理想模型 C. 点电荷的最小带电荷量等于元电荷 D. 球形带电体都可以看作点电荷 课堂练习： BC 2. A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷