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 节 2 库仑定律 高中物理 必修第二册 第九章 杨孝波 思考与讨论 同种电荷相互排斥；异种电荷相互吸引 温故知新 那么电荷之间相互作用力大小与那些因素相关？ 课堂引入 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 问题一：这个力的大小通过什么可以比较出来？ 问题二：多个因素影响的时候，我们一般会采用什么方法进行研究？ 思考 ＋ ＋ α G F T α 方法：控制变量法 偏角越大，力越大 一、电荷之间的作用力 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：电荷间的作用力会不会与万有引力相似？即： r一定时， q一定时， 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。 定量讨论电荷间的相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑。库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律。 一、电荷之间的作用力 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。 2.适用条件： 电荷间的这种作用力叫做库仑力或静电力。 （1）真空中（2）静止的点电荷 (以上两个条件是理想化的，在空气中也近似成立) 3、点电荷 （1）在研究带电体间的相互作用时，如果带电体自身的大小远小于它们之间的距离，以至带电体自身的大小、形状及电荷分布状况对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说可把带电体看作一带电的点，叫做点电荷。 （2）点电荷是一个理想化的模型，类似于力学中的质点。 一、电荷之间的作用力 点电荷 质点 ：只有q、m，没有大小形状 带电的 ①形状、大小、电荷分布可以忽略 ②均匀带电的球体或球壳 + + + + + + + + + + + + 注意：一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其形状和大小确定。 一、电荷之间的作用力 例1. 关于点电荷的下列说法中正确的是（ ） A. 真正的点电荷是不存在的 B. 点电荷是一种理想模型 C. 足够小的电荷就是点电荷 D. 一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 ABD 一、电荷之间的作用力 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。 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 使A球在水平面内平衡 想一想：B球的作用是什么呢？ 二、库仑的实验 3、实验方法：控制变量法 4、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 探究F与q的关系： 改变A 和C 的电量q1、q2，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与q1、q2的关系 二、库仑的实验 二、库仑的实验 库仑定律表达式 ①k为静电力常量：k = 9.0×109 N·m2/C2。 ②q为电荷量：计算大小时只将电荷量的绝对值代入。 ③r是两点电荷间的距离。 ④方向：在两点电荷的连线上 , 同种电荷相斥 , 异种电荷相吸。 FBA FAB A B ＋ ＋ FAB FBA A B － ＋ ⑤点电荷之间的静电力遵循牛顿第三定律。 二、库仑的实验 1.能否由库仑定律表达式得出，当r→0时，F→∞的结论？ 拓展思考 当r→0时，两电荷不能再视为点电荷，库仑定律不再适用! 2.两个带电金属球，球心距离为r，两球间的库仑力仍然遵循　　　　 下面公式吗？ r r + + + + + + + + - - - - + + + + 两金属球带同种电荷 两金属球带异种电荷 二、库仑的实验 例2.两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5×10−5 C的正电时，相互作用力为F1 ，当它们分别+1.5×10−5 C和−1.5×10−5 C的电量时，相互作用力为F2 , 则（ ） A．F1 = F2 B．F1 ＜F2 C．F1 ＞ F2 D．无法判断 B 二、库仑的实验 1C 1C 1m 代入数据： 库仑是一个非常大的电荷量单位 100万吨 mg 只有百万分之一库伦 可达几百库仑 三、静电力计算 课本例题1： 在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10─11 m。试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。 你有什么发现？ 电荷的正负只决定它是斥力还是引力与F电大小无