1.2 库仑定律（1）课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

人教版物理必修三 第九章 静电场及其应用 第二节 库仑定律(1) 自然界中只有正、负两种电荷 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 复习回顾 使物体带电的方法： 1.摩擦起电 2.接触起电 3.感应起电 实质：电子在物体之间或物体内部的转移 电荷守恒定律：电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变. 元电荷：自然界最小的电荷量 讨论交流：既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力（静电力或库仑力）的大小决定于那些因素呢？ 猜想：可能跟电荷电量有关，可能与电荷间的距离有关 实验验证：探究影响电荷间相互作用力的因素 过程与方法:控制变量法 保持电量Q不变,距离 r与F 有什么关系? 保持距离r不变,电量 Q与F 有什么关系? + + - - + - + C + P3 P1 P2 + + 一、实验： 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先后挂在P1、P2、P3等位置。带电体c与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？ 在同一位置增大或减小小球所带电荷量，作用力又会怎样变化？电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ 实验现象: (1)带电小球由于受到带电体对其的作用力而使丝线偏离竖直方向θ角． (2)在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ越大，离带电体越远，角度θ越小 (3)在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ越 大，电荷量越小，角度θ越小 猜想：带电体之间的作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比。 (4)小球的受力如图所示． F＝mgtanθ，θ越大，F越大． 实验结论：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 思考：电荷间的作用力与它们带的电荷量以及距离有关，那么电荷之间相互作用力的大小会不会与万有引力的大小具有相似的形式呢？ 库仑扭秤实验 刻度盘与指针 带电小球C 带电小球A 细银丝 平衡小球 库仑（1736-1806） 研究方法：控制变量法 结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离r，从实验结果中库仑得出静电力与距离的平方成反比，即 F∝1/r2;保持两球间的距离不变，改变两球的带电量，从实验结果中库仑得出静电力与电量的乘积成正比，即 F ∝q1q2 1.F与r有关 2.F与q有关 二、点电荷 点电荷是是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型。 带电体可视为点电荷的条件：在研究带电体间的相互作用时，如果带电体本身的线度远小于它们之间的距离，带电体的大小,形状,电荷分布,对库仑力没有影响带电体可以看作点电荷。 点电荷本身的线度不一定很小。点电荷与力学中的“质点”类似。 当带电体间距离远大于电荷自身大小时，带电物体的形状、大小、电荷分布情况对带电体之间的作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体叫做点电荷． 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，实际上并不存在． 2.一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定． 对点电荷的理解 有的同学误认为“大的带电体一定不能看成点电荷，小的带电体一定能看成点电荷”． 辨析：一个带电体能否看成点电荷，并不在于它体积的大小，而是应具体问题具体分析．即使是大的带电体，在一定条件下，也可以看成点电荷，即使是小的带电体，在一定条件下也不一定能看成点电荷． 两个靠近的带电球体，是否可以看成是集中在球心位置的点电荷？ 两个电荷分布均匀的带电球体，可以 两个电荷分布不均匀的带电球体，不可以 三、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，与它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 + q1 q2 r F 1 F 2 公式： K为静电力常量: K=9.0×109N·m2/C2 适用范围：真空中静止的点电荷 计算大小时只将电荷量的绝对值代入 方向另行判断（同号斥力、 异号引力） 在空气中的结果与真空中相差很小，因此在空气中也可使用真空中的公式。 (1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否有其他电荷等无关． (3)库仑力也称为静电力，它具有力的共性．它与学过的重力、弹力、摩擦力是并列的．它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵循平行四边形定则，能与其他的力平衡，使物体发生形变，产生加速度． (2)两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律，即两带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力．不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大． 应用库仑定律解题应注意的问题: (4)可将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行．即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、