9.2 库仑定律 课件7-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第二节 库仑定律 第九章 静电场及其应用 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？ 课堂导入 + Ｏ 【活动探究：影响电荷间相互作用力的因素】 实验方法：控制变量法 实验现象： 当两小球电量不变时，力随距离增加而减小 当距离不变时，力随电量的增加而增加 定量讨论 电荷间的相互作 用的是法国物理学家库仑。库仑做了大量实验,于1785年根据扭秤实验发现并确定了电荷之间的相互作用规律。 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 库仑扭秤 实验原理：AC之间的静电力使细丝扭转，根据扭转的角度可知力的大小（类似胡克定律）。 实验方法：控制变量法。实验思想：放大 实验步骤： 电量不变时探究力与距离的关系 结论： 距离不变时探究力与电量的关系 结论： 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，电荷间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力。 库仑定律的表达式 k为静电力常量K= 适用范围： （1）真空中 （2）静止的点电荷 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点电荷类似于力学中的质点 点电荷是一种理想化的物理模型。 库仑定律的表达式 ⑴ 库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。 ⑵ 对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。 ⑶ 库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。 ⑷ 库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条线上。 （注意：一对库仑力大小一定相等 ，与各自的带电量无关） 库仑力性质 库仑定律与万有引力定律的对比 库仑定律反映了微观带电粒子相互作用规律，万有引力定律反映了宏观物体相互作用规律。 它们均分别有常量k和G，分别跟电量的乘积和质量的乘积成正比，都跟距离的平方成反比 体现自然规律的多样性和统一性 相似处 不同点 【例题1】已知氢核（质子）质量为1.67×10-27kg。电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11 m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。 【解析】库仑力大小: 万有引力大小: 静电力与万有引力 【例题2】根据库仑定律，两个电荷量为 1 C 的点电荷在真空中相距 1 m 时，相互作用力是 9.0×109 N。差不多相当于一百万吨的物体所受的重力！可见，库仑是一个非常大的电荷量单位，我们几乎不可能做到使相距 1 m 的两个物体都带 1 C 的电荷量。 通常，一把梳子和衣袖摩擦后所带的电荷量不到百万分之一库仑，但天空中发生闪电之前，巨大的云层中积累的电荷量可达几百库仑。 静电力大小 【例题3】：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2 × 10-6 c,求它们所受的库仑力。 q1 q2 q3 F1=F2=K = N =0.144 N 根据平行四边形定则，合力是: 【例题4】例：两个大小相同、带电也相同的金属球A和B，分别固定在两处，相互作用力为F．现用另一个不带电的同样大小的C球先与A球接触，再与B球接触，然后移去C球，则后来A、B两球间的作用力变为（ ） C 【例题5】：下列关于点电荷的说法中，正确的是（ ）　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷． B．体积很大的带电体一定不是点电荷． C．当两个带电体的形状对它相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷 D．任何带电球体，都可看作电荷全部集中于球心的点电荷． C 【例题6】：两个半径相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的（ ） CD 三个自由电荷的平衡关系 一条直线，两同夹一异，两大夹一小，近小远大 三个点电荷的排列顺序必定是：+ - +，- + - + + a b - c - - a b + c 【例题7】：如图所示，真空中A、B两处各有一个正电电荷，若放入第三个点电荷C，只在电场力的作用下三个电荷都处于平衡状态，则C的电性及位置是（    ） 正电；在A、B之间 正电；在A的左 负电；在A、B之间 负电；在B的右侧 C 课堂小结 1.库仑定律的内容和表达式及适用条件 真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与它们的电荷量的乘积