9.2 库仑定律（精品同步课件）-2024-2025学年高一物理同步精讲练（人教版2019必修第三册）

9.2 库仑定律 授课人：XXX 版权所有：学科网-xshq7(QQ894665727) 《新人教版高中物理必修第三册》同步课件 第九章 静电场及其应用 学习目标 1、通过库仑定律的探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。 2、通过与质点模型类比，知道点电荷模型的物理意义及建立点电荷模型的条件，进一步体会科学研究中的理想模型方法。 3、理解库仑定律的内涵和适用条件，能够应用库仑定律计算点电荷间的静电力，会利用力的合成的知识解决多个电荷间的相互作用问题。 4、体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法。 5、对比库仑定律和万有引力定律的形式，体会物理学的和谐统一之美，提高物理学习兴趣。 问题引入 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的电荷量，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？ 实验实验：电荷之间的相互作用力 问题： 1.通过实验能得出电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ 2. 你能否猜想下他们之间定量关系表达式？ 猜想 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。 万有引力定律：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与两物体的质量的乘积成正比，与两物体间的距离的二次成反比，作用力在两个物体的连线上。 类比 英国科学家卡文迪什和普里斯特利等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力 猜想 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。 议一议：如何设计实验证明这个猜想？有哪些困难？如何解决这些困难？ 电荷之间的作用力会不会与万有引力具有相似的形式呢？ 困难： 1.电荷量的测量 2.如何精确测量电荷间的作用力（很小） 库伦的实验 库仑面临的困难主要在于如何验证电荷之间的作用力确实遵循他提出的定律。这需要精确测量在不同距离下电荷之间的力，这在当时的技术条件下是非常困难的。库仑使用了扭秤实验来测量非常小的电荷间力，从而验证了他的定律。通过将带电物体悬挂在细线上，并观察它们之间的相互作用如何偏转，他能够推断出作用力与距离的平方成反比关系。 总结来说，库仑所面临的困难并非是因为电荷之间的作用力可能与万有引力具有相似形式，而是在于如何准确测量和验证这种作用力是否真的按照他的定律进行。通过精巧的实验设计，库仑成功地克服了这些困难，证明了他的定律的正确性。 7 库仑定律 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。 公式： ， 式中： k是比例系数，叫做静电常量, 大小：计算时只需将电荷量的绝对值代入 方向：在两点电荷的连线上， 同种电荷相斥，异种电荷相吸 实际困难 + + + + + - - - - - + + + + + + + + + + 实际中带电体都有形状大小，电荷分布也会受形状大小影响，那计算两者间距离时候半径取多少？ 点电荷 研究中：当带电体之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，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷 例：关于点电荷，下列说法中正确的是( ) A. 只有体积很小的带电体才能看成是点电荷 B. 体积较大的带电体一定不能看成是点电荷 C. 当两个带电体的大小形状对它们之间的相互作用的影响可忽略时，这两个带电体均可看成点电荷 D. 当带电体带电量很少时，可看成点电荷 C 小试牛刀 例：半径均为R的两个较大的金属球固定在绝缘的水平桌面上，两球心之间的距离为3R。若两球都带上等量同号电荷Q时，相互间的静电力为F1，两球带上等量异号电荷Q与−Q时，静电力为F2，则( ) A.F1>F2 B.F1<F2 C.F1=F2 D. 无法确定 B 小试牛刀 + - 两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，两个电荷的作用力多少？ 约等于1百万吨的物体！ 实际上，库仑是一个非常大的电荷量单位 小试牛刀 例：真空中有两个相距一定距离的点电荷A、B分别带Q和−5Q的电荷量，下列说法正确的是( ) A.A电荷对B电荷的库仑力大于B电荷对A电荷的库仑力 B.A电荷对B电荷的库仑力等于B电荷对A电荷的库仑力 C.A电荷对B电荷的库仑力小于B电荷对A电荷的库仑力 D.无法确定 B 例题精讲 例：在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。 解：根据库仑定律，它们之间的静电力 根据万有引力定律，它们之间的万有引力 氢原子核与电子之间的静电力是万有引力的2.3×1039倍 研究