9.2 库仑定律（课件）- 【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019必修第三册）

第九章：第2节 库仑定律 高中物理必修第三册 主讲老师：××× 目录 CONTENT 高中物理必修第三册 电荷之间的作用力 库仑的实验 静电力计算 三带电小球的平衡 课堂引入 00. 如图，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？ 2.对于影响带电体之间相互作用的因素你有哪些猜想？如何设计实验？ 1.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？ 高中物理必修第三册 电荷之间 的作用力 第一部分 实验探究 01. 高中物理必修第三册 实验现象 02. 电荷之间的作用力与万有引力是否具有相似的形式呢？英国科学家卡文迪什和普里斯特利等人都确信“ 平方反比” 规律适用与电荷间的力。 1.带电体C与小球间的作用力会随距离的减小而增大； 2.在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力也会增大或减小； 他们用到方法就是——类比法 高中物理必修第三册 从类比到实验 03. 类比在库仑定律的建立过程中发挥了重要作用。类比会引起人们的联想，产生创新。但是类比不是严格的推理，不一定正确，由类比而提出的猜想是否正确需要实践的检验。 法国科学家库仑最终通过实验解决了这一问题。 高中物理必修第三册 库仑定律 04. 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。 电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力。 那么，什么是点电荷呢？ 高中物理必修第三册 点电荷 05. 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一个带电的点，叫作点电荷。 （1）点电荷是一个理想化的模型，类似于力学中的质点，实际上是不存在的。 （2）均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作点电荷来处理→电荷集中在球心的点电荷。 高中物理必修第三册 对比学习 06. 点电荷 元电荷 微小带电体 概念 忽略了大小、形状、电荷分布状况，只考虑电荷量的带电体 电子或质子所带的电荷量 体积较小的带电物体 实质 理想模型 最小电荷量 带电物体 联系 ①点电荷、带电体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍 ②微小带电体在一定条件下可视为点电荷 库仑是通过什么样的实验方法找到电荷间作用力的关系的呢？ 高中物理必修第三册 库仑的实验 第二部分 实验装置 01. 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。 B球的作用是使A球 在水平面内平衡 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 高中物理必修第三册 实验方法 02. 控制变量法 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 高中物理必修第三册 问题思考 03. 在库仑那个时代，还不知道怎样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，又怎样做到改变A和C的电荷量呢？ 高中物理必修第三册 电量分配 04. A C Q A 电量均分 法 A C Q A D 2 Q 条件： 大小、形状、材料完全相同的小球 结论： 1.当电量不变时，F与距离r的二次方成反比 F∝ 2.当距离不变时,F与 的乘积成正比 F∝ 高中物理必修第三册 实验原理 01. 高中物理必修第三册 实验结论 05. 比例系数 k 叫静电力常量，国际单位制中，k = 9.0×109N·m2/C2 （1）适用条件： ①真空中 ②静止的 ③点电荷 高中物理必修第三册 实验结论 06. （2）相互作用力的方向在它们的连线上（如图）。 + + q1 q2 r — — F斥 F斥 F斥 F斥 + — F引 F引 （3）注意： ①计算时只代电荷量的绝对值； ②需通过同种电荷相斥、异种电荷相吸来判断库仑力的方向。 高中物理必修第三册 拓展思考 07. 同种电荷电荷分布在金属球外侧 异种电荷电荷分布在金属球内侧 思考：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位置的点电荷？适用于r=0的情况? +Q +Q L=4r + + + + + + +Q -Q L=4r - - - + + + 物体间静电力大吗 ？ 高中物理必修第三册 静电力 的计算 第三部分 静电力