1.2 库仑定律 课件 -2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

第一章　静电场的描述 第二节　库仑定律 怎样简化这些因素，方便进行实验探究？ 介质 ? 大小形状？ 电荷分布？ 研究表明，带电体之间的相互作用力除了与它们所带的电量及相对位置有关，还与它们的形状和大小有关，这大大增加了研究这一问题的复杂性. 一、点电荷 电荷量 q1? q2 ? 距离r ? √ √ 真空 能忽略其影响吗？ 2 q q L=30r r r 大小形状 电荷分布 q q q q L=3r r r + + + + - - - - 点电荷 建构模型 带电体自身的大小远小于它们之间的距离 点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力学中的质点，实际不存在。 3 q1 q2 + P1 C + F F 二、影响静电力的因素 影响带电体间相互作用力的因素有哪些？ 电荷量q1 ? q2 ? 距离r ? 4 实验探究方法 控制变量法 研究 电荷量q不变，改变距离 距离r不变，改变电荷量 q1 q2 + P1 C + F F 结论 电荷量q保持不变，距离r增大，F减小。 距离r保持不变，电荷量q增大，F增大。 5 三、库仑定律 遇到困难 电荷量无法直接测量 距离不便测量 微小力不易测量 平分电荷量 放大微小力 等倍改变距离 库仑的实验 突破方法 库仑扭秤 6 实验的再现 实验装置 A 电子秤 B 游标卡尺 7 电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系 演示实验1 8 作用力F与距离r2 的关系 r2/10-2m2 1.000 0.810 0.640 0.490 0.360 0.250 F/10-4N 0.88 0.98 1.27 1.76 2.35 3.23 实验数据与图像：作用力F与距离r 的关系 r/cm 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 M/g 0.009 0.010 0.013 0.018 0.024 0.033 9 坐标转换：r2 1/r2 在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与两带电体间距离的平方成反比。 10 距离r不变，探究作用 力F与电荷量q的关系 演示实验2 11 在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与两带电体电荷量乘积成正比。 12 电荷之间的作用力F与距离r的二次方成反比； 电荷之间的作用力F与q1和q2的乘积成正比； 实验结论： 13 1.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。 电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。 比例系数 k 叫做静电力常量， 国际单位制中，k = 9.0×109N·m2/C2 2.表达式 14 （1）适用条件： 静止 点电荷 真空中 3. 理解 （2）相互作用力的方向 ：在它们的连线上。 + + q1 q2 r — — F斥 F斥 F斥 F斥 + — F引 F引 15 （1）库仑定律是电学发展史上的第一个定量实验定律。 4. 意义 放大思想 转化思想 均分思想 理想化模型思想 （2）类比法在库仑定律建立过程中发挥了重要作用。 16 例题1.在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。 分析：氢原子核与质子所带的电荷量相同，是1.60×10-19C。电子带负电，所带的电荷量也是1.60×10-19C。质子质量为1.67×10-27kg，电子质量为9.1×10-31kg 。 解：根据库仑定律，它们之间的静电力和万有引力 氢原子核和电子之间的静电力远大于万有引力。研究微观粒子的相互作用时，经常忽略万有引力。 17 例题2.真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是 2.0 × 10-6 C，求它们各自所受的静电力。 q1 q2 q3 F2 F F1 ＋ ＋ ＋ 分析：q3共受F1和F2两个力的作用，q1=q2=q3=q， 相互间的距离 r 都相同。 根据平行四边形定则 合力的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外。 每个点电荷所受的静电力大小相等，数值均为0.25N,方向均为另外两个点电荷连线的垂直平分线向外。 18 两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各个点电荷单独对这个点电荷作用力的矢量和。 两个或两个以上点电荷间的静电力求解 19 谢谢观赏 $$