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 1 第二节　库仑定律 2 1、摩擦起电的过程中，是何种电荷移动？从哪个物体移动到哪个物体？ 知识回顾 2、感应起电，如何判断近端和远端的电性？ 情境：猜想两电荷间的相互作用力与哪些因素有关？ 物理学上，把静止电荷之间的相互作用力称为静电力。 3 任务一：探究影响静电力大小的因素 问题1：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?形状？体积？电荷分布？ 问题2：能否忽略带电体间形状、体积等因素所带来的影响？ 模型构建： 带电体本身的大小比它到其他带电体的距离小得多，那么在研究它与其他带电体间的相互作用时，可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个点，这带电的几何点称为点电荷。 带电体有时可 以看做点电荷 物体有时可 以看作质点 4 任务一：探究影响静电力大小的因素 思考： （1）研究静电力大小与电荷量（q1和q2 ）、距离r的关系，需要用到什么物理思想？ 研究： （1）电荷量q不变，改变距离 （2）距离r不变，改变电荷量 控制变量法 5 任务一：探究影响静电力大小的因素 6 任务一：探究影响静电力大小的因素 观察与思考： 用摩擦起电的方法分别让球形导体A和通草球B带同种电荷，并使球形导体A与通草球B处在同一水平面上。 （1）不断给A增加电量，观察摆线偏角的变化。 （2）保持A和B上的电量不变，改变A与B之间的水平距离，观察摆线偏角的变化。 问题1：导体A与通草球B的作用力会随距离的不同怎样改变呢？ 两带电体距离一定时，电量增加时，摆线偏角增大，静电力增大； 问题2：在同一位置增大或减小导体A所带的电荷量，作用力又会怎样变化？ 两带电体电量不变，距离越小，摆线偏角越大，静电力越大. 7 任务二：定量探究静电力大小与电荷量、距离的关系 问题1：高一我们学习了什么力也是随距离的减小而增大？ 问题2：微小力不易测量怎么办？ 问题3：距离不易测量怎么办？ 问题4：没有量度电荷量的单位怎么办？ 均分思想 ++ ++ C A ++ ++ C A ++ D A + + D A 等倍改变距离 放大思想 扭秤实验 8 任务二：定量探究静电力大小与电荷量、距离的关系 借助电子秤探究库仑力 【观察与思考】 如图所示，在干燥的环境中，高精度电子秤上有两块金属圆片A、B固定在两个轻质绝缘支架上，下支架放在电子秤检测台面上，上支架等距贴上红色纸圈，再穿过固定支架的小孔。 （1）下支架放在电子秤检测台面上，将电子秤的示数归零。 （2）将A、B两块金属圆片正对距离调为d，然后用起电机让两块金属圆片带上相同的电量（设为q），通过读出电子秤的示数经过单位换算便可得到B对A的静电力的大小。 9 任务二：定量探究静电力大小与电荷量、距离的关系 实验一：保持电量不变，把A、B两块金属圆片的距离定量增大，通过读取电子秤示数，经过单位换算便可得到B对A的静电力的大小； 探究变量 距离 结论：在保持两个带电体的电量不变时， 10 任务二：定量探究静电力大小与电荷量、距离的关系 实验二：保持A、B两块金属圆片的距离为d，逐次用另一相同且不带电的金属圆片C与A接触，使A的电量依次减半，通过读取电子秤的示数，经过单位换算便可得到B每次对A的静电力的大小； 静电力 电量 结论：在保持两个带电体之间的距离不变时， 11 任务二：定量探究静电力大小与电荷量、距离的关系 实验三：保持A、B两块金属圆片的距离为d，逐次用另一相同且不带电的金属圆片C与A接触，使A的电量依次减半，通过读取电子秤的示数，经过单位换算便可得到B每次对A的静电力的大小； 静电力 电量 结论：在保持两个带电体之间的距离不变时， 12 任务二：定量探究静电力大小与电荷量、距离的关系 13 任务二：定量探究静电力大小与电荷量、距离的关系 14 任务三：理解库仑定律 电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。 1. 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。 2. 表达式： 比例系数 k 叫做静电力常量， 国际单位制中，k =9.0×109N·m2/C2 3、方向：利用电荷之间“同性相斥，异性相吸”的特点判断 15 【讨论与交流】 相隔一定距离的两个带电金属球，因体积偏大而不能被视为点电荷，如果用两个金属球的球心间距离来计算库仑力，计算结果比真实值偏大、偏小还是相等？为什么？ 若带同种电荷时，如图甲所示，由于排斥而距离变大，此时；若带异种电荷时，如图乙所示，由于吸引而距离变小，此时. 任务三：理解库仑定律 16 任务三：理解库仑定律 【例题1】如图,把一电荷为Q=-5×10-8 C的小球A用绝缘细绳悬起,若将电荷量为q=+4×10-6 C 的带电小球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距r=30 cm时,绳与竖直方向的夹角α=45°,g取 10 m/s2,k=9.0×109 N·m2/C2,且A、B两小球均可视为点电荷,求: (1)A、B两球间的静电力的大小; (2)A球的质量。 【答案】(1)0.02 N　(2)2×10-3 kg 17 任务四：探究多点电荷系统中电荷的平衡问题 【例题3】在真空中，两点电荷A、B的电荷量分别为Q1=-9×10-5C和Q2=2.7×10-5C，彼此相距5 cm，现在距A电荷r1 = 4 cm、距B电荷r2 = 3 cm处放置点电荷C，其电荷量为q = 1.0×10-9C，求点电荷C受到的静电力。 18 任务四：探究多点电荷系统中电荷的平衡问题 【例题2】两个大小相同、可看作点电荷的金属小球a和b分别带有等量异种电荷，被固定在绝缘水平面上，这时两球间静电引力的大小为F，现用一个不带电的、同样大小的金属小球c先与a球接触，再与b球接触，则a、 b两球间的静电力大小为 (　　)A．F B．F C．F D．F 19 任务四：探究多点电荷系统中电荷的平衡问题 【例题3】两个自由放置带正电荷的小球，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相距l。如果引入第三个小球，恰好使得三个小球只在它们相互之间的静电力作用下处于平衡状态。问： （1）第三个小球应带何种电荷？ （2）第三个带电小球放在何处？ （3）第三个小球所带电荷量是多少？ 20 任务三：探究多点电荷系统中电荷的平衡问题 方法归纳： 三个自由点电荷的平衡问题： ①条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反。 ②规律： “三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上； “两同夹异”——正负电荷相互间隔； “两大夹小”——中间电荷的电荷量最小； “近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。 21 任务四：探究多点电荷系统中电荷的平衡问题 【例题4】两个带正电荷的小球固定，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相距l。如果引入第三个小球，恰好使得三个小球只在它们相互之间的静电力作用下处于平衡状态。问： （1）第三个小球应带何种电荷？ （2）第三个带电小球放在何处？ （3）第三个小球所带电荷量是多少？ 22 任务四：探究多点电荷系统中电荷的平衡问题 【例题5】真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm 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。 F1 F2 F3 q1 q2 q3 + + + 分析 根据题意作图（如右图）。每个点电荷受到其他两个点电荷的斥力，因此，只要求出一个点电荷（例如q3）所受的力即可。 23 课堂小结 模型构建——点电荷 定性研究——控制变量法 定量探究——放大思想、等距改变距离、电量均分思想 库仑定律——内容、表达式、静电力常量 静电力的叠加——运算法则——平衡条件、牛顿第二定律 24 null 2019 67603.68 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$