9.2库仑定律 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

库仑定律 9 比赛规则： 1、双方利用毛皮摩擦过的塑料管对易拉罐进行争夺， 可多次摩擦； 2、塑料管不得与易拉罐接触； 3、使易拉罐先到达自己一侧边界者胜出。 塑料管 夺罐大赛 塑料管 易拉罐 电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ 电荷量、 距离、 大小形状、 电荷分布、 如何简化这些因素以方便进行实验探究？ 带电的点 电荷之间的作用力 实验内容： ( 1 ) 保持电荷量不变，改变距离，观察力的大小变化 ( 2 ) 保持距离不变，改变电荷量，观察力的大小变化 实 验 实验目的：探究电荷间作用力 F 与 电荷量 q 和距离 r 的关系 实验方法： 控制变量法 电荷之间的作用力 1.如何使物体带电？ 2.如何改变物体间的距离？ q不变 3.怎样判断电荷间相互作用力大小的变化？ 观察实验器材，思考下列问题： 4.怎样改变电荷量的多少？ 电荷之间的作用力 实 验 r不变 实验结论： ( 1 ) 保持电荷量不变，距离减小，作用力 增大 。 ( 2 ) 保持距离不变，电荷量减小，作用力 减小 。 实 验 实验目的：探究电荷间作用力F与 电荷量q和距离r的关系 实验方法：控制变量法 电荷之间的作用力 实 验 实验目的：探究电荷间作用力F与 电荷量q和距离r的关系 实验方法：控制变量法 实验结论： ( 1 ) 保持电荷量不变，距离减小，作用力 增大 。 ( 2 ) 保持距离不变，电荷量减小，作用力 减小 。 电荷之间的作用力 电荷之间的作用力与你学过的哪种力具有相似的变化规律？ G = mg F = kx Ff = μFN 电荷之间的作用力 m1m2 r2 F= G q1q2 r2 猜想： F∝ 普利斯特利 普利斯特利通过类比 ， 认为电力与万有引力具 有 一样的特性 。 卡文迪 什也得出同样的结论。 库仑通过直接测量， 寻找电力规律。 提出的猜想是 否正确需要实 践的检验。 D 发现的历程 库仑（Charles-Augustin Coulomb ， 1736— 1806） 卡文迪什 微小力不易测量 距离不便测量 电荷量无法直接测量 放大微小力 等倍改变距离 均分电荷量 金属小球A 平衡小球B 带电小球C 库仑的实验 细银丝 遇到困难 突破方法 扭秤实验装置 平面镜 突破方法 力的测量由间接改进为 直接 、 更精密仪器测量 游标卡尺测距 平分电荷量 游标卡尺 B A 定量实验 电子秤 实验装置 - r 0.6F 0.4 0.2 0 0 r2 40000 2 4 0 582 8x- . y = 29.3 F- 1 r2 1/r2 0 F 0.4 0.2 0 F 2 关系 20000 / 关系 r/mm m/mg r2 1/r2 F/N 56.99 29 3247.86 3.0789504 0.2842 69.37 20 4812.2 2.078053 0.196 81.08 17 6573.97 1.5211517 0.1666 97.51 15 9508.2 1.0517238 0.147 135.29 10 18303.4 0.5463471 0.098 （1 ） 电荷量 q 不变， 探究作用力F 与距离 r 的关系 定量实验 29.38x-0. 582 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。 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.4 0.3 0.2 0.1 0 D 定量实验 F F- r2 关系 0 10000 20000 30000 0 2 4 F- 1/r2关系 1/r2 y = F r 2 在误差允许的范围内， 电荷间相 互作用力与其中 一 个小球的电荷 量成正比， 也与另 一 个带电体的 电荷量成正比。 即， 与两个带电体电荷量乘积成 正比。 实验探究： 演示实验3 （2 ） 距离r 不变， 探究作用 力F与电荷量q的关系 D 定量实验 演示实验 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。这 个规律叫作库仑定律（Coulomb’s law）。这种电荷 之间的相互作用力叫作静电力（electrostatic force）或库仑力。 F= k q1q2 适用条件：真空中静止的点电荷 k = 9.0×109 N ·m2 / C2 D 库仑定律 r2 点电荷：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（point charge） 方向： 在两个点电荷的连线上。 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 库仑定律 F12 0 F21 F21 F12 【例题 1】 在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为 5.3×10-11 m。 试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力 氢原子核与质子所带的电荷量相同，是1. 6 × 10− 19 C。电子带负电，所带 电荷量也是1. 6 × 10− 19 C 。质子质量为1. 67 × 10− 27 kg ，电子质量为9.1× 10− 31 kg 。 控制变量法 电荷间相互作用力与q和r 的关系 微小量放大 库仑扭秤 等倍/减半 类比 电荷间相互作用力 万有引力 理想化模型 点电荷 质点 猜想 定性分析 猜想 定量分析 得出结论 知识： 库仑定律 F= k q 2 k = 9.0×109 N ·m2 / C2 点电荷 r2 1q 课堂总结 方法： $$