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

第九章 静电场及其应用 第2节 库伦定律 ——身正心定 闳中博学—— 人教版（2019） 物理（必修第三册） 张二朝 学习目标 1.知道库仑定律的内容及适用条件； 2.知道点电荷的概念，知道带电体看成点电荷的条件； 3.了解库仑扭秤实验； 4.理解库仑定律的表达式，并会计算点电荷间的静电力。 课堂引入 观看视频并思考：电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？ 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？ 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？ 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？ 思考与讨论： 一、电荷之间的作用力 一、电荷之间的作用力 结论：作用力随着距离的增大而减小，随着电荷量的增大而增大。 电荷之间的作用力会不会与万有引力 具有相似的形式呢？也就是说，电荷之间的相互作用力， 会不会与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比？ 思考与讨论： 卡文迪许和普里斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。定量讨论电荷间的相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑。他设计了一个十分精妙的实验（扭秤实验），对电荷之间的作用力开展研究。库仑做了大量实验，于1785年得出了库仑定律。 库仑 1.库仑定律 （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）关系式： （3）电荷之间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力 （4）适用条件： （1）真空中；（2）静止的；（3）点电荷 一、电荷之间的作用力 2.点电荷： 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小、分布对它们之间的作用力可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的电，叫做点电荷 （1）性质： （2）条件： 类似于力学的质点，也是一种理想化模型。 形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计。 两个靠近的金属带电球体，是否可以看做是集中在球心位置的点电荷？ +Q +Q L=4r + + + + + + +Q -Q L=4r - - - + + + 因为电荷间的作用力，电荷并不能均匀的分布在球体上，所以不可以。 同种电荷 异种电荷 思考与讨论： 二、库仑的实验 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 器 材 组 成 二、库仑的实验 在库仑那个时代，还不知道怎么样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，又怎么样做到改变A和C的电荷量呢？ 库伦的电量均分法 A C Q A C A D A D A、C、D球的大小、形状、材料完全相 同的小球 二、库仑的实验 实验结论 比例系数 k 叫静电力常量，国际单位制中，k = 9.0×109N·m2/C2 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。 三、静电力计算 （1）库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。 （2）对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。 （3）库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。 （4）库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 1.对静电力（库仑力）的理解： 1C 1C 1m 根据库伦定律： 2.库仑是一个非常大的电荷量单位 约相当于100万顿物体的重力 只有百万分之一库伦 可达几百库仑 【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。 解析：电子的电荷量和质子的电荷量相同 电子的质量 质子的质量 它们之间的静电力： 它们之间的万有引力力： 微观粒子间的万有引力远小于库仑力 【例题2】 真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是2.0×10-6C，求它们各自所受的静电力。 解析：以 电荷为例， 受到 ， 的静电力作用且距离相等，所以 根据平行四边形定则可得 点电荷 所受的合力 的方向为 与 连线的垂直平分线向外 【例题3】两个分别用长13 cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同小球(可看作质点)，带有同种等量电荷。由于静电力F的作用，它们之间的距离为10cm。已测得每个小球的质量是0.6g，求它们各自所带的电荷量。g取10m/s2。 F F 10cm mg T α 解析：由题意，细线长L=0.13m，两球心距离r=0.1m，小球质量m=6×10-4kg 由库仑定律 联立解得 q=5.27×10-8C 根据平衡的条件，有 α 1.关于库仑定律，下列说法中正确的是( ) A.库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体 B.根据 ,当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大 C.若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力 D.库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律 D 课后练习 2.真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球A和B(可视为点电荷），分别固定在两处，它们之间的静电力为F。 用一个不带电的同样的金属球C先后与A、B球接触，然后移开球C，此时A、B球间的静电力为( ) A. B. C. D. C 课后练习 3.光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电量分别为－4Q和+Q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电量和放置的位置是（ ） A －Q，在A左侧距A为L处 B －2Q，在A左侧距A为L/2处 C －4Q，在B右侧距B为L处 D + 2Q，在A右侧距A为3L/2处 C 课后练习 课堂小结 电荷 库仑定律 理想 模型 点电荷 表达式 k为静电力常量 大小 方向判断 扭秤实验 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。 内容 真空中、静止的、点电荷 条件 谢谢聆听 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.33 Lavf58.12.100 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$