9.2库仑定律 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

库仑定律 异种电荷相互吸引 同种电荷相互排斥 电荷间相互作用力大小和那些因素相关呢？ 实验探究 猜想与假设 影响带电体间相互作用力的因素有哪些？ 电荷量多少 、距离大小 、带电体大小形状、电荷分布、介质 带电体自身的大小远小于它们之间的距离 真空 模型简化 实验探究 实验方法 影响带电体间相互作用力的因素 电荷量多少 距离大小 这种存在多种变量影响的实验，我们一般使用什么实验方法？ 控制变量法 研究： （1）电荷量q不变，改变距离 （2）距离r不变，改变电荷量 1760年，D.伯努利首先猜测电力会不会跟万有引力一样，有反比规律 1687年，牛顿的万有引力定律正式发表于《自然哲学的数学原理》之中，解释了万有引力定律服从反比平方规律 1767年，英国化学家普里斯特利根据实验提出猜测，“电的吸引与万有引力服从同一规律，即与距离平方成反比” 1773年，亨利卡文迪什用两个同心金属壳做实验，得到静电力与距离的𝟐±𝟏/𝟓𝟎 次方成反比，可惜卡文迪什未公布这一结果。 1785年，库伦在前人研究的基础上，通过实验得到库伦定律。 “好运”的库伦 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。 平衡小球B 细银丝 带电小球C 带电小球A 刻度盘与指针 B球的作用是使A球 在水平面内平衡 ---库仑扭秤 探究F 与r 的关系： 探究F与q的关系： ---控制变量法 A和C的电量q1、q2不变 A和C的距离r不变 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？ A C Q A 电量均分 A C Q A D 2 Q 条件： 大小、形状、材料完全相同的小球 电量分配 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 实验结论 （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。 实验结论 库仑定律： 2.大小： 电荷之间的这种力叫做库仑力或者叫静电力。 静电力常量 1.定义： 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。 ①静电力常量是一个与带电体周围介质有关的量 ②物理意义：两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0×109N 3.方向：沿两点电荷连线方向，同性相斥、异性相吸 4.符号法则：点电荷电量用绝对值代入 库仑力（静电力）也具有力的一切性质 （独立性、合成和分解时遵守平行四边形定则，相互作用力） 有关说明： 1.库仑定律的适用条件： 真空中的静止点电荷之间的作用力。 在要求不严格的情况下，空气中也可以近似适用。 2.库仑定律和静电力常量都是由库仑发现和测定的。 3.公式不适用于 的情况 万有引力定律 库仑定律 不同点 只有引力 既有引力又有斥力 都是场力 万有引力场 电场 公式 条件 两质点之间或均匀球体 两点电荷之间 库仑力和万有引力的比较 1. 库仑力和万有引力是两种不同性质的力，宏观物体受力分析时要分别分析。 2. 库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和谐美和多样美。 例1、火箭升空过程中由于与大气摩擦产生大量的静 电，如果这些静电没有被及时导走，下列情况 中，升空后的火箭能被视为点电荷的是（ ） A.研究火箭外部与其距离1米处的一个带电微粒 之间的静电力 B.研究火箭与地球（带负电）之间的静电力 C.任何情况下都可以视为点电荷 D.任何情况下都不可以视为点电荷 例2.有三个完全相同的金属小球A、B、C，A带电荷量为+8Q，B 带电荷量为-2Q，将A、B固定起来，然后让C球反复与A、B接触（次数足够多），最后移去C球，则A、B两球间的库仑力变为原来的（ ） 针对训练1.关于点电荷，下列说法正确的是（ ） A.体积大的带电体一定不是点电荷 B.当两个带电体的大小、形状对它们间相互作用 力的影响可以忽略时，这两个带电体可以看成 是点电荷 C.点电荷就是体积足够小的电荷 D.点电荷是电荷量和体积都很小的带电体 针对训练2.两个完全相同的金属小球，分别带有+3Q和-Q的电荷量，当它们相距r时，它们之间的库仑力大小为F1；若把它们接触后分开，再置于相距3r的两点，它们之间的库仑力的大小为F2；r比两小球的半径大得多，则 F1：F2等于（ ） A.27：4 B.27：1 C.3：4 D.3：1 例1、已知氢核的质量是1.67×10-27kg，电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力 微观粒子间的万有引力远小于库仑力，所以在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力忽略不计。 解：氢核与电子所带的电荷量都是1.6×10-19c 静电力计算 思考：前面研究的都是两个点电荷，如果存在两个以上的点电荷，那么每个点电荷会受到怎样的作用力？ 静电力是一种性质力，它的合成与分解同样都遵循平行四边形法则，所以对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的静电力等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和 例2、真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2×10-6 c,求：Q3所受的库仑力。 Q2 Q1 Q3 解：受力分析，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, 所以 F1 F2 F 根据平行四边形法则： 合力的方向沿Q1、Q2的连线的垂直平分线向外 30。 谢谢观看 $$