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

9/1/2025 第九章 静电场及其应用 9.2 库仑定律 电荷 电场 电场强度 库仑定律 静电的防止与利用 1 Chenjianjie 2025/9/1 01 电荷之间的作用力 02 库仑定律 03 静电力的计算 目录页 2025/9/1 情境导入 “同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”，那么这种相互排斥和相互吸引的力究竟有多大呢？ 2025/9/1 电荷间的相互作用力 实验：影响电荷间相互作用力的因素 【猜想与假设】 可能与距离、电荷量大小、球的形状和材料有关。 【实验方法】 控制变量法 【实验装置】 2025/9/1 电荷间的相互作用力 【实验过程】 2025/9/1 电荷间的相互作用力 【实验结论】 电荷量不变时，距离增加，作用力 ；距离不变时，电荷量减小，作用力 。 减 小 减 小 通过上述实验，我们知道电荷间的相互作用力与电荷量和距离有关，那么如何定量去计算电荷间相互作用力的大小呢？ 2025/9/1 库仑定律 对此，法国物理学家库仑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进行了定量的实验研究。 库仑 库仑扭秤装置 2025/9/1 库仑定律 库仑扭秤装置 库仑扭秤：细银丝下端悬挂绝缘棒，棒的一端为小球A，另一端则通过物体B使之平衡，悬丝处于自然状态。 将另一带电小球C插入容器并接触小球A，使之带等量同种电荷。将A、C分开，再使C靠近A，A、C间的作用力使A远离。扭转悬丝，使A回到初始位置并静止，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。 2025/9/1 库仑定律 ①改变A、C之间的距离,记录每次悬丝扭转的角度，即可找到力与距离的关系： 力与距离的二次方成正比—— ②改变带电小球C的电荷量，每次与小球A接触时会分走一半的电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，可得出力与电荷量的关系： 力与的乘积成正比—— 库仑扭秤装置 2025/9/1 库仑定律 综合上述实验结论， 库仑定律：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。 关系式： 判断：根据上式，当距离,（ ） × 静电力或库仑力 2025/9/1 库仑定律 库仑力： （不带符号计算） 适用条件：真空中静止的点电荷，一般在空气中也近似成立 点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大的多，带电体的形状、大小以及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可视为点电荷。 ——类似于力学中的质点，也是一种理想化模型 因此，当两电荷间距无限小时，不能看成点电荷，不能使用库仑定律计算电荷间的相互作用力。 2025/9/1 库仑定律 例1：关于点电荷，下列说法正确的是(　　)。 A.点电荷是一种理想化模型，其所带电荷量就是元电荷 B.体积很大的电荷不能看成点电荷 C.质量很小的带电体都可以看作点电荷 D.点电荷的电荷量很小 E.两个点电荷之间的力一定是引力 F.点电荷是自然界中除正电荷和负电荷以外的一种新电荷 G.当带电体的大小在研究的问题中可以忽略不计时，带电体可以看作点电荷 G 2025/9/1 库仑定律 通过库仑定律可以计算出电荷之间相互作用力（库仑力或静电力）的大小，那么这个作用力的方向往哪里呢？ F F F 库仑力的方向：在二者的连线方向上 2025/9/1 静电力的计算 例2：真空中有两个点电荷，相距为时，二者间的库仑力为，保持电荷量不变，当把它们间的距离变为时，此时的库仑力变为（　　）。 A. B. C. D. B 【注】电荷之间相互作用力（库仑力或静电力），本质上还是力，是一个矢量，同样遵循平行四边形定则。 2025/9/1 静电力的计算 例3：如图所示，A、B、C是三个相同金属球（可视为质点），分别位于边长为的正三角形的三个顶点，其中A球带电量为，B球和C球均不带电。现将B球先后与A、C接触后放回原处，则A球所受静电力为（　　）。 A. B. C. D. D 2025/9/1 静电力的计算 根据库仑定律，两个电荷量为的点电荷在真空中相相距为时，相互作用力是,差不多相当于100吨物体所受的重力，可见库仑是一个非常大的电荷量单位。 摩擦起电使物体所带的电荷量相当于库仑的百万分之一；而雷雨天气中产生的闪电相当于200多库仑。 库仑力： （不带符号计算） 2025/9/1 课堂小结 2025/9/1 课堂练习 1、如图所示，两个质量均为的完全相同的金属球壳和，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离是球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为，引力常量为，静电力常量为,那么之间的 万有引力 ， 库仑力 。（“>”“<”或“=”） = > =，适用质点间或匀质球体间的引力 =，适用点电荷间的相互作用力 2025/9/1 课堂练习 2、两个相同的金属小球，带电荷量分别为和，相距为（远大于小球半径）时，它们之间的库仑力大小为。现让两小球接触后再放到距离为的位置，则它们之间的库仑力大小将变为（　　）。 A. B. C. D. C 接触起电：电荷量先中和再平均分配 2025/9/1 课堂练习 3、两质量相等的带电小球(可视为质点)，用长度均为的绝缘细线悬于天花板上的点，两悬线均偏离竖直方向角，如图所示。已知两球所带电荷量均为，静电力常量为，重力加速度为g,试求带电小球的质量。 【注】微观粒子间的万有引力远小于库仑力，可忽略 2025/9/1 课后作业 请完成书本P10页的习题1、2、3！ 2025/9/1 课后思考 “同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”，那么电荷之间的这种相互作用力是如何实现的呢？ XXX Thank you！ Lavf59.27.100 $$