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

人教版高中物理必修第三册 第九章 静电场及其应用 库仑定律 2 知识回顾 电荷间的相互作用： 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 + + + - F F F F 猜想相互作用力的大小可能与那些因素有关？用什么科学探究方法探究？ ？ 带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在细丝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？ 问题 问题与思考 在同一位置增大或减小小球所带的带电荷量，作用力又会怎样变化呢？电荷之间的作用力的大小与哪些因素有关？ 【活动探究：影响电荷间相互作用力的因素】 实验方法：控制变量法 实验现象： 结论： ①当两小球电量不变时，力随距离增加而减小 ②当距离不变时，力随电量的增加而增加 + Ｏ + Ｏ + Ｏ + 实验中得到右图几个结果，观察右图你得出什么结论？ 电荷之间的作用力有什么定量关系呢？ 实验原理：AC之间的静电力使细丝 扭转，根据扭转的角度可知力的大小（类似胡克定律）。 实验方法：控制变量法 实验思想：放大 实验步骤： 电量不变时探究力与距离的关系结论： 距离不变时探究力与电量的关系结论： 定量讨论电荷间的相互作 用的是法国物理学家库仑。库仑做了大量实验,于1785年根据扭秤实验发现并确定了电荷之间的相互作用规律。 库仑的实验 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，电荷间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力。 2.库仑定律的表达式 k为静电力常量k= 3.适用范围： （1）真空中 （2）静止的点电荷 ①看成点电荷的条件：当带电体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，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷。 ②点电荷类似于力学中的质点 点电荷是一种理想化的物理模型。 库仑定律的理解 +Q +Q L=3r + + + + + + +Q -Q L=3r - - - + + + r趋近于无穷大时，库仑力无穷小 r趋近于无穷小时，库仑力无穷大 正确 错误 思考：课本第10页“练习与应用”第2题。 半径为r的两个金属球，其球心相距3r，现使两球带上等量的同种电荷Q，两球之间的静电力 吗？说明道理。 【解析】库仑力大小: 万有引力大小: 【例题1】 已知氢核（质子）质量为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。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。 静电力计算 可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力。因此，在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。 库仑定律与万有引力定律的对比 库仑定律反映了微观带电粒子相互作用规律，万有引力定律反映了宏观物体相互作用规律。 它们均分别有常量k和G，分别跟电量的乘积和质量的乘积成正比，都跟距离的平方成反比 体现自然规律的多样性和统一性 相似处 不同点 根据库仑定律，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。差不多相当于一百万吨的物体所受的重力！可见，库仑是一个非常大的电荷量单位，我们几乎不可能做到使相距1m的两个物体都带1C的电荷量。 通常，一把梳子和衣袖摩擦后所带的电荷量不到百万分之一库仑，但天空中发生闪电之前，巨大的云层中积累的电荷量可达几百库仑。 F1=F2=K = N =0.144 N 根据平行四边形定则，合力是: 【例题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,求它们所受的库仑力。 库仑定律描述的是两个点电荷之间的作用力。如果存 在两个以上点电荷，那么，每个点电荷都要受到其他所有 点电荷对它的作用力。两个或两个以上点电荷对某一个点 电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力 的矢量和。（库仑力的叠加原理） 库仑定律是电磁学的基本定律之一。库仑定律给出的 虽然是点电荷之间的静电力，但是任何一个带电体都可以 看成是由许多点电荷组成的。所以，如果知道带电体上的 电荷分布，根据库仑定律就可以求出带电体之间的静电力 的大小和方向。 随堂训练1 两个大小相同、带电也相同的金属球A和B，分别固定在两处，相互作用力为F．现用另一个不带电的同样大小的C球先与A球接触，再与B球接触，然后移去C球，则后来A、B两球间的作用力变为（ ） C C 随堂训练2 下列关于点电荷的说法中，正确的是（ ） A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷． B．体积很大的带电体一定不是点电荷． C．当两个带电体的形状对它相互作用力的影响可忽略 时，这两个带电体可看作点电荷 D．任何带电球体，都可看作电荷全部集中于球心的点电 荷． 随堂训练3 两个半径相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的（ ） CD B. A. C. D. 随堂训练4.把质量为2.0g的带负电的小球A用绝缘细线悬挂起来，若将带电荷量为Q=4.0×10-6C的带电小球B靠近小球A,如图所示，当两个带电小球在同一高度相距时30cm时，绳与竖直方向恰成450角,(小球A、B可看成点电荷）g取10m/s2,求 （1）A球受的库仑力的大小 （2）A球所带电荷量 三个自由电荷的平衡关系 一条直线，两同夹一异，两大夹一小，近小远大 三个点电荷的排列顺序必定是：+ - +，- + - + + a b - c - - a b + c 随堂训练5 如图所示，真空中A、B两处各有一个正电电荷，若放入第三个点电荷C，只在电场力的作用下三个电荷都处于平衡状态，则C的电性及位置是（    ） 正电；在A、B之间 正电；在A的左 负电；在A、B之间 负电；在B的右侧 C 课堂小结 1.库仑定律的内容和表达式及适用条件 真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们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： 3.点电荷理想模型的建立 4.库仑实验的方法：控制变量法 遵循库仑定律：同向求知心彼此吸引汇聚力量，浮躁懈怠只会拉开距离。愿你积攒知识正电荷，专注深耕稳步前行，让努力自带引力，奔赴璀璨前程！ $