1.2 库仑定律 课件-2025-2026学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

High school physics 第一章 静电力与电场强度 了解探究电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的关系的实验过程。 02 知道点电荷的概念，明确带电体可以看作点电荷的条件。 01 知道库仑定律的内容、公式和使用条件，学会利用库仑定律进行有关的计算。 03 重点 重点 观看视频，回答原理 电荷之间相互作用力会遵循什么样规律呢？电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？ 同种电荷相互排斥 公司logo 公司logo 情境导入 点电荷 01 将气球充气后靠近较轻的金属筒，筒静止不动；将气球在头发上摩擦后再靠近筒，筒会滚动起来。气球没有接触筒，为什么筒却滚动起来了？ 气球摩擦后带电，靠近金属筒时，静电感应会使筒的两侧带上异种电荷。气球上的电荷与筒上的电荷相互作用，筒因此滚动起来。 电荷间的相互作用力称为静电力 公司logo 公司logo 观察与思考 静电力的大小与很多因素有关，同时考虑这些因素，会大大增加研究静电力作用规律的难度，如何将其简化？ 质点定义：忽略物体的大小和形状用来代替物体的、有质量的点。 类比质点，建立理想模型来进行相关研究 公司logo 公司logo 观察与思考 点电荷 带电体的形状、大小等因素可忽略 2.条件 点电荷是一个理想化模型 3.特点 当带电体本身的大小比它与其他带电体之间的距离小得多，以至于其形状、大小及电荷分布等因素对它与其他带电体之间相互作用的影响可忽略时，这样的带电体称为点电荷。 1.定义 公司logo 公司logo 核心知识 (1)电荷量很小的带电体就是点电荷。(　　) (2)一个电子，不论在何种情况下，都可以看成点电荷。(　　) (3)只要是球形带电体，无论球多大，都能看作点电荷。(　　) (4)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷。(　　) × × × √ 辨析 两点电荷间的静电力 02 探究影响电荷间相互作用力的因素 定性探究 1.阅读课本的“实验与探究”，利用如图所示的装置探究影响电荷之间相互作用力的因素。 如图，把两个完全相同、带同种电荷的小球挂在等长绝缘细线下端，观察细线相对竖直方向的偏离角度(角度越大，静电力越大)。增大两细线悬点之间的距离，细线偏离角度将 。 (1)探究电荷间作用力的大小与距离的关系 减小 公司logo 公司logo 情境导入 保持绝缘细线悬点位置不变，同时增加两小球的电荷量(如用带电棒同时接触两球)，细线偏离的角度将 。 实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而 ，随着距离的增大而 。 (2)探究电荷间作用力的大小与电荷量的关系 增大 增大 减小 公司logo 公司logo 情境导入 实验探究——定量探究（库仑扭秤） 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。 这一实验中用到了哪些方法？ 微小量放大法和控制变量法 公司logo 公司logo 观察与思考 a.在真空中；b.静止的点电荷。 3.条件 库仑定律 2.公式 F=k，其中k=9.0×109N·m2/C2，叫作静电力常量。 1.内容 真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。电荷之间的这种作用力叫作静电力或库仑力。 公司logo 公司logo 核心知识 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。 静电力叠加原理 每一个点电荷所受的总的静电力 等于 公司logo 公司logo 核心知识 若两个半径为R的带同种电荷球体，带电荷量均为Q，球心相距为r＝3R，则两球间的静电力是F＝k，正确吗？为什么？ 答案　不正确。两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，此时必须考虑电荷在球上的实际分布。如图，由于排斥，电荷分布于最远的两侧，电荷中心距离大于r，此时F<k。 公司logo 公司logo 思考与讨论 1. 关于库仑定律，下列说法正确的是 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F＝k，当两带电体间的距离趋近于零时，库仑力将趋向于 无穷大 C.若点电荷Q1的电荷量大于Q2的电荷量，则Q1对Q2的库仑力大于Q2对 Q1 的库仑力 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 √ 例题 库仑定律适用于点电荷，体积很小的球体并不一定能看作点电荷，故A错误； 当两个带电体距离趋于0时，这两个带电体已不能看成点电荷了，公式 F＝k已经不能适用，故库仑力并不是趋于无穷大，故B错误； 两点电荷之间的作用力是相互的，根据牛顿第三定律，无论点电荷Q1的电荷量与Q2的电荷量大小如何，Q1对 Q2的库仑力大小总等于Q2对Q1的库仑力大小，故C错误； 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正确。 2.(2024·昆明市第一中学高二期中)如图所示，两个相同的金属球A、B (可看成点电荷)带等量异种电荷，两球相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是F，现让另一个相同的不带电的金属小球C先后与A、B两球接触后移开，这时A、B两球之间的相互作用力的大小是 A. B. C. D. √ 例题 设原来A、B所带电荷量分别为q、－q，距离为r，则有F＝k，小球C先与A球接触后，A电荷量为qA'＝qC＝，小球C再与B球接触后，B电荷量为qB'＝qC'＝＝－，这时A、B两球之间相互作用力的大小为F' ＝k＝k，故选A。 2.判断库仑定律方向。 1.利用库仑定律计算库仑力大小 只代入q1、q2的绝对值即可。 利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断 公司logo 公司logo 总结提升 3.(来自教材改编)如图，分别在A、B两点放置电荷量分别为Q1＝＋2×10－14 C和Q2＝－2×10－14 C的点电荷。在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2 m，e＝1.6×10－19 C。如果有一电子静止放在C点处，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则它所受的静电力的大小为_________N， 方向　 。 8.0×10－21　 平行于AB连线向左 例题 电子带负电荷，在C点同时受A、B处两点电荷的静电力FA、FB， 如图所示。由F＝k得 FA＝k＝ N＝8.0×10－21 N 同理可得FB＝8.0×10－21 N 由平行四边形定则和几何知识得，静止放在C点的电子受到的静电力大小为F＝FA＝FB＝8.0×10－21 N，方向平行于AB连线向左。 4.如图所示，在边长为a的正方形的每个顶点都放置一个电荷量为q的同种点电荷。如果保持它们的位置不变，每个点电荷受到其他三个点电荷的静电力的合力是多少？(静电力常量为k) 答案　()k 例题 假设第四个点电荷放在四顶点中的某个顶点， 则对角线上顶点处的点电荷对它的库仑斥力为F1＝k 相邻两顶点处的点电荷对它的库仑斥力大小均为F2＝F3＝k 根据力的合成法则，点电荷所受的静电力的合力大小为 F＝k＋2kcos 45°＝()k。 库仑定律 静电力：电荷间的相互作用力 条件：带电体的形状、大小等因素可忽略 适用条件：a.在真空中；b.静止的点电荷。 公式：F=k 点电荷 两点电荷间的静电力 应用：静电力的叠加 特点：点电荷是一个理想化模型 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $法国物理学家库仑对电荷之间的相互作用力做了定量的研究，他设计了一个十分精妙的实验。库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤，这是刻度盘，上面有指针，这是一根细银丝。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带负电的小球A另一端通过物体B使绝缘棒平衡，把另一个带负电的金属球C插入容器。并使它靠近A从而使A和C带同种电荷，将C和A分开，再使C靠近A之间。A和C之间的作用力使A远离扭转玄思，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，改变A和C之间的距离。而观察每次悬丝扭转的角度。便可找到力F与距离R的关系，结果是力F与距离R的2次方成反比。 null首先把小球挂在电荷间作用力演示器P1的位置。用感应起电机使球形导体O带上正电荷。将球形导体后触碰小球，使小球也带上同种正电荷，再用感应起电机使球形导体后带上足够多的正电荷。将球形导体O靠近带电小球，观察小球现象可以观察到小球发生偏转，保持球形导体位置不变，将小球移至P2位置。观察现象可以观察到小球在P2偏转的角度比在P1位置，小将小球移至P3位置。观察现象可以观察到小球没有发生偏转。通过三次实验现象的比较，我们发现距离越远，小球的偏转角度越小。用感应起电机使球形导体O带上正电荷，将球形导体后触碰小球，使小球也带上同种正电荷，再用感应起电机使球形导体后带上足够多的正电荷。将球形导体O靠近带电小球，观察小球现象，可以观察到小球发生偏转，保持小球位置不变，增大球形导体O所带的电荷量。将球形导体O靠近带电小球，观察小球现象，可以观察到小球偏转的角度变大。在该实验中，小球偏转的角度越小说明电荷之间的作用力越小，偏转的角度越大说明电荷之间的作用力越大。由实验可知，电荷之间的作用力随着距离的增大而减小，随着电荷量的增大而增大。