靜電力_庫侖定律_教師必用.

1、同種電荷相互排斥同種電荷相互排斥異種電荷相互吸引異種電荷相互吸引 既然電荷之間存在相互作用，那么電荷既然電荷之間存在相互作用，那么電荷之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？1、可能跟電荷電量有關(guān)、可能跟電荷電量有關(guān)2、可能與兩個電荷間的距離有關(guān)、可能與兩個電荷間的距離有關(guān)電荷間作用力的大小與電荷間作用力的大小與距距離、電量離、電量的關(guān)系的關(guān)系控制變量法控制變量法保持電量保持電量Q Q不變不變, F, F與距離與距離r r有什么關(guān)系有什么關(guān)系? ?探究探究: :作用力作用力F隨距離隨距離r的的增大增大而而減小減小，隨距離，隨距離r的的減小減小而而增大增大。保

2、持距離保持距離r r不變不變, F, F與電量與電量Q Q有什么關(guān)系有什么關(guān)系? ?作用力作用力F隨電量隨電量Q的的減小減小而而減小減小，隨電量，隨電量Q的的增大增大而而增大增大。探究影響電荷間相互作用力的因素探究影響電荷間相互作用力的因素實驗表明：實驗表明：電荷之間的作用力電荷之間的作用力（1）隨電荷量的增大而增大）隨電荷量的增大而增大（2）隨距離的增大而減少）隨距離的增大而減少 電荷間相互作用力叫做電荷間相互作用力叫做靜電力靜電力或或庫侖力庫侖力.庫庫 侖侖 扭扭 秤秤 實實 驗驗早在我國東漢時期人們就掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律,定量討論電荷間相互作用則是兩千年后的法國物理學(xué)家?guī)靵?庫

3、侖做了大量實驗,于1785年得出了庫侖定律.庫侖庫侖(Coulomb 17361806): 法國物理學(xué)家；法國物理學(xué)家；1785年年，庫侖定律，庫侖定律1.1.庫侖做實驗的裝置庫侖做實驗的裝置庫侖扭秤庫侖扭秤. .操作方法操作方法:力矩平衡：靜電力力力矩平衡：靜電力力矩金屬細絲扭轉(zhuǎn)力矩矩金屬細絲扭轉(zhuǎn)力矩. 思想方法：放大、轉(zhuǎn)化思想方法：放大、轉(zhuǎn)化設(shè)計思想：控制變量法設(shè)計思想：控制變量法控制控制1 1、內(nèi)容：、內(nèi)容：真空真空中兩個中兩個靜止靜止的的點電荷點電荷的相互的相互作用力跟它們所帶電量的乘積成正比，跟作用力跟它們所帶電量的乘積成正比，跟它們之間距離的二次方成反比，作用力的它們之間距離的二次

4、方成反比，作用力的方向在它們的連線上。方向在它們的連線上。2 2、表達式：、表達式：122q qFkr其中：其中：k k叫靜電力常量，叫靜電力常量，k=9.0k=9.010109 9NmNm2 2/C/C2 2三、庫侖定律三、庫侖定律試試比較：比較：該表達式該表達式與萬有引力與萬有引力表達式表達式有什么相似之處有什么相似之處？注意：注意：（1 1）在計算時）在計算時q q1 1、q q2 2只要代入大小，只要代入大小，“+”“+”、“-”“-”號號不要代入不要代入（2 2）庫侖力的方向在連線上，通）庫侖力的方向在連線上，通過同種電荷排斥，異過同種電荷排斥，異種電荷吸引來確定種電荷吸引來確定庫侖

5、定律庫侖定律 真空中兩個靜止點電荷之間的相互作真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。的方向在它們的連線上。大?。?22q qFkr K K為靜電力常量：為靜電力常量：K=9.0K=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2方向方向: : 在兩點電荷的連線上在兩點電荷的連線上, ,同種電荷相斥同種電荷相斥, ,異種電荷相吸異種電荷相吸. .計算大小時只將電荷量的絕對值代入計算大小時只將電荷量的絕對值代入. .庫侖定律庫侖定律 真空中兩個靜止

6、點電荷之間的相互作真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。的方向在它們的連線上。適用范圍：適用范圍：1. 1.真空中；真空中；2.2.點電荷點電荷. .在空氣中的結(jié)果與真空中相差很小，在空氣中的結(jié)果與真空中相差很小，因此在空氣中也可使用真空中的公式因此在空氣中也可使用真空中的公式點電荷點電荷 1 1、在研究帶電體間的相互作用時，如果帶電、在研究帶電體間的相互作用時，如果帶電體本身的線度遠小于它們之間的距離帶電體本體本身的線度遠小于它們之間的距離帶

7、電體本身的大小，對我們所討論的問題影響甚小，相對身的大小，對我們所討論的問題影響甚小，相對來說可把帶電體視為一幾何點，并稱它為點電荷。來說可把帶電體視為一幾何點，并稱它為點電荷。2 2、點電荷是實際帶電體在一定條件下的抽、點電荷是實際帶電體在一定條件下的抽象，是為了簡化某些問題的討論而引進的一個象，是為了簡化某些問題的討論而引進的一個理理想化的模型想化的模型。3 3、點電荷本身的線度不一定很小，它所帶、點電荷本身的線度不一定很小，它所帶的電量也可以很大。點電荷這個概念與力學(xué)中的的電量也可以很大。點電荷這個概念與力學(xué)中的“質(zhì)點質(zhì)點”類似。類似。 Q1Q2QF2F1F當一個點電荷受到多個點電荷的當

8、一個點電荷受到多個點電荷的作用，作用，等于其他點電荷等于其他點電荷分別單獨存在時對該分別單獨存在時對該點電荷的作用力的矢點電荷的作用力的矢量和量和靜電力疊加原理靜電力疊加原理靜電力疊加原理靜電力疊加原理qABCqq1F2FF合F1abc+-F2F3F4+ 如圖所示,三個完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上.a和c帶正電,b帶負電,a所帶電荷量的大小比b的小.已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示,它應(yīng)是( )A.F1 B.F2 C.F3 D.F4 B圖圖122q1+-q2三個自由的點電荷只受庫侖力的平衡規(guī)律例：a、b兩個點電荷，相距40cm，電荷量分

9、別為q1和q2，且q1=9q2，都是正電荷；現(xiàn)引入點電荷c，這時a、b、c三個電荷都恰好處于平衡狀態(tài)，試問：點電荷c的性質(zhì)是什么？電荷量多大？它放在什么地方？兩同夾異、兩大夾小、近小遠大兩同夾異、兩大夾小、近小遠大q1q3三個自由的點電荷只受庫侖力的平衡規(guī)律 如圖所示，三個點電荷q1、q2、q3，固定在一直線上，q2與q3距離為q1與q2距離的2倍，每個點電荷所受靜電力的合均為零，由此可以判定，三個點電荷的電荷量之比q1：q2：q3為（ ） A.-9:4:(-36) B.9:4:36 C.-3:2:(-6) D.3:2:6兩同夾異、兩大夾小、近小遠大兩同夾異、兩大夾小、近小遠大q2兩個放在絕緣

10、上的相同金屬球兩個放在絕緣上的相同金屬球A A、B B，相距，相距d d，球，球的半徑比的半徑比d d小得多，分別帶有電荷小得多，分別帶有電荷3q3q和和q q，A A球受球受到的庫侖引力大小為到的庫侖引力大小為F F。（1 1）B B球受到的庫侖引力為球受到的庫侖引力為。（2 2）若保持球）若保持球A A、B B的電荷量不變，電荷間的距的電荷量不變，電荷間的距離增大為原來的離增大為原來的2 2倍，電荷間的作用力為倍，電荷間的作用力為。（3 3）若保持球）若保持球A A、B B間距離不變，電荷量都增大間距離不變，電荷量都增大為原來的為原來的2 2倍，電荷間的作用力為倍，電荷間的作用力為。（4

11、4）現(xiàn)將這兩個金屬球接觸，然后仍放回原處，）現(xiàn)將這兩個金屬球接觸，然后仍放回原處，則電荷間的作用力將變?yōu)閯t電荷間的作用力將變?yōu)?（引力（引力或斥力）大小為或斥力）大小為。FF/44F斥力斥力F/3解：質(zhì)子與電子之間的庫侖力解：質(zhì)子與電子之間的庫侖力 F F電電為為221rqqkF 電電N)103 . 5()106 . 1 (100 . 92112199 N102 . 88 例例2 2 試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力已知電子試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力已知電子的質(zhì)量的質(zhì)量m m1 1=9.10=9.101010-31-31kgkg，質(zhì)子的質(zhì)量，質(zhì)子的質(zhì)量m m2 2=1.67=

12、1.671010-27-27kgkg電子電子和質(zhì)子的電荷量都是和質(zhì)子的電荷量都是1.601.601010-19-19C C距離是距離是5.35.31010-11-11m m質(zhì)子與電子之間的萬有引力質(zhì)子與電子之間的萬有引力 F F 引引 為為221rmmGF 引引N)103 . 5(1067. 1101 . 91067. 6211273111 N106 . 347 電子和質(zhì)子的靜電子和質(zhì)子的靜電引力遠大于它電引力遠大于它們間萬有引力們間萬有引力。研究帶電微粒間研究帶電微粒間相互作用時，經(jīng)相互作用時，經(jīng)常忽略萬有引力常忽略萬有引力. .庫侖力與萬有引力庫侖力與萬有引力 的比值為的比值為39103

13、. 2引引電電FF例例3 3、有兩個半徑為、有兩個半徑為r r的帶電金屬球中心相距為的帶電金屬球中心相距為L(L=4r), L(L=4r), 對于對于它們之間的靜電作用力（設(shè)每次各球帶電量絕對值相同）它們之間的靜電作用力（設(shè)每次各球帶電量絕對值相同）( )( ) A. A. 帶同種電荷時大于帶異種電荷時帶同種電荷時大于帶異種電荷時 B. B. 帶異種電荷時大于帶同種電荷時帶異種電荷時大于帶同種電荷時 C. C. 帶等量負電荷時大于帶等量正電荷時帶等量負電荷時大于帶等量正電荷時 D. D. 大小與帶電性質(zhì)無關(guān)，只取決于電量大小與帶電性質(zhì)無關(guān)，只取決于電量QQL=4rB課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練 1 1、關(guān)

14、于點電荷的下列說法中正確的是：、關(guān)于點電荷的下列說法中正確的是： A .A .真正的點電荷是不存在的真正的點電荷是不存在的 B .B .點電荷是一種理想模型點電荷是一種理想模型 C .C .足夠小的電荷就是點電荷足夠小的電荷就是點電荷 D .D .一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計的問題的影響是否可以忽略不計A B DA B D 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練 2 2、兩個半徑為、兩個半徑為0.3m0.3m的金屬球，球心相距的金屬球，球心相距10m10m放置，當他們都

15、帶放置，當他們都帶1.51.510105 5 C C的正電時，相互的正電時，相互作用力作用力大小大小為為F F1 1 ，當它們分別帶，當它們分別帶+1.5+1.510105 5 C C和和1.51.510105 5 C C的電量時，相互作用力的電量時，相互作用力大小大小為為F F2 2 , , 則（則（ ） A AF F1 1 = F = F2 2 B BF F1 1 F F2 2 C CF F1 1 F F2 2 D D無法判斷無法判斷 A 小結(jié)：小結(jié)：在應(yīng)用庫侖定律求電荷間的相互作用力時，在應(yīng)用庫侖定律求電荷間的相互作用力時，電荷量的正負號不要代入公式進行計算，電荷量的正負號不要代入公式進

16、行計算，只用它們的只用它們的絕對值進行計算，方向另外說明。絕對值進行計算，方向另外說明。課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練3 3、 三個相同的金屬小球三個相同的金屬小球a a、b b和和c c，原來，原來c c不不帶電，而帶電，而a a和和b b帶等量異種電荷，相隔一定帶等量異種電荷，相隔一定距離放置，距離放置，a a、b b之間的靜電力為之間的靜電力為F F 。現(xiàn)將?，F(xiàn)將c c球分別與球分別與a a、b b接觸后拿開，則接觸后拿開，則a a、b b之間的之間的靜電力將變?yōu)椋o電力將變?yōu)椋?）。）。 A AF/2 BF/2 BF/4 F/4 C CF/8 DF/8 D3F/83F/8C解析解析: : 4 4、真

17、空中有三個點電荷、真空中有三個點電荷, ,它們固定在邊長它們固定在邊長為為50cm 50cm 的等邊三角形的三個頂點上的等邊三角形的三個頂點上, ,每個點電荷都是每個點電荷都是 , ,求它們的庫侖求它們的庫侖力大小力大小. .6210C Q1Q2QF2F1F對于兩個以上的點電對于兩個以上的點電荷，其中每一個點電荷，其中每一個點電荷所受的總的靜電力，荷所受的總的靜電力，等于其他點電荷分別等于其他點電荷分別單獨存在時對該點電單獨存在時對該點電荷的作用力的矢量和荷的作用力的矢量和靜電力疊加原理靜電力疊加原理0.25NTFm mA A+2q+2q+q+qL LL L課本課本P14: 2.P14: 2.

18、兩球完全相同兩球完全相同, ,知知m m、L L、，求，求q?q?mgTFmgq qA AqqB,B,m mA A=m=mB B, ,平衡時兩球位于同一水平面平衡時兩球位于同一水平面,=?=?tan=F/mtan=F/mA Ag gtantan=F=F/m/mB Bg g=擺角由質(zhì)量擺角由質(zhì)量m mA A、m mB B決定，決定，與帶電量無關(guān)。與帶電量無關(guān)。m mB B當當m mA AmmB B時，可得時，可得22tan(2 sin )qFmgkL3992 sintan / =2 0.3sin50.2 109.8tan5 /(9 10 ) =7.21 10qLmgkC兩球系統(tǒng)重心左移兩球系統(tǒng)重

19、心左移, ,重力重力產(chǎn)生逆時針力矩產(chǎn)生逆時針力矩, ,整體逆整體逆時針轉(zhuǎn)動時針轉(zhuǎn)動,變小變小,變大變大知識小結(jié)知識小結(jié)真空中兩個點電荷之間的相互作用力真空中兩個點電荷之間的相互作用力, ,跟它們跟它們的電荷量的乘積成正比的電荷量的乘積成正比, ,跟它們的距離的二次跟它們的距離的二次方成反比方成反比, ,作用力的方向在它們的連線上作用力的方向在它們的連線上. .3 3、適用條件：、適用條件：4 4、點電荷：、點電荷：k=9.0k=9.010109 9N Nm m2 2/C/C2 2221rqqkF2 2、公式：、公式：1 1、內(nèi)容：、內(nèi)容： 真空（空氣中近似成立）真空（空氣中近似成立） 點電荷點電荷是一種理想模型，帶電體的形狀、大小及電是一種理想模型，帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間作用力的影響可以忽荷分布狀況對它們之間作用力的影響可以忽略不計時，帶電體可視為點電荷略不計時，帶電體可視為點電荷.【教后反思】1.由于靜電實驗受影響因素較多，不易成功，所以教學(xué)中采用動畫展示的方法，加快了