2.庫(kù)侖定律 (3)

1、1.2 庫(kù)侖定律第一章 靜電場(chǎng)知識(shí)回顧：1、自然界中存在著兩種電荷， 即： 與 。2、同種電荷相互 、 異種電荷相互 。3、起電方法： 起電、 起電、 起電 4、電荷守恒定律： 電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,電荷的總量不變.1、質(zhì)子 質(zhì)子是構(gòu)成原子的基本粒子，常用符號(hào)p表示。它和中子一起構(gòu)成原子核。質(zhì)子帶1個(gè)單位正電荷，它帶的電量等于電子帶的電量，只是電性相反。 舉例：氫的原子核就是質(zhì)子，它的質(zhì)量是1.672610-27kg。約為電子質(zhì)量的1836.2倍。 原子中所有質(zhì)子的質(zhì)量和所有中子的質(zhì)量之和，近似地等于

2、原子的質(zhì)量。 原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定元素的名稱(chēng)，也決定該元素在周期表中的原子序數(shù)和核外的電子總數(shù)。2、電子 電子是構(gòu)成原子的基本粒子之一，常用符號(hào)e 表示質(zhì)量極小，帶單位負(fù)電荷，在原子中圍繞原子核旋轉(zhuǎn)。 不同的原子擁有的電子數(shù)目不同，例如，每一個(gè)碳原子中含有6個(gè)電子，每一個(gè)氧原子中含有8個(gè)電子。 能量高的離核較遠(yuǎn)，能量低的離核較近。通常把電子在離核遠(yuǎn)近不同的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為電子的分層排布。質(zhì)子和電子（1）什么樣的情況下，可以將物體看成質(zhì)點(diǎn)？（2）質(zhì)點(diǎn)實(shí)際存在嗎？想一想： 通過(guò)與質(zhì)點(diǎn)相類(lèi)比，你能說(shuō)出出什么樣的情況下可以將帶點(diǎn)體看成是點(diǎn)電荷呢？一、點(diǎn)電荷：（1）點(diǎn)電荷：當(dāng)一個(gè)帶電體本身的線度比它到其他

3、帶電體的距離小很多，以至在研究它與其他帶電體的相互作用時(shí)，該帶電體的形狀大小以及電荷在其上的分布狀況均無(wú)關(guān)緊要，該帶電體可看做一個(gè)帶電的點(diǎn)，這樣的電荷稱(chēng)為點(diǎn)電荷.（2）點(diǎn)電荷：是一種理想化的模型. 質(zhì)點(diǎn)：在物體的大小和形狀不起作用，或者所起的作用并不顯著而可以忽略不計(jì)時(shí)，我們近似地把該物體看作是一個(gè)只具有質(zhì)量而其體積、形狀、大小可以忽略不計(jì)的理想物體，用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)稱(chēng)為質(zhì)點(diǎn)，是物理學(xué)的一個(gè)理想化模型。線度一般指物體從各個(gè)方向來(lái)測(cè)量時(shí)的最大的長(zhǎng)（寬）度 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與哪些因素有關(guān)呢？ A是一個(gè)帶正電的物體。把系在絕緣絲線上的帶正電的小球分別系在

4、P1、P2、P3位置，比較相同的小球在不同位置所受帶電體的作用力的大小思考一：這個(gè)力的大小通過(guò)什么可以比較出來(lái)？思考二：你認(rèn)為這個(gè)力的大小會(huì)與哪些因素有關(guān)？思考三：多個(gè)因素影響的時(shí)候，我們一般會(huì)采用什 么方法進(jìn)行研究？二、探究影響電荷間相互作用力的因素A 早在我國(guó)東漢時(shí)期人們就掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律,定量（用數(shù)學(xué)公式語(yǔ)言進(jìn)行相關(guān)描述）討論電荷間相互作用則是兩千年后的法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵?。?kù)侖做了大量實(shí)驗(yàn),于1785年得出了庫(kù)侖定律。實(shí)驗(yàn)定性（用文字語(yǔ)言進(jìn)行相關(guān)描述）表明： 電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)裝置：庫(kù)侖扭秤2、器材組成：細(xì)銀絲、

5、絕緣架、帶電的金屬小球A和C、不帶電的小球B3、實(shí)驗(yàn)原理：A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)的角度和力的大小有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系 思考：B球的作用是什么呢？使A球在水平面內(nèi)平衡4、實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法5、實(shí)驗(yàn)步驟：探究F與r的關(guān)系：（1）把另一個(gè)帶電小球C插入容器并使它靠近A時(shí)，記錄扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大?。?)改變A和C之間的距離r，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出F與r的關(guān)系探究F與Q的關(guān)系： 改變A和C的電量Q1、Q2，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出F與Q1、Q2的關(guān)系 在庫(kù)侖那個(gè)時(shí)代，還不知道怎么樣測(cè)量物體所帶的電荷量，甚至連電荷量的單位都沒(méi)有，又怎么樣做到改變A和C的電荷量呢？庫(kù)侖定

6、律1、當(dāng)電量不變時(shí)，F(xiàn)與距離r的二次方成反比:F2、當(dāng)之間距離不變時(shí)，F(xiàn)與、 的乘積成正比: F實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1、內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力（斥力或引力）與這兩個(gè)電荷所帶電荷量的乘積成正比，跟它們之間距離的二次方成反比，作用力的方向沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線。2、表達(dá)式：其中：k叫靜電力常量，k=9.0109Nm2/C2四、庫(kù)侖定律注意：（1）計(jì)算庫(kù)侖力的大小時(shí)，Q1、Q2只代大小，“+”和“-”號(hào)不代入；（2）庫(kù)侖力的方向沿著兩個(gè)點(diǎn)電荷連線，通過(guò)同種電荷排斥，異種電荷吸引來(lái)確定；（3）k：靜電力恒量。k=9.0109Nm2/C2，其大小是用實(shí)驗(yàn)方法確定的。其單位是由公式中的F、Q、r的

7、單位確定的； 使用庫(kù)侖定律計(jì)算時(shí)，各物理量必須統(tǒng)一國(guó)際單位： F N; Q C; r m。（4）庫(kù)侖力也稱(chēng)為靜電力，它是一種性質(zhì)力，是矢量，合成分解時(shí)遵從平行四邊形定則；（5）在 中，F(xiàn)是Q1與Q2之間的相互作用力，是一對(duì)作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解為Q1Q2，受的力也不等。4、實(shí)用范圍：真空、靜止、點(diǎn)電荷三、點(diǎn)電荷：（1）點(diǎn)電荷：當(dāng)一個(gè)帶電體本身的線度比它到其他帶電體的距離小很多，以至在研究它與其他帶電體的相互作用時(shí)，該帶電體的形狀大小以及電荷在其上的分布狀況均無(wú)關(guān)緊要，該帶電體可看做一個(gè)帶電的點(diǎn)，這樣的電荷稱(chēng)為點(diǎn)電荷.（2）點(diǎn)電荷：是一種理想化的模型.一、真空： 在真空科

8、學(xué)中，真空的含義是指在給定的空間內(nèi)低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)。 人們通常把這種稀薄的氣體狀態(tài)稱(chēng)為真空狀況。 簡(jiǎn)言之，就是在一個(gè)空間內(nèi),如果完全沒(méi)有氣體,那就是完全真空.所謂宇宙空間也就是這樣的.二、靜止：2、運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷周?chē)碾妶?chǎng)因點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化,所以會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),因此要算相互作用力的話還要加上洛倫茲力；1、庫(kù)侖定律的真正形式是 F=q1*q2/(4r2)其中是介電常數(shù),它是和材料有關(guān)的常數(shù).在真空中 =0=8.8510(-12)C/(Nm2)在高中物理中,為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),通常令K=1/4,將庫(kù)侖定律化簡(jiǎn)為 F=Kq1*q2/(r2)由此可見(jiàn),K是和材料有關(guān)的物理常數(shù)；3、如果不是點(diǎn)電荷，那么

9、電荷就會(huì)分布在一定的空間范圍里，那么此時(shí)想要處理庫(kù)侖力就必須要用積分等數(shù)學(xué)工具。條件拓展：1、下列說(shuō)法中正確的是：A、點(diǎn)電荷是一種理想模型，真正的點(diǎn)電荷是 不存在的B、點(diǎn)電荷就是體積和帶電量都很小的帶電體C、根據(jù)庫(kù)侖定律可知，當(dāng)r 0 時(shí),F D、一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它的 尺寸大小，而是看它的形狀和大小對(duì)所研 究的問(wèn)題的影響是否可以忽略不計(jì)答案：AD 例題講解 2、在真空中，一個(gè)電荷量為 2.0109 C 的點(diǎn)電荷q ，受到另一個(gè)點(diǎn)電荷Q 的吸引力為 8.110-3 N, q 與Q 間的距離為 0.1 m , 求Q 的電荷量？解：解：氫原子核與電子之間的庫(kù)侖力 F電為：3、 在氫原

10、子中，原子核只有1個(gè)質(zhì)子, 核外只有1個(gè)電子, 它們之間的距離 r = 5.310-11 m 。求氫原子核與電子之間的庫(kù)侖力 F電與它們之間的萬(wàn)有引力F引 的比值？ (已知質(zhì)子的質(zhì)量為1.67 10-27kg，電子的質(zhì)量為9.110-31kg）氫原子核與電子之間的萬(wàn)有引力 F 引 為：發(fā)現(xiàn)：微觀粒子間的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于庫(kù)侖力，在無(wú)特殊說(shuō)明情況下，研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)，可以把萬(wàn)有引力忽略。F電F 引方法歸納： 靜電力（庫(kù)侖力）疊加 對(duì)于兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷，其中每一個(gè)點(diǎn)電荷所受的總的庫(kù)侖力，等于其他點(diǎn)電荷分別單獨(dú)存在時(shí)對(duì)該點(diǎn)電荷的作用力的矢量和。（平行四邊形定則求合力）4、見(jiàn)教材P9例題5、真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷,它們固定在邊長(zhǎng)為50cm 的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,每個(gè)點(diǎn)電荷都是q=+210-6 C,求它們的庫(kù)侖力？q1q3q26、在真空中兩個(gè)相同的帶等量異號(hào)電荷的金屬小球A和B(均可看做點(diǎn)電荷),分別固定在兩處,兩球間靜電力為F?，F(xiàn)用一個(gè)不帶電的同樣的金屬小球C先與A接觸,再與B接觸,