2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第9章靜電場及其應(yīng)用第2節(jié)庫侖定律(3)課件

第二節(jié)庫侖定律1.定義:如果一個帶電體本身的

比它與其他帶電體的距離

,

在研究它與其他帶電體的相互作用時,電荷在帶電體上的具體分布情況可以忽

略,即可以把帶電體抽象成一個點,這個帶電的點稱為點電荷.2.特點:點電荷是

的物理模型,只有電荷量,沒有大小、形狀,類似于力

學(xué)中的質(zhì)點,實際不存在.3.帶電體看成點電荷的條件如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多,以至于帶電體的形狀和大小對相

互作用力的影響很小,就可以忽略形狀、大小等次要因素,只保留對問題有關(guān)鍵

作用的電荷量,帶電體就能看成點電荷.1|點電荷大小小得多理想化2|影響電場力的因素實驗原理如圖所示,通草球B受球形導(dǎo)體A的斥力,絲線偏

離豎直方向

B球平衡時,F=

,θ變大,F

實驗現(xiàn)象(1)A、B帶電荷量不變時,它們之間的距離越遠(yuǎn),絲線偏離豎直方向的角度越

;(2)只增加球形導(dǎo)體A的電荷量,絲線偏離豎直方向的角度

實驗結(jié)論電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而

,隨著距離的增大而

mgtanθ變大小增大增大減小1.內(nèi)容:在真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力,其大小與它們的電荷量q1、

q2的乘積成

,與它們之間距離r的二次方成

,作用力的方向在它們的連線上.2.公式:F=

,k叫靜電力常量,數(shù)值k=9.0×109N·m2/C2.3.適用條件:真空中靜止的點電荷.4.應(yīng)用:利用庫侖定律計算庫侖力大小時,不必將表示電性的正、負(fù)號代入公式,

只代入q1、q2的絕對值;方向在兩電荷的連線上,利用同種電荷相斥、異種電荷相

吸判斷.3|庫侖定律正比反比1.戴上絕緣手套后,將兩只充氣氣球在頭發(fā)上摩擦后放在絕緣水平桌面上,兩只氣

球之間的電場力逐漸增大.

(

)2.法國物理學(xué)家?guī)靵隼门こ訉嶒炋骄侩姾芍g的相互作用規(guī)律時利用了放大

法的思想.

()3.在絕緣光滑水平面上相隔一定距離放置兩個帶同種電荷的小球,今同時釋放兩

小球,則兩小球加速度之比變小.

(

)4.庫侖定律適用于點電荷,點電荷其實就是體積很小的球體.

(

)5.相互作用的兩個點電荷,不論它們的電荷量是否相等,它們之間的庫侖力大小一

定相等.

()判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“?”.???√√情境在用塑料梳子梳理干燥的頭發(fā)時,會發(fā)現(xiàn)頭發(fā)會被梳子吸引而飄起來,且

梳子離頭發(fā)越近,頭發(fā)飄得越高,如果多梳幾次,并使梳子快速靠近頭發(fā),頭發(fā)就會

飄得更高.到底梳子和頭發(fā)間的作用力與哪些因素有關(guān)呢?為探究電荷間的作

用力與什么因素有關(guān),可以設(shè)計如圖所示的實驗裝置.1|庫侖力的大小計算及疊加問題1.你認(rèn)為應(yīng)采取什么方法來研究電荷間相互作用力與可能因素間的關(guān)系?提示:電荷間的相互作用力與多個因素有關(guān),應(yīng)采用控制變量法研究.2.怎樣直觀地判斷這種作用力的大小?提示:比較懸線偏角的大小.3.保持電荷量q一定,研究相互作用力F與距離r的關(guān)系,應(yīng)該怎么辦?保持距離r一

定,研究相互作用力F與電荷量q的關(guān)系,應(yīng)該怎么辦?提示:改變懸點位置,觀察懸線偏角.增大小球A的電荷量,觀察懸線偏角.4.電荷之間既有電場力又有萬有引力,計算電荷之間的作用力時,能否忽略萬有引力?提示:電荷之間的萬有引力遠(yuǎn)小于庫侖力,在研究電荷之間的作用力時,通?？梢?/p>

忽略萬有引力.5.當(dāng)兩電荷間的距離r→0時,能否根據(jù)F=k

得出兩電荷間的相互作用力F→∞?提示:當(dāng)兩電荷間的距離r→0時,不能將電荷視為點電荷,也就不能用公式F=k

來計算它們之間相互作用力的大小.對庫侖定律的理解(1)庫侖定律僅適用于真空中兩個靜止點電荷間電場力的計算,對于不能看作點

電荷的帶電體,不能直接應(yīng)用庫侖定律計算電場力.對于兩個均勻帶電的球體,

相距較遠(yuǎn)時也可視為點電荷,此時r是兩球心的距離.(2)真空中兩個靜止點電荷間相互作用力的大小只跟兩電荷的電荷量及間距有

關(guān),跟它們的周圍是否有其他電荷無關(guān).(3)庫侖力也稱為電場力,它與我們學(xué)過的重力、彈力、摩擦力是并列的,具有力

的一切性質(zhì).它是矢量,合成和分解時遵循平行四邊形定則,能與其他的力平衡,能使物體發(fā)生形變,能使物體產(chǎn)生加速度.(4)可將計算庫侖力的大小與判斷庫侖力的方向兩者分別進行.即用公式計算庫

侖力大小時,不必將表示電荷帶電性質(zhì)的正、負(fù)號代入公式中,只將其電荷量的

絕對值代入公式中計算出力的大小,再根據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸

引判斷力的方向.庫侖力的疊加當(dāng)多個帶電體同時存在時,每兩個帶電體間的庫侖力都遵守庫侖定律.某一帶電

體同時受到多個庫侖力作用時可利用力的平行四邊形定則求出其合力.這就是

庫侖力的疊加原理.(1)對于三個或三個以上的點電荷,其中每一個點電荷所受的庫侖力,等于其余所

有點電荷單獨對它作用產(chǎn)生的庫侖力的矢量和.(2)電荷間的單獨作用符合庫侖定律,求各庫侖力的矢量和時應(yīng)用平行四邊形定則.如圖所示,真空中三個點電荷A、B、C【1】,電荷量均為+Q,兩兩相距a放置,試問:(1)C所受的電場力是多少?(2)如果將A、B移到它們連線的中點P【2】,C受到的電場力又是多少?信息提取【1】符合庫侖定律的適用條件.【2】P點處兩電荷所帶總電荷量為2Q.思路分析A、B在原位置:根據(jù)庫侖定律公式【3】分別求出A、B對C的電場力大小,根據(jù)同種

電荷相互排斥判斷電場力方向,再根據(jù)平行四邊形定則【4】求解電荷C受到的電場

力的大小和方向.A、B均放在P點后:根據(jù)電荷守恒定律【5】可得放在P點電荷的總電荷量,然后根據(jù)

庫侖定律公式【6】和電荷間的作用規(guī)律,求出C受到的電場力的大小和方向.解析(1)根據(jù)庫侖定律得到A對C的電場力大小F1=k

(由【3】得到),方向從A指向C.B對C的電場力大小F2=k

(由【3】得到),方向從B指向C.結(jié)合幾何知識和平行四邊形定則,得到電荷C受到的電場力的大小為F=2×k

cos30°=

(由【4】得到),方向從P指向C.(2)如果將A、B移到它們連線的中點P,則P點的總電荷量為2Q(由【2】和【5】

得到),由幾何關(guān)系可知P、C間距為

根據(jù)庫侖定律可得C受到的電場力大小F'=k

=

(由【6】得到),方向是由P指向C.答案(1)

k

,沿PC方向(2)k

,沿PC方向在同一直線上三個自由點電荷的平衡問題(1)條件:每個點電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等,方向相反.(2)規(guī)律

即“三點共線”——三個點電荷分布在同一條直線上;“兩同夾異”——兩側(cè)的

點電荷電性相同,中間的點電荷的電性一定與兩側(cè)的相反;“兩大夾小”——中

間電荷的電荷量最小;“近小遠(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小