【課件】庫侖定律+高二上物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

2庫侖定律第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用問題

實(shí)驗(yàn)探究：先讓感應(yīng)起電機(jī)起電，然后讓泡沫球與感應(yīng)起電機(jī)的一球相接觸，泡沫球充電后彈開，然后再讓泡沫球遠(yuǎn)離，觀察細(xì)線傾角的變化，觀察有什么現(xiàn)象產(chǎn)生？那么帶電體相互吸引和排斥的力有多大？猜想一下帶電體間的作用力與哪些因素有關(guān)呢？它們有怎樣的定量關(guān)系呢？小窗口播放實(shí)驗(yàn)表明：電荷之間的作用力1）隨電荷量的增大而增大2）隨距離的增大而減少電荷間相互作用力叫做靜電力或庫侖力.一、電荷間相互作用力平衡小球B細(xì)銀絲帶電小球C帶電小球A刻度盤與指針器材組成二、庫侖的實(shí)驗(yàn)1、器材組成：細(xì)銀絲、絕緣架、帶電的金屬小球A和C、不帶電的小球B2、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)系二、庫侖的實(shí)驗(yàn)——庫倫扭秤3、實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法4、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)的角度可以比較力大小2)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q1q2的關(guān)系實(shí)驗(yàn)視頻小窗口播放實(shí)驗(yàn)結(jié)論：庫侖定律當(dāng)電量不變時(shí)，F(xiàn)與距離r的二次方成反比F∝1/r2當(dāng)之間距離不變時(shí)，F(xiàn)與q1、q2的乘積成正比F∝q1q2內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,與它們電荷量的乘積成正比,與它們距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上.三、庫侖定律１、電荷間相互作用力F叫做靜電力或庫侖力.2、大?。簁=9.0×109N·m2/C2其中K:靜電力常量3、方向：4、適用條件：⑴真空(空氣中近似成立)⑵靜止的點(diǎn)電荷計(jì)算時(shí)，若電荷是負(fù)電荷只需它的絕對(duì)值代入在兩電荷的連線上,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.點(diǎn)電荷帶電體有時(shí)可以看做點(diǎn)電荷物體有時(shí)可以看作質(zhì)點(diǎn)就像帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的大小可以忽略，那么帶電體可以看作一個(gè)點(diǎn)，稱為點(diǎn)電荷。體積和帶電量都很小的帶電體就可以看成點(diǎn)電荷根據(jù)可知，當(dāng)r∞時(shí)，F(xiàn)0根據(jù)可知，當(dāng)r0時(shí)，F(xiàn)∞××√例1、已知?dú)浜说馁|(zhì)量是1.67×10-27kg，電子的質(zhì)量是9.1×10-31kg，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫原子中氫核與電子之間的庫侖力和萬有引力微觀粒子間的萬有引力遠(yuǎn)小于庫侖力，所以在研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)，萬有引力忽略不計(jì)。解：氫核與電子所帶的電荷量都是1.6×10-19c三、靜電力計(jì)算思考：前面研究的都是兩個(gè)點(diǎn)電荷，如果存在兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷，那么每個(gè)點(diǎn)電荷會(huì)受到怎樣的作用力？

靜電力是一種性質(zhì)力，它的合成與分解同樣都遵循平行四邊形法則，所以對(duì)于兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷，其中每一個(gè)點(diǎn)電荷所受的靜電力等于其他點(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例2、真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長(zhǎng)50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是+2×10-6c,求：Q3所受的庫侖力。Q2Q1Q3解：受力分析，Q3共受F1和F2兩個(gè)力的作用Q1=Q2=Q3=Q，相互間的距離r都相同,所以F1F2F根據(jù)平行四邊形法則：合力的方向沿Q1、Q2的連線的垂直平分線向外30。含庫侖力的共點(diǎn)力的平衡分析方法與力學(xué)相同(1)確定對(duì)象(2)受力分析(3)合成或正交分解(4)運(yùn)用平衡條件例3、如圖A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距為r，A帶有9Q的正電荷，B帶有4Q的正電荷（1）如果A和B固定，應(yīng)如何放置第三個(gè)點(diǎn)電荷C，才能使此電荷C處于平衡狀態(tài)？此時(shí)對(duì)C的電性及電量q有無要求？1.應(yīng)放在ＡＢ的連線上距離Ａ右側(cè)３ｒ／５處，Ｃ電荷正負(fù)都可以，電量大小任意）++9Q4Q（2）如果A和B是自由的，又應(yīng)如何放置第三個(gè)點(diǎn)電荷，使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)？此時(shí)對(duì)第三個(gè)點(diǎn)電荷C的電量q的大小及電性有無要求？++9Q4Q-QC答案:應(yīng)放在ＡＢ的連線上距離Ａ右側(cè)３ｒ／５處，電荷Ｃ必須是負(fù)３６Ｑ／２５電荷庫侖力作用下三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問題1．模型構(gòu)建。(1)三個(gè)點(diǎn)電荷共線。(2)三個(gè)點(diǎn)電荷彼此間僅靠庫侖力作用達(dá)到平衡，不受其他外力。(3)任意一個(gè)點(diǎn)電荷受到其他兩個(gè)點(diǎn)電荷的庫侖力大小相等，方向相反，為一對(duì)平衡力。2．模型規(guī)律。(1)“三點(diǎn)共線”——三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一直線上。(2)“兩同夾異”——正負(fù)電荷相互間隔。(3)“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最小。(4)“近小遠(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷。真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用力,跟它們的電荷量的乘積成正比,跟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.3.適用條件：4.點(diǎn)電荷：k=9.0×109