物理人教版（2023）必修第三冊9.2庫侖定律（共31張ppt）

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首先要突出說明的是選題的現(xiàn)實價值，每一個研究的目的都是為了指導現(xiàn)實生活，一定要講清本選題的研究有什么實際作用、解決什么問題；其次再寫課題的理論和學術價值。

9.2庫侖定律

第九章靜電場及其應用

如圖，帶正電的帶電體C置于鐵架臺旁，把系在絲線上帶正電的小球先后掛在P1、P2、P3等位置。帶電體C與小球間的作用力會隨距離的不同怎樣改變呢？

（2）電荷之間作用力的大小與哪些因素有關？

（1）在同一位置增大或減小小球所帶的電荷量，作用力又會怎樣變化？

問題導入

電荷之間的作用力與萬有引力是否具有相似的形式呢？是否也滿足“平方反比”的規(guī)律呢？最終解決這一問題的是法國科學家?guī)靵觥?/p>

（1）帶電體C與小球間的作用力會隨距離的減小而增大；

（2）在同一位置增大或減小小球所帶的電荷量，作用力也會增大或減??；

一、問題探究

實驗現(xiàn)象

庫侖定律

01

1.庫侖定律：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，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。電荷間的這種作用力叫做靜電力或庫侖力。

2.使用條件：

靜止的點電荷

3.如果帶電體自身的大小遠小于它們之間的距離，以至帶電體自身的大小、形狀及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體可以看作一個帶電的點，叫作點電荷。

（1）點電荷是一個理想化的模型，類似于力學中的質(zhì)點，實際上是不存在的

（2）均勻帶電的球體,由于球所具有的對稱性,即使它們之間的距離不是很大,一般也可以當作點電荷來處理電荷集中在球心的點電荷。

（1）元電荷是電荷量，點電荷是帶電體的理想模型；

（2）電子的帶電量等于元電荷，研究宏觀問題時，電子、質(zhì)子可看做點電荷。點電荷的帶電量可能較大也可能較小，但一定是元電荷的整數(shù)倍。

點電荷與元電荷

庫侖是通過什么樣的實驗方法找到電荷間作用力的關系的呢？

庫侖的實驗

02

法國物理學家?guī)靵隼门こ友芯砍隽穗姾砷g相互作用力的大小跟電量和距離的關系。

B球的作用是使A球

在水平面內(nèi)平衡

平衡小球B

細銀絲

帶電小球C

帶電小球A

刻度盤與指針

實驗裝置

控制變量法

探究F與r的關系：

(1)把另一個帶電小球C插入容器并使它靠近A時，記錄扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。

(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的關系。

實驗原理

探究F與q的關系：

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的關系

在庫侖那個時代，還不知道怎么樣測量物體所帶的電荷量，甚至連電荷量的單位都沒有，又怎么樣做到改變A和C的電荷量呢？

實驗方法

A

C

Q

A

電量均分

A

C

Q

A

D

2

Q

條件：

大小、形狀、材料完全相同的小球

結(jié)論：

1.當電量不變時，F(xiàn)與距離r的二次方成反比F∝

2.當之間距離不變時,F與的乘積成正比F∝

電量分配

實驗演示

比例系數(shù)k叫靜電力常量，國際單位制中，k=9.0×109N·m2/C2

（1）適用條件：

①真空中

②靜止的

③點電荷

實驗結(jié)論

（2）相互作用力的方向：在它們的連線上（如圖）。

+

+

q1

q2

r

—

—

F斥

F斥

F斥

F斥

+

—

F引

F引

（3）注意：

①計算時只代電荷量的絕對值；

②需通過同種電荷相斥、異種電荷相吸來判斷庫侖力的方向。

實驗結(jié)論

同種電荷電荷分布在金屬球外側(cè)

異種電荷電荷分布在金屬球內(nèi)側(cè)

思考：兩個靠近的帶電球體，是否可以看作是集中在球心位置的點電荷？適用于r=0的情況

+Q

+Q

L=4r

+

+

+

+

+

+

+Q

-Q

L=4r

-

-

-

+

+

+

拓展思考

物體間靜電力大嗎

？

靜電力計算

03

根據(jù)庫侖定律，兩個電荷量為1C的點電荷在真空中相距1m時，相互作用力是9.0×109N。差不多相當于一百萬噸的物體所受的重力！可見，庫侖是一個非常大的電荷量單位，我們幾乎不可能做到使相距1m的兩個物體都帶1C的電荷量。

通常，一把梳子和衣袖摩擦后所帶的電荷量不到百萬分之一庫侖，但天空中發(fā)生閃電之前，巨大的云層中積累的電荷量可達幾百庫侖。

靜電力大小

1.庫侖力是一種性質(zhì)力，與重力、彈力、摩擦力地位等同。

2.對帶電體的受力分析，一定不要忘記畫庫侖力。

3.庫侖力的合成與分解遵循平行四邊形定則。

4.庫侖力遵守牛頓第三定律，一對庫侖力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。

靜電力的理解

萬有引力定律庫侖定律

不同點只有引力既有引力又有斥力

天體間表現(xiàn)明顯微觀帶電粒子間表現(xiàn)明顯

都是場力萬有引力場電場

公式

條件兩質(zhì)點之間兩點電荷之間

1.庫侖力和萬有引力是兩種不同性質(zhì)的力，受力分析時要分別分析。

2.庫侖力和萬有引力表達式的相似性，揭示了大自然的和諧美和多樣美。

靜電力與萬有引力對比

電荷

庫侖定律

理想模型

點電荷

表達式

k為靜電力常量

大小

方向判斷

扭秤實驗

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，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。

內(nèi)容

真空中、靜止的、點電荷

條件

課堂總結(jié)

典例分析

04

1．“求索”興趣小組用如圖所示的裝置探究影響電荷之間相互作用力的因素。

（1）實驗現(xiàn)象：

①小球懸掛于同一點時，小球所帶的電荷量越大，絲線偏離豎直方向的角度____________。（填“越大”或“越小”）

②小球帶電荷量一定時，距離帶電物體越遠，絲線偏離豎直方向的角度____________。（填“越大”或“越小”）

（2）實驗結(jié)論：兩電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而____________，隨著距離的____________而減小。（均填“增大”或“減小”）

越大

越小

增大

增大

2.下列關于點電荷的說法中正確的是(）

A.只有電荷量很小的帶電體才能看成點電荷

B.體積很大的帶電體一定不能看成點電荷

C.當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時,可將這兩個帶電體看成點電荷

D.一切帶電體都可以看成點電荷

C

3.對于庫侖定律,下列說法正確的是()

A.凡計算兩個點電荷間的作用力,都可以使用公式

B.對于距離非常近的兩個帶電小球,庫侖定律仍然適用

C.兩個帶電體之間的距離r趨于0時,它們之間的庫侖力趨于無窮大

D.兩個點電荷的電荷量各減為原來的一半,它們之間的距離保持不變,則它們之間的庫侖力減為原來的1/4

D

4．如圖所示，質(zhì)量相等可視為點電荷的A、B、C三個帶電絕緣小球，其中A帶正電并固定在絕緣豎直彈簧下端，當A、B、C三個小球的球心距離為L時，B、C小球帶電荷量相等并懸在空中處于靜止狀態(tài)，下列說法正確的是（）

A．彈簧彈力大于三個小球的總重力

B．小球A受三個作用力

C．小球A帶的電荷量是小球B帶電荷量的2倍

D．剪斷彈簧后三個小球一起做自由落體運動

【點睛】本題以彈簧和帶電小球為背景，考查受力分析及力的突變問題，考查考生的科學思維。

C

5．在絕緣光滑水平桌面上，有兩個帶電小球A和B。t=0時刻，小球A靜止，小球B以一定的初速度向A運動，兩小球的v-t圖像如圖所示，且A、B未相碰。則（）

A．兩小球帶異種電荷

B．兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒

C．兩小球組成的系統(tǒng)機械能守恒

D．A球質(zhì)量大于B球

BD

A．由圖像可知B球先做減速運動，A球做加速運動，兩球間表現(xiàn)為斥力，可知兩球帶同種電荷，故A錯誤；

B．把兩小球看成一個系統(tǒng)，合外力為零，所以系統(tǒng)動量守恒，故B正確；

C．兩球運動過程中，動能和電勢能之和守恒，電場力做的合功不為零，所以兩球的機械能不守恒，故C錯誤；

D．v-t圖像的斜率表示加速度，同一時刻，B的加速度大于A的加速度，根據(jù)受力分析可知A、B受到的合外力為A、B間的庫侖力，大小相等，根據(jù)

F=ma

可知加速度與質(zhì)量成反比，所以A球質(zhì)量大于B球，故D正確。

故選BD。

檢測

06

1．真空中有甲、乙兩個點電荷相距為r，它們間的靜電斥力為F。若甲的電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍，乙的電荷量保持不變，它們間的距離變?yōu)?r，則它們之間的靜電斥力將變?yōu)椋ǎ?/p>

A．F/2B．F/4C．FD．2F

A

2．兩個完全相同的金屬小球（可視為點電荷）分別帶有＋6Q和－2Q的電荷量，當相距R時，它們之間的庫侖力為F，若把它們充分接觸后分開，當相距2R時，它們之間的庫侖力是（）

A．F/12，斥力B．F/32，斥力C．F/4，引力D．F/16，引力

A

3．在絕緣光滑水平桌面上，有兩個帶電小球A和B。t=0時刻，小球A靜止，小球B以一定的初速度向A運動，兩小球的v-t圖像如圖所示，且A、B未相碰。則（）

A．兩小球帶異種電荷

B．兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒

C．兩小球組成的系統(tǒng)機械能守恒

D．A球質(zhì)量大于B球

BD

A．由圖像可知B球先做減速運動，A球做加速運動，兩球間表現(xiàn)為斥力，可知兩