1.2庫侖定律課件高二上學(xué)期物理

第一章靜電力與電場強度1.2庫侖定律魯科版（2019）高中物理必修第三冊PART.1PART.2PART.2PART.4新課導(dǎo)入新課講解學(xué)習(xí)目標(biāo)經(jīng)典例題目錄CONTENTSPART.2PART.4課堂練習(xí)課堂小結(jié)新課導(dǎo)入

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(guān)？（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？學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解點電荷的概念，知道構(gòu)建理想化物理模型的作用；2.通過對演示實驗的觀察，了解影響靜電力的因素，提高科學(xué)探究意識；3.掌握庫侖定律的內(nèi)容及其應(yīng)用，體會探究庫侖定律過程中的科學(xué)思想和方法；4.了解庫侖定律的探索歷程，體會庫侖扭秤實驗設(shè)計的實驗思想和方法。

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(xué)家?guī)靵觥＃?）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?。?/p>

實驗現(xiàn)象一、點電荷

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(xué)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(dāng)作點電荷來處理---電荷集中在球心的點電荷。一個實際的帶電體能否視為點電荷，不僅和帶電體本身有關(guān)，還取決于研究的問題和精度要求。即使是兩個很大的帶電體，只要在測量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀.大小等因素的影響可忽略，也可視為點電荷。

事實上，任何帶電體都有大小和形狀，真正的點電荷是不存在的。點電荷是一個理想模型。在中學(xué)物理中，如果未特別指出帶電體的形狀、大小等，通常都把此帶電體視為點電荷。點電荷是針對實際帶電體建構(gòu)的理想模型，與質(zhì)點模型的建構(gòu)類似。建立理想模型是科學(xué)研究的重要方法。

現(xiàn)實世界的問題復(fù)雜多樣，在研究中我們需抓住影響問題的關(guān)鍵因素，忽略一些次要因素，建立理想模型。其實，理想模型在現(xiàn)實世界是不存在的，但在一定條件下，實際事物可近似當(dāng)作理想模型來處理。

若條件發(fā)生變化，研究問題爵要深入，次要因素不能忽略，已有的理想模型不再適用，則應(yīng)考慮更多因素的影響，建立新的物理模型。（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。

庫侖是通過什么樣的實驗方法找到電荷間作用力的關(guān)系的呢？二、兩電荷間的靜電力1、感受靜電力思考：靜電力與哪些因數(shù)有關(guān)?兩個點電荷之間的相互作用力與距離、電荷量有怎樣的關(guān)系?下面讓我們通過實驗來探究。(1)探究電荷間作用力的大小與距離的關(guān)系如圖1-10所示，把兩個完全相同、帶同種電荷的小球掛在等長絕緣細線下端，觀察細線相對堅直方向的偏離角度(角度越大，靜電力越大):增大兩細線懸點之間的距離，觀察細線偏離角度有什么變化。電荷間作用力的大小與距離、電荷量的關(guān)系(2)探究電荷間作用力的大小與電荷量的關(guān)系保持絕夠細線懸點位置不變，同時改變兩小球的電荷量(如用帶電棒同時接觸兩球)，再觀察細線偏離的角度，可得出什么結(jié)論?電荷間作用力的大小與距離、電荷量的關(guān)系通過以上實驗只能定性了解兩電荷間的作用力與它們之間的距離和電荷量的關(guān)系。兩電荷之間作用力的規(guī)律是法國物理學(xué)家?guī)靵?C.Coulomb，1736-1806)在前人工作的基礎(chǔ)上，

利用扭秤研究出了電荷間相互作用力的大小跟電量和距離的關(guān)系。平衡小球B細銀絲帶電小球C帶電小球A刻度盤與指針B球的作用是使A球在水平面內(nèi)平衡影響電荷間的相互作用的因素有電荷量的多少和電荷之間距離的長短。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。（1）內(nèi)容：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。（2）關(guān)系式：（3）電荷之間的這種相互作用力叫做靜電力或庫侖力（4）適用條件：①真空中；②靜止點電荷三、庫侖定律比例系數(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

（1）r為兩個點電荷之間的距離，若帶電體為金屬小球，應(yīng)先考慮電荷間的排斥與吸引問題。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)r++++++r---+++注意（2）庫侖定律只適用于真空中的點電荷，當(dāng)兩個帶電體無限靠近，即r→0時，帶電體不能看成點電荷，當(dāng)然就不能應(yīng)用庫侖定律來計算。

庫侖定律是電磁學(xué)的基本規(guī)律之一，這種電荷間的相互作用力通常稱為庫侖力或靜電力。庫侖定律是通過對宏觀帶電體的研究總結(jié)出來的，對原子核、電子等微觀粒子仍然成立。空氣對靜電力的影響很小，所以庫侖定律也適用于空氣中的點電荷。典例分析已知質(zhì)子的質(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。解：氫核與電子所帶的電荷量都是1.6×10-19C例1可見,微觀粒子間的萬有引力小于庫侖力,因此在研究微觀帶電粒子相互作用時,可以把萬有引力忽略掉。典例分析例2：

真空中有三個點電荷，它們固定在邊長50cm的等邊三角形的三個頂點上，每個點電荷都是+2×10─6C,求它們所受的庫侖力。解：q3共受F1和F2兩個力的作用，

q1=q2=q3=q，相互間的距離

r都相同,所以

根據(jù)平行四邊形定則，合力是:合力的方向沿q1與q2連線的垂直平分線向外。F1F2F3q1q2q3+++反思總結(jié)：1.大小計算：電性的正負號不代入公式，取絕對值。2.方向判斷：利用電荷的性質(zhì)確定。3.多個帶電體同時存在：利用力的平行四邊形定則求出合力典例分析例3關(guān)于庫侖定律，下列說法正確的是（）A．庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積最小的帶電體B．根據(jù)，當(dāng)兩個帶電體間的距離趨近于零時庫侖力將趨向無窮大C．帶電荷量分別為3Q和Q的點電荷A、B相互作用時，A受到的靜電力是B受到的靜電力的3倍D．庫侖定律的適用條件是：在真空中靜止的點電荷【正確答案】D課堂練習(xí)1．(多選)下面關(guān)于點電荷的說法正確的是(

)A．點電荷可以是帶電荷量很大的帶電體B．帶電體體積很大時不能看成點電荷C．點電荷的帶電荷量可能是2.56×10－20CD．大小和形狀對作用力影響可以忽略的帶電體可看作點電荷解析：點電荷是一個理想化的模型，當(dāng)帶電體的大小和形狀對作用力的影響可以忽略時帶電體可看成點電荷．點電荷不是以帶電荷量的多少來確定的，電荷量必須是元電荷的整數(shù)倍．故A、D正確．AD課堂練習(xí)

A課堂練習(xí)3.如圖所示，A、B、C是光滑絕緣水平桌面上位于同一圓周且等間距的三點，現(xiàn)在這三點分別放置完全相同的帶電量為-q的金屬小球，同時在圓心O處放置一個帶電量為+Q的小球，已知所有小球均可看作點電荷且均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則Q與q的比值為（）A．

B．

C．

D．3【正確答案】B課堂練習(xí)4．一個帶正電的球體M放在絕緣支架上，把系在絕緣絲線上的帶電小球N掛在橫桿上的P1處。當(dāng)小球N靜止時，絲線與豎直方向的夾角為θ，如圖所示。在將懸點由P1處緩慢移到P2處的過程中，觀察到夾角θ增大。由此可知（

）A．小球N帶負電B．懸點由P1處緩慢移到P2處的過程中，小球N受到的靜電力增大C．M與N間的靜電力大小與它們間的距離的平方成正比D．M與N間的靜電力大小與它們的電荷量乘積成正比BD課堂練習(xí)【答案】BD【詳解】A．小球N與M相互排斥，M、N帶同種電荷，M帶正電，N也帶正電，故A錯誤；B．懸點由P1處緩慢移到P2處的過程中，根據(jù)庫侖定律可知

，小球N受到的靜電力增大，故B正確；CD．根據(jù)庫侖定律公式可知，

，M與N間的電場力大小與間距的平方成反比，與電荷量的乘積成正比，故C錯誤，D正確。故選BD。課堂練習(xí)5.在探究兩電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗中，一同學(xué)猜想可能與兩電荷的間距和帶電量有關(guān)。他選用帶正電的小球A和B，A球放在可移動的絕緣座上，B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點，如圖所示。實驗時，先保持兩球電荷量不變，使A球從遠處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，B球懸線的偏角越大；再保持兩球距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，