9.2 庫侖定律（一） 課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

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庫侖定律第九章靜電場及其應(yīng)用

人教版（2019）必修第三冊1.通過與質(zhì)點(diǎn)模型類比，知道點(diǎn)電荷模型的物理意義及建立點(diǎn)電荷模型的條件，進(jìn)一步體會科學(xué)研究中的理想模型方法。2.通過庫侖定律的探究過程，體會實(shí)驗(yàn)與類比在定律的建立過程中發(fā)揮的重要作用。3.理解庫侖定律的內(nèi)涵和適用條件，能夠應(yīng)用庫侖定律計(jì)算點(diǎn)電荷間的靜電力，會利用力的合成的知識解決多個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用問題。4.體會庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路與實(shí)驗(yàn)方法。5.對比庫侖定律和萬有引力定律的形式，體會物理學(xué)的和諧統(tǒng)一之美，提高物理學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)目標(biāo)

如圖，帶正電的帶電體C置于鐵架臺旁，把系在絲線上，探究影響電荷間相互作用力的因素。⑵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？⑴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？⑶電荷之間作用力的大小與哪些因素有關(guān)？

怎么直觀地比較這個(gè)力的大?。克伎迹?/p>

多個(gè)因素影響的時(shí)候，采用什么研究方法？

可能跟電荷的電量有關(guān)

可能與兩個(gè)電荷間的距離有關(guān)猜想導(dǎo)入新課2.點(diǎn)電荷

當(dāng)帶電體本身的線度比它到其他帶電體的距離小很多，以至于在研究它與其他帶電體的相互作用時(shí)，帶電體的形狀以及電荷在其上的分布狀況均無關(guān)緊要，該帶電體可以看做一個(gè)帶電的點(diǎn)，稱為點(diǎn)電荷。1.力的命名：條件：點(diǎn)電荷，類比質(zhì)點(diǎn)——理想模型是一種性質(zhì)力。L空間距離>>R帶電體尺寸一電荷之間的作用力靜止電荷之間的相互作用力，成為靜電力，也叫作庫侖力。

英國科學(xué)家卡文迪什和普里斯特利等人都確信“平方反比”規(guī)律適用于電荷間的力?？ㄎ牡鲜藏暙I(xiàn)庫侖

最終解決這一問題的是法國科學(xué)家?guī)靵?。他設(shè)計(jì)了一個(gè)十分精妙的實(shí)驗(yàn)（扭秤實(shí)驗(yàn)），對電荷之間的作用力開展研究。3.庫侖定律⑴定律內(nèi)容：k:靜電力常量（大數(shù)據(jù)）

⑵公式：（空氣中的點(diǎn)電荷近似適用）⑶適用條件：①真空中

⑷庫侖力方向：在兩點(diǎn)電荷的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸。運(yùn)算是q取絕對值代入計(jì)算

r→0時(shí)，F(xiàn)→∞？思考：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們間的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。r是點(diǎn)電荷之間的距離

②點(diǎn)電荷例1

(多選)關(guān)于元電荷和點(diǎn)電荷，下列說法中正確的是(

)A.電子就是元電荷B.元電荷的電荷量等于電子或質(zhì)子所帶的電荷量C.電子一定是點(diǎn)電荷D.帶電小球也可能視為點(diǎn)電荷BD解析：

電子和質(zhì)子是實(shí)實(shí)在在的粒子，而元電荷只是一個(gè)電荷量單位，A錯(cuò)誤，B正確；帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不能以體積大小、電荷量多少而論，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以忽略，即可視為點(diǎn)電荷，C錯(cuò)誤，D正確。點(diǎn)電荷元電荷小帶電體概念忽略了大小、形狀、電荷分布狀況，只考慮電荷量的帶電體電子或質(zhì)子所帶的電荷量體積較小的帶電物體實(shí)質(zhì)理想物理模型最小電荷量帶電物體聯(lián)系①點(diǎn)電荷、小帶電體所帶的電荷量一定是元電荷的整數(shù)倍；②小帶電體在一定條件下可視為點(diǎn)電荷概念辨析

帶電體能否看作點(diǎn)電荷，不取決于帶電體的大小，而取決于它們的大小、形狀與距離相比能否忽略。庫侖做實(shí)驗(yàn)的裝置—庫侖扭秤帶電小球C帶電小球A刻度平衡小球B細(xì)銀絲刻度盤與指針庫侖扭秤——小量放大1.裝置特點(diǎn)：2.裝置工作原理：3.實(shí)驗(yàn)方法：

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應(yīng)關(guān)系；

通過扭轉(zhuǎn)的角度可以計(jì)算力的大小。＋FF′q1q2r＋二、庫侖的實(shí)驗(yàn)定量測量微小的力控制變量法怎么樣做到改變A和C的電荷量呢？思考ACQAACAD2Q條件：大小、形狀、材料完全相同的小球電量均分視頻結(jié)論：1.當(dāng)電量不變時(shí)，F(xiàn)與距離r的二次方成反比。

2.當(dāng)兩電荷之間距離不變時(shí),F與

的乘積成正比。

F∝F∝綜合結(jié)論：

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)。三、靜電力的計(jì)算總結(jié)說明：庫侖力是矢量，作用力方向在兩電荷連線上，根據(jù)同號電荷互相排斥，異號電荷互相吸引來判斷。因此利用庫侖定律計(jì)算時(shí)，不代入表示電性的正、負(fù)號，只代入q1、q2的絕對值即可。例3

真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長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,求它們所受的庫侖力。解：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。F=2F1cos30?=0.25NF1F2F3q2q3+++q11.兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力不會因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存在而有所改變。2.兩個(gè)或者兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對其作用力的矢量和。總結(jié)：庫侖力的疊加性針對練

如圖所示，直角三角形中ABC，。兩個(gè)點(diǎn)電荷分別固定在A、C兩點(diǎn)，某試探電荷在B點(diǎn)受到的電場力方向與AB垂直，取sin370=0.6;cos370=0.8。則A、C兩點(diǎn)處點(diǎn)電荷的電荷量之比為（）

A．3∶4 B．5∶3 C．16∶9 D．25∶9B思考：電荷均勻分布的帶正電的帶電體棒，對它的中垂線上的正點(diǎn)電荷P的作用力方向如何？若點(diǎn)電荷P為負(fù)電荷呢？+++++++++P帶電體對點(diǎn)電荷的作用電荷