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

2庫侖定律

學(xué)習(xí)任務(wù)一電荷之間的作用力學(xué)習(xí)任務(wù)二庫侖定律的理解和應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)三靜電力的疊加備用習(xí)題

隨堂鞏固

練習(xí)冊新課導(dǎo)入問題：電荷之間的作用力與哪些因素有關(guān)?猜想：(1)可能與電荷量有關(guān);(2)可能與距離有關(guān);(3)可能與大小、形狀有關(guān);(4)可能與電荷分布有關(guān);……探究思路:有多個影響因素時,采用控制變量法進(jìn)行探究.新課導(dǎo)入結(jié)論:(1)電荷之間的作用力隨電荷量的增大而增大.(2)電荷之間的作用力隨距離的增大而減小.說明:(1)以上只是定性的研究,真正定量的研究是由法國學(xué)者庫侖完成的.(2)這種電荷之間的相互作用力叫作靜電力或庫侖力.[科學(xué)思維]點(diǎn)電荷的建立過程探究影響電荷之間的作用力的因素時,由于相對于電荷量和距離來說,帶電體自身的形狀、大小以及電荷分布狀況對作用力的影響要小得多,為簡化研究問題,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,探究電荷間的作用力時可以忽略帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況,將其視為只有電荷量的點(diǎn)(即點(diǎn)電荷),創(chuàng)設(shè)出簡單的情境,從而找出基本規(guī)律.學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一

電荷之間的作用力[模型建構(gòu)]理想化模型——點(diǎn)電荷(1)點(diǎn)電荷是只有電荷量,沒有

、

的理想化模型,類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn),實(shí)際中并不存在.

(2)帶電體能否看成點(diǎn)電荷視具體問題而定,不能單憑它的大小和形狀下結(jié)論.若帶電體的大小比帶電體間的

小得多,則帶電體的大小及形狀就可以忽略,此時帶電體就可以看成點(diǎn)電荷.

學(xué)習(xí)任務(wù)一大小形狀距離[科學(xué)探究]探究影響電荷之間相互作用力的因素(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:(如圖所示)①小球帶電荷量一定時,距離帶電物體越遠(yuǎn),絲線偏離豎直方向的角度

.

②小球處于同一位置時,小球所帶的電荷量越大,絲線偏離豎直方向的角度

.

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而

,隨著距離增大而

.

學(xué)習(xí)任務(wù)一越小越大

增大減小例1(多選)下列關(guān)于點(diǎn)電荷和元電荷的說法中錯誤的是 (

)A.只有很小的球形帶電體才可以看成點(diǎn)電荷B.電荷量為1.60×10-19C的帶電體叫作元電荷C.任何帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍D.帶電體間的距離比它們本身的大小大得多,以致帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略不計(jì)時,帶電體就可以視為點(diǎn)電荷學(xué)習(xí)任務(wù)一AB學(xué)習(xí)任務(wù)一[解析]帶電體間的距離比它們本身的大小大得多,以致帶電體的形狀、大小及電荷分布情況對它們之間的作用力的影響可以忽略不計(jì)時,帶電體就可以視為點(diǎn)電荷,即使是很小的球形帶電體也不一定能看成點(diǎn)電荷,D正確,A錯誤;元電荷不是帶電體,B錯誤;任何帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍,C正確.例2(多選)[2023·石家莊一中月考]如圖所示,O是一個帶電的物體,若把系在絲線上的帶電小球先后掛在橫桿上的P1、P2、P3位置,可以比較小球在不同位置所受帶電物體的作用力的大小,這個力的大小可以通過絲線偏離豎直方向的角度θ顯示出來(小球與物體O在同一水平線上).若物體O的電荷量用Q表示,小球的電荷量用q表示,物體與小球間的距離用d表示,物體和小球之間的作用力大小用F表示.則下列對該實(shí)驗(yàn)的判斷正確的是 (

)A.可用控制變量法,探究F與Q、q、d的關(guān)系B.保持Q、q不變,減小d,則θ變大,說明F與d成反比C.保持Q、d不變,減小q,則θ變小,說明F與q有關(guān)D.保持q、d不變,減小Q,則θ變小,說明F與Q成正比學(xué)習(xí)任務(wù)一AC學(xué)習(xí)任務(wù)一[解析]保持Q、q不變,減小d,則θ變大,說明F與d有關(guān),但不能確定成反比關(guān)系,選項(xiàng)B錯誤;保持Q、d不變,減小q,則θ變小,說明F與q有關(guān),選項(xiàng)C正確;保持q、d不變,減小Q,則θ變小,說明F隨Q的減小而減小,但不能確定成正比關(guān)系,選項(xiàng)D錯誤;由上述分析可知選項(xiàng)A正確.平衡小球細(xì)銀絲帶電小球C帶電小球A刻度盤與指針刻度[實(shí)驗(yàn)展示]庫侖扭秤學(xué)習(xí)任務(wù)二學(xué)習(xí)任務(wù)二

庫侖定律的理解和應(yīng)用[科學(xué)探究](1)實(shí)驗(yàn)原理:如圖所示,A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn),通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度來比較力的大小.(2)實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法.(3)實(shí)驗(yàn)步驟:①改變A和C之間的距離r,記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度,便可找出力F與

的關(guān)系.

②改變A和C的電荷量q1和q2,記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度,便可找出力F與

之間的關(guān)系.

學(xué)習(xí)任務(wù)二距離r電荷量q1、q2

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論①力F與距離r的二次方成反比,即

.

②力F與q1和q2的乘積成正比,即

.

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論可得F=

.k叫作靜電力常量,k=

N·m2/C2.

學(xué)習(xí)任務(wù)二

F∝q1q2

9.0×109[教材鏈接]閱讀教材,完成下列填空庫侖定律的內(nèi)容:真空中兩個靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積

,與它們的距離的二次方

,作用力的方向在它們的連線上.

學(xué)習(xí)任務(wù)二成正比成反比例3[2023·杭二中月考]甲、乙兩個完全相同的金屬小球,甲球帶正電,q甲=5q0,乙球帶負(fù)電,q乙=-q0,兩小球相距為d,兩小球可視為質(zhì)點(diǎn),靜電力常量為μ.(1)求兩小球之間的靜電力大小F1;學(xué)習(xí)任務(wù)二

例3[2023·杭二中月考]甲、乙兩個完全相同的金屬小球,甲球帶正電,q甲=5q0,乙球帶負(fù)電,q乙=-q0,兩小球相距為d,兩小球可視為質(zhì)點(diǎn),靜電力常量為μ.(2)若將兩小球接觸后,使兩小球相距2d,求兩小球之間的靜電力大小F2.學(xué)習(xí)任務(wù)二

學(xué)習(xí)任務(wù)二D學(xué)習(xí)任務(wù)二

學(xué)習(xí)任務(wù)二

學(xué)習(xí)任務(wù)二2.庫侖定律與萬有引力定律的對比定律公式適用對象影響因素引力還是斥力比例系數(shù)相同點(diǎn)庫侖定律點(diǎn)電荷電荷量、距離庫侖力既有引力,也有斥力靜電力常量都與距離二次方成反比萬有引力定律質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量、距離萬有引力是引力引力常量庫侖定律與萬有引力定律的形式相似,體現(xiàn)了大自然的和諧美.[教材鏈接]靜電力具有

的一切性質(zhì),靜電力疊加的本質(zhì)是矢量疊加,滿足

.

[科學(xué)思維]靜電力作用下帶電體平衡問題的分析思路(1)確定研究對象.(2)對研究對象進(jìn)行受力分析,只是此時受力多了靜電力.(3)根據(jù)矢量合成法則,采用力的合成與分解法或者正交分解法對各力進(jìn)行合成和分解,根據(jù)平衡條件列方程求解出靜電力.學(xué)習(xí)任務(wù)三

靜電力的疊加學(xué)習(xí)任務(wù)三力平行四邊形定則例4如圖所示,分別在A、B兩點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q1=+2×10-14C和Q2=-2×10-14C,在A、B連線的垂直平分線上有一點(diǎn)C,且AB=AC=BC=6×10-2m.若有一電子靜止放在C點(diǎn)處,則它所受的庫侖力的大小和方向如何?學(xué)習(xí)任務(wù)三學(xué)習(xí)任務(wù)三

學(xué)習(xí)任務(wù)三D

C備用習(xí)題備用習(xí)題

A備用習(xí)題

A備用習(xí)題備用習(xí)題

B備用習(xí)題

AC備用習(xí)題備用習(xí)題

1.(對點(diǎn)電荷概念的理解)[2023·天津一中月考]下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法正確的是 (

)A.點(diǎn)電荷一定是電荷量很小的電荷B.點(diǎn)電荷是一種理想化模型,實(shí)際不存在C.只有體積很小的帶電體才能看作點(diǎn)電荷D.體積很大的帶電體一定不能看作點(diǎn)電荷B隨堂鞏固[解析]當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大得多,以致帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們的作用力影響可以忽略時,這樣的帶電體就可以看作點(diǎn)電荷,A、C、D錯誤,B正確.

B隨堂鞏固

3.(電荷守恒定律與庫侖定律)三個相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上,各球之間的距離遠(yuǎn)大于小球的直徑.球1的帶電荷量為q,球2的帶電荷量為nq,球3不帶電且離球1和球2很遠(yuǎn),此時球1、2之間作用力的大小為F.現(xiàn)使球3先與球2接觸,再與球1接觸,然后將球3移至遠(yuǎn)處,此時1、2之間作用力的大小仍為F,方向不變.由此可知 (

)A.n=3 B.n=4C.n=5 D.n=6D隨堂鞏固

4.(靜電力的疊加)如圖所示,有三個點(diǎn)電荷A、B、C位于一個等邊三角形的三個頂點(diǎn)上,已知A、B都帶正電荷,A所受B、C兩個電荷的靜電力的合力如圖中FA所示,則可以判定點(diǎn)電荷C的電性 (

)A.一定是正B.一定是負(fù)C.可能是正,也可能是負(fù)D.無法判斷隨堂鞏固[解析]對A電荷受力分析,B對A的庫侖力是斥力,沿B、A的連線向上,若C是正電荷,則C對A的庫侖力沿C、A連線向上,這兩個庫侖力的合力不可能沿圖示方向,不符合題意,只有C帶負(fù)電,C對A的庫侖力沿A、C連線向下,與B對A的庫侖力的合力才可能沿圖示方向,故C一定帶負(fù)電,B正確.B課堂小結(jié)內(nèi)容：真空中兩個點(diǎn)電荷之間相互作用的電力,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.公式：適用條件：(1)真空;(2)點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷：是一種理想模型.當(dāng)帶電體的線度比起相互作用的距離小很多時,帶電體可視為點(diǎn)電荷.靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2庫侖定律1.[2023·天津一中月考]物理學(xué)引入“點(diǎn)電荷”概念,從科學(xué)方法上來說屬于(

)

DA.觀察實(shí)驗(yàn)的方法

B.控制變量的方法C.等效替代的方法

D.建立物理模型的方法[解析]

“點(diǎn)電荷”是為了研究物理問題方便而引入的物理模型,是由實(shí)際物體抽象所得,D正確.1234567891011121314152.下列對于點(diǎn)電荷的理解正確的是(

)

DA.體積很大的帶電體都不能看作點(diǎn)電荷B.只要是體積很小的帶電體就能看作點(diǎn)電荷C.只要是均勻的球形帶電體,不管球的大小如何,都能看作點(diǎn)電荷D.當(dāng)兩個帶電體的大小、形狀對它們之間相互作用力的影響可忽略時,這兩個帶電體都能看作點(diǎn)電荷[解析]

帶電體能否看作點(diǎn)電荷由研究問題的性質(zhì)決定,與自身大小、形狀無具體關(guān)系,當(dāng)兩個帶電體的大小、形狀對它們之間相互作用力的影響可忽略時,這兩個帶電體都可看作點(diǎn)電荷,D正確.123456789101112131415

D

123456789101112131415

1234567891011121314154.(多選)[2023·河北唐山期末]

對庫侖定律的理解，以下說法中正確的是(

)

CD

123456789101112131415

123456789101112131415

D

123456789101112131415

123456789101112131415

A

123456789101112131415

123456789101112131415

123456789101112131415關(guān)于這個實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是(

)

A.通過該實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象可知，小球帶正電B.該實(shí)驗(yàn)可以研究電荷間相互作用力大小與它們之間距離是否有關(guān)C.該實(shí)驗(yàn)中細(xì)絲線與豎直方向的夾角越大，表示電荷之間的相互作用力越小D.通過該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，電荷之間的相互作用力與電荷之間的距離的平方成反比123456789101112131415AB

故B正確；根據(jù)共點(diǎn)力平衡可知，細(xì)絲線與豎直方向的夾角越大說明導(dǎo)體球與帶電小球之間的作用力越大，細(xì)絲線與豎直方向的夾角越小說明導(dǎo)體球與帶電小球之間的作用力越小，故C錯誤；該實(shí)驗(yàn)只能定性分