人教版高中物理选修3 1课件：库仑定律.ppt

1、高中物理高中物理课程名称库仑定律知识讲解一、库仑定律1探究影响电荷间相互作用力的因素实验原理如图所示，F ，F ，变小，F .方法(控制变量法)探究电荷间作用力与距离的关系探究电荷间作用力与电荷量的关系实验操作保持电荷量不变，改变悬点位置，从而改变小球间距r，观察夹角变化情况改变小球带电荷量q，观察夹角变化情况实验现象r变大，.r变小，.q变大，.q变小，.实验结论电荷间的作用力与 有关，与 有关知识讲解2库仑定律（1）内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成 ，与它们的 成反比，作用力的方向在它们的连线上（2）公式：（3）)适用条件：在 中；（4）静电力常量公式中的

2、比例常数k，叫做静电力常量，在国际单位制中，k9.0109 Nm2/C2，其意义是两个电荷量是1 C的点电荷在真空中相距1 m时，相互作用力是9.0109 N.知识讲解3库仑定律的适用范围（1）库仑定律适用于真空中两个静止的点电荷，或均匀带电球体和均匀带电球层（2）库仑力在r10151011 m的范围内有效所以，不能根据公式错误地推论当r0时，F.其实，在这样的条件下，两个带电体也已经不能再看作点电荷（3）对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集于球心的点电荷，r为两球心之间的距离；对两个带电金属球，要考虑金属表面电荷的重新分布例题讲解 真空中有甲、乙两个点电荷，当它们相距r时，它们间的静电

3、力为F.若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的1/3，两者间的距离变为2r，则它们之间的静电力变为()BA3F/8BF/6C8F/3D2F/3典题示例例1 两个点电荷放在真空中保持一定距离，若其中一个点电荷的电荷量增加了1/2，但仍然保持它们之间的相互作用力不变，则另一个电荷的电荷量减少了()CA.1/5 B.1/4 C.1/3 D.1/2例2例题讲解知识讲解二、点电荷1点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷知识讲解2对点电荷的两点理解（1）点电荷是只有电

4、荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在（2）一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定例如，一个半径为10 cm的带电圆盘，如果考虑它和10 m处某个电子的作用力，就完全可以把它看做点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面知识讲解3点电荷、带电体、元电荷的比较点电荷带电体元电荷理想化模型，没有大小、形状，只带有电荷量，当受到其他电荷的作用时不会引起电荷的分布变化，相互作用规律遵从库仑定律有一定体积、形状，带有电荷的物体，如果受到其他电荷的作用时，一般会引起电荷在物体上的重新分布是最小

5、的电荷量，不是带电体，它就是e1.61019 C.下面关于点电荷的说法正确的是()CA只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C当两个带电体的大小远小于它们间的距离时，可将这两个带电体看成是点电荷D一切带电体都可以看成是点电荷典题示例例1例题讲解知识讲解三、库仑定律的正确理解和应用1库仑定律只适用于计算真空中两个点电荷间的相互作用力；空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计算（1）应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中算出力的大小，力的方向根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则另行判断

6、知识讲解（2）物理量要统一用国际单位，只有采用国际单位时，k的值才是9.0109Nm2/C2.（3）库仑力具有力的一切性质，可以与其他力合成、分解，可以与其他力平衡，可以产生加速度，两点电荷间的库仑力是一对相互作用力，遵从牛顿第三定律知识讲解3规律辨析库仑定律万有引力定律共同点都与距离的平方成反比都有一个常量(静电力常量，引力常量)都是场力，分别为电场、万有引力场区别与两个物体的电荷量有关既有引力，也有斥力适用于真空中的点电荷微观带电粒子间表现明显与两个物体的质量有关只有引力适用于质点天体间表现明显影响大小的因素q1、q2、rm1、m2、r知识讲解例题讲解如右图所示，两个质量均为m的完全相同的

7、金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离l为球半径的3倍若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是()D典题示例例1两个分别带有电荷量Q和3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为r/2，则两球间库仑力的大小为()CAF/12FB3F/4 C4F/3 D12F例2例题讲解有三个完全一样的球A、B、C，A球带电荷量为7Q，B球带电荷量为Q，C球不带电，将A、B两球固定，然后让C球先跟A球接触，再跟B球接触，最

8、后移去C球，则A、B球间的作用力变为原来的多少？(5/8）例3例题讲解知识讲解 如右图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，分别为30和45，则q2/q1为()C典题示例例1四、库仑力作用下的平衡问题 如下图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹

9、簧的静电感应，则每根弹簧的原长为()C例2例题讲解 如图所示，把质量为0.2 g的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为4108 C的小球B靠近它，当两小球在同一高度相距3 cm时，丝线与竖直夹角为45，此时小球B受到的库仑力F多大，小球A带的电量q为多少(k9.0109 Nm2/C2)例3例题讲解 如下图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1，q2与q3之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态（1）如果q2为正电荷，则q1为_电荷，q3为_电荷（2）q1、q2、q3三者电荷量大小之比是_.(1)都带负电(2)同一直线上三个自由电荷的平衡问题例1例

10、题讲解知识讲解总结：三个点电荷平衡问题的求解方法“三点共线”三个点电荷分布在同一直线上；“两同夹异”正负电荷相互间隔；“两大夹小”中间电荷的电荷量最小；“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷三个点电荷的电荷量满足：如右图所示，同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3恰好都处于平衡状态，除相互作用的静电力外不受其他外力作用，已知q1、q2间的距离是q2、q3间距离的2倍，下列说法正确的是()ABCAq1、q3为正电荷，q2为负电荷Bq1、q3为负电荷，q2为正电荷Cq1q2q33649Dq1q2q39436例2例题讲解 有两个带正电的小球，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相距l.如果引入第三个小球

11、，恰好使得3个小球只在它们相互的静电力作用下都处于平衡状态，第三个小球应带何种电荷，应放在何处，电荷量又是多少？(第三个小球应带负电，电荷量为-9/16Q，放在前两个小球的中间，且距电荷量为Q的小球l/4.)例3例题讲解 如下图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A，B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，那么可以判定点电荷C所带电荷的电性为()BA一定是正电 B一定是负电C可能是正电，也可能是负电 D无法判断例4例题讲解 光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如下图所

12、示现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为()D例5例题讲解下节课再见！下节课再见！课后练习1、两个点电荷A和B距离恒定，当其它点电荷移到A、B附近时，A、B之间的库仑力将（）CA可能变大B可能变小C一定不变D不能确定 课后练习2、如图所示，完全相同的金属小球A和B带有等量电荷，系在一个轻质绝缘弹簧两端，放在光滑绝缘水平面上，由于电荷间的相互作用，弹簧比原来缩短了x0，现将不带电的和A、B完全相同的金属球C先与A球接触一下，再与B球接触一下，然后拿走，重新平衡后的压缩量变为（）DAx0/4Bx0/8C大于x0/8 D小于x0/8课后练习、真空中A、B两个点电荷，相距10cm，A带电荷量是B带电荷量的50倍，B受到的库仑力是1N，则A受到的库仑力是（）CA50NB0.02NC1ND无法确定