[人教版]库仑定律课件1.ppt
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- 人教版 库仑定律 课件
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1、库仑定律演示实验新知讲解新知讲解一、电荷之间的作用力实验器材:带正电的带电体A、丝线、带正电的小球、铁架台探究影响电荷间相互作用力的因素+实验步骤:(1)带正电的带电体A置于铁架台旁,把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3 等位置。新知讲解新知讲解(2)带电体A与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢?(3)在同一位置增大或减小小球所带的电荷量,作用力又会怎样变化?电荷之间作用力的大小与哪些因素有关?实验结论:通过上面的实验可以看到,电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大,随着距离的增大而减小。新知讲解新知讲解思考:电荷之间的作用力会不会与万有引力 具有相似的形式呢?也就是说,电荷之
2、间的相互作用力,会不会与它们电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的二次方成反比?2 22 21 1rmmG=F卡文迪许和普里斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。定量讨论电荷间的相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑。他设计了一个十分精妙的实验(扭秤实验),对电荷之间的作用力开展研究。库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律。新知讲解新知讲解1.库仑定律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正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。这个规律叫作库仑定律。这种电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。2.适用条件 严格说,这个定律只适用于真
3、空中的两个静止的点电荷。说明:实际上对空气中两个静止点电荷,或运动速度不大的两个点电荷也可以用库仑定律它们的静电力。新知讲解新知讲解3.点电荷(1)当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体可以看作带电的点,叫作点电荷。新知讲解新知讲解(2)点电荷是理想化的物理模型点电荷是只有电荷量,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。(3)点电荷只具有相对意义点电荷是一个相对的概念,一个带电体能否看作点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定。从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时,
4、完全可以把它们视为点电荷。新知讲解新知讲解实验装置库仑的实验装置:库仑扭秤器材组成细银丝、绝缘架、带电的金属小球A和C、不带电的小球B库仑扭秤细银丝平衡小球B带电小球C带电小球A刻度盘与指针二、库仑的实验1.库仑的实验新知讲解新知讲解实验原理:A和C之间的作用力使悬丝扭转,通过悬丝扭转的角度来比较力的大小。实验方法:控制变量法实验步骤(1)探究F与r的关系装置如图:细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个小球A,另一端通过物体B使绝缘棒平衡,悬丝处于自然状态。新知讲解新知讲解把另一个带电的金属小球C插入容器并使它接触A,从而使A与C带同种电荷。将C和A分开,再使C靠近A,A和C之间的作用力使
5、A远离。扭转悬丝,使A回到初始位置并静止,通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。保持A、C的电量不变,改变A和C之间的距离r,记录每次悬丝扭转的角度,就可以找到力F与距离r的关系。新知讲解新知讲解使一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触,前者的电荷量就会分给后者一半。多次重复,可以把带电小球的电荷量q分为 8 8q q4 42 2,qq保持A、C的距离不变,通过上述方法改变A、C的电量q1、q2,记录每次悬丝扭转的角度,便可找出F与q1、q2的关系。(2)探究F与q的关系新知讲解新知讲解实验结论(1)保持A、C电量不变时,F与距离r的二次方成反比 F1/r2(2)保持A、C之间距
6、离不变时,F与 q1、q2 的乘积成正比 F q1q2 综合上述实验结论,可以得到如下关系式:2 22 21 1rqqk=F2.库仑定律的表达式:2 22 21 1rqqk=F(1)式中的k是比例系数,叫做静电常量。(2)方向:在两点电荷的连线上,同种电荷相斥,异种电荷相吸。新知讲解新知讲解(3)在国际单位制中,电荷量的单位是库仑(C),力的单位是牛顿(N),距离的单位是米(m)。通过实验测定 k 的数值是k9.0109 Nm2/C 2 22 21 1rqqk=F思考讨论:有人根据 推出当r0时,F,你认为他的说法正确吗?参考答案:从数学角度分析似乎正确,但从物理意义上分析,这种看法是错误的。
7、因为当r0时,两带电体已不能看作点电荷,库仑定律及其公式也就不再适用了。新知讲解新知讲解三、静电力计算库仑是一个非常大的电荷量单位根据库仑定律 ,两个电荷量为 1 C 的点电荷在真空中相距1m 时,相互作用力是 9.0109 N。差不多相当于一百万吨的物体所受的重力!通常,一把梳子和衣袖摩擦后所带的电荷量不到百万分之一库仑,但天空中发生闪电之前,巨大的云层中积累的电荷量可达几百库仑。2 22 21 1rqqk=F新知讲解新知讲解1.库仑定律的应用库仑定律既可以计算库仑力的大小,还可以判断库仑力的方向。当带电体带负电荷时,不必将负号代人公式中,只将电荷量的绝对值代入公式算出力的大小,再依据同种电
8、荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断方向。新知讲解新知讲解【例题 1】在氢原子内,氢原子核与电子之间的最短距离为 5.310-11 m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。分析:氢原子核与质子所带的电荷量相同,是 1.610-19 C。电子带负电,所带的电荷量也是 1.610-19 C。质子质量为 1.6710-27 kg,电子质量为 9.110-31 kg。根据库仑定律和万有引力定律就可以求解。新知讲解新知讲解根据万有引力定律,它们之间的万有引力N.=N.=8 8-2 21 11 1-1919-1919-9 910102 28 810103 35 510106 61 110106 61
9、 110100 09 9)()()(2 22 21 1m mm mrG=F引解:根据库仑定律,它们之间的静电力2 22 21 1rqqk=F库39394747-2 21111-3131-7 72 2-1111-10103 32 210106 63 310103 35 510101 19 9101067671 110107 76 6.=FFN.=N.=引库)()()(新知讲解新知讲解氢原子核与电子之间的静电力是万有引力的 2.31039 倍。可见,微观粒子间的万有引力远小于库仑力。因此,在研究微观带电粒子的相互作用时,可以把万有引力忽略。新知讲解新知讲解3.静电力的叠加原理(1)如果存在两个以上
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