人教版必修第三册2库仑定律课件2.ppt

1、2.2.库仑定律库仑定律 1.1.悬绳为什么发生了偏转？悬绳为什么发生了偏转？2.2.当棉球的位置发生变化时，悬绳的偏转程度也发生了当棉球的位置发生变化时，悬绳的偏转程度也发生了变化，你发现什么规律？变化，你发现什么规律？知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。体会探究库知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法。仑定律过程中的科学思想和方法。1.1.了解点电荷模型。了解点电荷模型。（物理观念）（物理观念）2.2.掌握库仑定律及应用，明确库仑定律及适用条件。掌握库仑定律及应用，明确库仑定律及适用条件。（物理观念）（物理观念）3.3.通过静电力

2、与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。（科学思维）通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。（科学思维）4.4.能够解决库仑力作用下的带电体的受力平衡问题。能够解决库仑力作用下的带电体的受力平衡问题。（科学思维）（科学思维）体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，汲取新知识的营养，让我们一起让我们一起 吧！吧！进进走走课课堂堂结论：结论：1.1.带电量越大，偏角越大，力越大；带电量越大，偏角越大，力越大；带电量越小，力越小。带电量越小，力越小。2.2.距离越近，偏角越大，力越大；距离越远，距离越近，偏角越大，力越大；距离越远，力越小。力越小。TGFt

3、anGF 偏角越大，偏角越大，力越大力越大二、库仑的实验二、库仑的实验(一一)法国物理学家法国物理学家库仑库仑利用扭秤研究出了电荷间利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量和距离的关系相互作用力的大小跟电量和距离的关系。1 1、实验装置：、实验装置：库仑扭秤库仑扭秤 2 2、器材组成、器材组成：细银丝、绝缘架、带电的细银丝、绝缘架、带电的金属金属小球小球A和和C、不带电的小球、不带电的小球B B想一想：想一想：B球的作用是什么呢？球的作用是什么呢？使使A球在水平面内平衡球在水平面内平衡探究探究F与与q的关系：的关系：改变改变A和和C的电量的电量q1、q2，记录每次悬丝扭转的角，记录每次悬丝

4、扭转的角度，便可找出度，便可找出F与与q1、q2的关系的关系 在库仑那个时代，还不知道怎么样测量在库仑那个时代，还不知道怎么样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，又怎么样做到改变没有，又怎么样做到改变A和和C的电荷量呢？的电荷量呢？ACA4Q电量均分电量均分A2QCAD条件：大小、形状、材料条件：大小、形状、材料完全相同的小球完全相同的小球1.当电量不变时，当电量不变时，F与距离与距离r的的二次方成反比二次方成反比 F2.当距离不变时当距离不变时,F与与 的乘积成正比的乘积成正比 F结论：结论：12q q21r12q q2QQ2Q三、库仑定律三

5、、库仑定律1.1.内容：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。的连线上。电荷间的这种相互作用力叫做电荷间的这种相互作用力叫做静电力静电力或或库仑力。库仑力。2.2.库仑定律的表达式库仑定律的表达式式中的式中的k k是比例系数，叫做静电力常量。是比例系数，叫做静电力常量。122Fkrq q9229.0 10 N m/Ck 3.3.适用范围：适用范围：（1 1）真空中）真空中（3 3）点电荷）点电荷

6、点电荷是一种理想化的物理模型。点电荷是一种理想化的物理模型。看成点电荷的条件：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以看成点电荷的条件：当带电体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，这样的带电体就可以看作带电的点，叫作略时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫作点电荷点电荷。【类比类比】点电荷类似于力学中的质点点电荷类似于力学中的质点（2 2）静止的）静止的 注意：是否可将带电体看作点电荷不是看它本身的尺寸大小。注意：是否可将带电体看作点电荷不是看它本身的尺寸大小。

7、如：如：一个半径是一个半径是10cm的带电圆盘，如果考虑它和相距的带电圆盘，如果考虑它和相距10m处的处的某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果电子某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果电子离带电圆盘只有离带电圆盘只有1mm，那么这一带电圆盘就相当于一个无限大，那么这一带电圆盘就相当于一个无限大的带电平面。的带电平面。又如：又如：同种电荷：电荷布在金属球外侧同种电荷：电荷布在金属球外侧异种电荷：电荷分布在金属球内侧异种电荷：电荷分布在金属球内侧 想一想：想一想：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位置的点电荷？适用于在球心位

8、置的点电荷？适用于r=0的情况的情况?+Q+QL=4r+Q-QL=4r 若是点电荷，若是点电荷，r r为两点间距离为两点间距离 相距较远时，均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的相距较远时，均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用，作用，r r是球心与球外点电荷间的距离是球心与球外点电荷间的距离 公式不适用于公式不适用于r0r0的情况的情况（2 2）如何确定半径）如何确定半径r rr注意：注意：（1 1）计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。）计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。对带电体的受力分析，一定

9、不要对带电体的受力分析，一定不要忘记画忘记画库仑力。库仑力。库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。作用在同一条直线上。（注意：一对库仑力大小一定相等，与各自的带电量无关）（注意：一对库仑力大小一定相等，与各自的带电量无关）三、静电力的计算：三、静电力的计算：1.1.理解静电力理解静电力 例题例题1 1：已知氢核（质子）质量为：已知氢核（质子）质量为1.671.671010-27-27kgkg。电子的质量是。电子的质量是9.19.1

10、1010-31-31kgkg，在氢原子内它们之间的最短距离为，在氢原子内它们之间的最短距离为5.35.31010-11-11 m m。试比。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。解：解：库仑力大小库仑力大小:221rQQKFe22reK万有引力大小万有引力大小:2rmmGFep引epemmeGKFF2引39103.2N8102.8N47106.3 库仑定律是电磁学的基本定律之一，它由法国物理学家库库仑定律是电磁学的基本定律之一，它由法国物理学家库仑（仑（1736-1806）于）于1785年在实验研究中发现。年在实验研究中发现。你能初步谈谈库仑力和万

11、有引力你能初步谈谈库仑力和万有引力的共同点和不同点吗？的共同点和不同点吗？221rmmGF 221rqqkF 万有引力定律万有引力定律库仑定律库仑定律不同点不同点只有引力只有引力既有引力又有斥力既有引力又有斥力天体间表现明显天体间表现明显微观带电粒子间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力都是场力万有引力场万有引力场电场电场公式公式条件条件两质点之间两质点之间两点电荷之间两点电荷之间 例题例题2 2：真空中有三个点电荷，它们固定在边长：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm50 cm的等边三角形的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的带电量都是的三个顶点上，每个点电荷的带电量都是 +2+2

12、 10 10-6-6 C,C,求它们各自所求它们各自所受的库仑力。受的库仑力。q1q2q3解：解：q3 共受共受 F1 和和 F2 两个力的作用，两个力的作用，q1=q2=q3=q，相互间，相互间的距离的距离 r 都相同都相同,所以所以根据平行四边形定则，合力是根据平行四边形定则，合力是:12cos300.25 NFF合力的方向沿合力的方向沿 q1 与与 q2 连线的垂直平分线向外。连线的垂直平分线向外。F1F2F3q1q2q3+926 212229.0 10(2 10)N0.144 N0.5qFFkr电荷电荷库仑库仑定律定律忽略忽略自身自身大小大小和质和质量量理理想想模模型型点电荷点电荷数学

13、表达式数学表达式122Fkq qrk k为静电为静电力常量力常量大小大小方向判断方向判断 库仑扭秤实验库仑扭秤实验相互作用的相互作用的定量关系定量关系1.1.（多选）（多选）库仑定律的适用范围是（库仑定律的适用范围是（）A A真空中两个带电球体间的相互作用真空中两个带电球体间的相互作用B B真空中任意带电体间的相互作用真空中任意带电体间的相互作用C C真空中两个静止点电荷间的相互作用真空中两个静止点电荷间的相互作用D D真空中两个大小远小于它们之间的距离的静止带真空中两个大小远小于它们之间的距离的静止带电体间的相互作用电体间的相互作用CDCD 2.2.两个放在绝缘架上的相同金属球，相距两个放在

14、绝缘架上的相同金属球，相距d d，球的半径比，球的半径比d d小得多，小得多，分别带分别带q q和和3q3q的同种电荷，相互斥力为的同种电荷，相互斥力为3F3F，现将这两个金属球接触，然，现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为（后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为（）A A0 B0 BF CF C3F D3F D4F4FD D 3.两个可自由移动的点电荷分别放在两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示两处，如图所示A处电荷处电荷带正电带正电Q1，B处电荷带负电处电荷带负电Q2，且，且Q2=4Q1，另取一个可以自由移动的，另取一个可以自由移动的点电荷点

15、电荷Q3放在放在AB直线上欲使整个系统处于平衡状态，则：（直线上欲使整个系统处于平衡状态，则：（）A、Q3为负电荷，且放于为负电荷，且放于A左方左方 B、Q3为负电荷，且放于为负电荷，且放于B右方右方C、Q3为正电荷，且放于为正电荷，且放于AB之间之间 D、Q3为正电荷，且放于为正电荷，且放于B右方右方A A例题1：已知氢核（质子）质量为1.库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。式中的k是比例系数，叫做静电力常量。当电量不变时，F与距离r的二次方成反比 F当距离不变时,F与想一想：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位置的点电荷？适用于r=0的情况?B 2Q，在A左侧距A为L/2处（多

16、选）库仑定律的适用范围是（）D、Q3为正电荷，且放于B右方对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。知道点电荷模型。B、Q3为负电荷，且放于B右方当电量不变时，F与距离r的二次方成反比 F异种电荷：电荷分布在金属球内侧看成点电荷的条件：当带电体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，这样的带电体就可以看作带电的点，叫作点电荷。黎明的曙光对暗夜是彻底的决裂，对彩霞是伟大的奠基。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。通过静电力与万有引力的对比，体会自然

17、规律的多样性与统一性。三、静电力的计算：两个放在绝缘架上的相同金属球，相距d，球的半径比d小得多，分别带q和3q的同种电荷，相互斥力为3F，现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为（）光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电量分别为4Q和+Q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电量和放置的位置是（）4.4.光滑绝缘的水平地面上有相距为光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷的点电荷A、B，带电量分，带电量分别为别为4Q和和+Q，今引入第三个点电荷，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡，使三个点电荷都处于平衡状态，则状态，则C的电量

18、和放置的位置是（的电量和放置的位置是（）A Q，在，在A左侧距左侧距A为为L处处B 2Q，在，在A左侧距左侧距A为为L/2处处C 4Q，在，在B右侧距右侧距B为为L处处 D +2Q，在，在A右侧距右侧距A为为3L/2处处C C体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法。解：q3 共受 F1 和 F2 两个力的作用，q1=q2=q3=q，相互间的距离 r 都相同,所以体会课堂探究的乐趣，通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。C、Q3为正电荷，且放于AB之间悬绳为什么发生了偏转？（注意：一对库仑力大小一定相等，与各自的带电量无关）知道两个点电荷间相互作用的规律。A0 BF C3F

19、D4F公式不适用于r0的情况对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。知道点电荷模型。例题1：已知氢核（质子）质量为1.条件：大小、形状、材料完全相同的小球微观带电粒子间表现明显在库仑那个时代，还不知道怎么样测量点电荷是一种理想化的物理模型。物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都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。想一想：B球的作用是什么呢？例题1：已知氢核（质子）质量为1.5.5.(2018(2018全国卷全国卷I)I)如图如图,三个固定的带电小球三个固定的带电小球a a、b b和和c,c,相互间相互间的距

20、离分别为的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cmab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球。小球c c所受库仑力的合所受库仑力的合力的方向平行于力的方向平行于a a、b b的连线。设小球的连线。设小球a a、b b所带电荷量的比值的绝所带电荷量的比值的绝对值为对值为k,k,则则()A.A.a a、b b的电荷同号的电荷同号,B.aB.a、b b的电荷异号的电荷异号,C.aC.a、b b的电荷同号的电荷同号,D.aD.a、b b的电荷异号的电荷异号,D D169k 6427k 169k 6427k 6.6.真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球真空中两个相同的带等量

21、异号电荷的金属小球A、B(均可看作点均可看作点电荷），分别固定在两处，两球间静电力为电荷），分别固定在两处，两球间静电力为F。现用一个不带电的同样。现用一个不带电的同样的金属小球的金属小球C先与先与A接触，再与接触，再与B接触，然后移开，此时接触，然后移开，此时A、B球间的静电球间的静电力变为多大？若再使力变为多大？若再使A、B间距离增大为原来的间距离增大为原来的2倍，则它们间静电力又倍，则它们间静电力又为多大？为多大？C32412FFF4Q2QC2QAB2Q4Q81FF B+QA-QrBAr2r所以：所以：82QQQBA解析：解析：黎明的曙光对暗夜是彻底的决裂，对彩霞是伟黎明的曙光对暗夜是彻底的决裂，对彩霞是伟大的奠基。大的奠基。停止前进的脚步，江河就会沦为一潭死水。停止前进的脚步，江河就会沦为一潭死水。