人教版高中物理课件-库仑定律(1)

探究起航 同種電荷之間存在斥力
異種電荷之間存在引力
F
甲
乙
丙
電荷之間作用力的大小決定於哪些因素呢？
一、探究影響電荷間相互作用力的因素
小球受力 示意圖
α T
F G tan
• 演示：
F 偏角越大，
G
力越大
結論：
1.帶電量越大，偏角越大，力越大；帶電量越小，力越小。
2.距離越近，偏角越大，力越大；距離越遠，力越小。
N
=0.144 N
根據平行四邊形定則，合力是:
Q2
F2 Q3
30° F
F1
F 2F1 cos30 0.25N
合力的方向沿Q1與Q2連線的垂直平分線向外.
4、有庫侖力的平衡問題
• （1）用合外力為零解題（解 直角三角形、相似三角形等方法）
• （2）用合力矩為零解題
• 例題：補充練習十 （5）
•
補充練習九 （8）
點電荷自身的大小不一定很小，它所帶的 電量也可以很大。點電荷這個概念與力學 中的“質點”類似，但與質點要注意區分。
答案：A、B、D．
五、解題方法指導
• 1、計算時，Q1、Q2 取絕對值代入 公式，再根據帶電性質判斷庫 侖力的方向。
例題2：已知氫核（質子）品質1.67×10-27kg．電子的品質是 9.1×10-31kg，在氫原子內它們之間的最短距離為5.3×10-11 m。試比較氫核與核外電子之間的庫侖力和萬有引力。
例題4：真空中有三個點電荷，它們固定在邊長50 cm的等
邊三角形的三個頂點上，每個點電荷都是 +2×10-6 c,求：
Q3所受的庫侖力。
解：Q3共受F1和F2兩個力的作用，Q1=Q2=Q3=Q，相互間的距離 r 都相同,
所以
Q1
Q2 9.0109 2106 2
r F1=F2=K 2 =
0.52
3.運算式：
QQ
F k
1
2
r2
4.點電荷理想模型的建立
5.庫侖實驗的方法：控制變數法
即時應用
例題1、關於點電荷的下列說法中正確的是： A.真正的點電荷是不存在的． B.點電荷是一種理想化模型． C.足夠小（如體積小於1）的電荷就是點電荷． D.一個帶電體能否看成點電荷，不是看它
的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研 究的問題的影響是否可以忽略不計．
解：氫核與電子所帶的電荷量都是 1.6×10-19c.
F库
k
Q1Q2 r2
=（9.0×109）×
1.6 1019 1.6 1019 5.31011 2
=8.2×10-8 N
F万
G
m1m2 r2
6.7 1011
1.671027 9.11031 5.31011 2
N
3.61047 N
三、庫侖定律
• 1、 內容：真空中兩個靜止點電荷之間相互 作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與 它們距離的二次方成反比，作用力的方向在 它們的連線上。
電荷間這種相互作用力叫做靜電力或庫侖力。
• 2、運算式：
QQ
F k
1
2
r2
• 3、適用條件： 真空中靜止點電荷
4、點電荷
（1）在研究帶電體間的相互作用時，如 果帶電體自身的大小遠小於它們之間的 距離，以至帶電體自身的大小、形狀及 電荷分佈狀況對我們所討論的問題影響 甚小，相對來說可把帶電體看作一帶電 的點，叫做點電荷。
公式
F
k
Q1Q2 r2
方向 電荷中心連線
萬有引力定律
F
G
m1m2 r2
品質中心連線
考慮 微觀粒子,宏觀帶電體 場合 真空
宏觀天體
★我們收穫了多少？
1.影響電荷間相互作用力的因素：電荷量、距離
2.庫侖定律的內容和運算式及適用條件
真空中兩個靜止點電荷之間相互作用力，與
它們的電荷量的乘積成正比，與它們距離的二 次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。
一、探究影響電荷間相互作用力的因素
猜想：F與Q、r有什麼具體關係？
再猜想：電荷之間相互作用力的大小會不會
與萬有引力定律的大小具有相似的形式呢？
會不會是 Q？Q
r F k
12 2
二 、 庫 侖 扭 秤 試 驗
刻度盤與指針 帶電小球C 帶電小球A
細銀絲 平衡小球
二、庫侖扭秤實驗
研究方法： 控制變數法
第二節
復習回顧
1.起電方法
1.摩擦起電 2.接觸起電 3.感應起電
2.電荷守恆定律
3.元電荷
e 1.601019C
復習回顧
1.萬有引力定律的內容?
自然界中任何兩個物體都相互吸引，
引力的大小與物體品質的乘積成正比,與它
們之間距離的二次方成反比。
2.其運算式為:
F万
G
m1m2 r2
3.兩個物體之間的作用力（引力）隨著品質 的增大而增大，隨著距離的增大而減小。
解析：：+Q
-Q Q
2
A
r
C
Q
2
A
r
Q
2
A
B Q 4
B
QAQB
Q2 8
所以：
F1
F 8
2r
F2
F1 4
F 32
Q 4
B
五、解題方法指導
3、多個點電荷的問題
Q1
Q3
Q2
實驗證明：兩個點電荷之間的作用力不因第 三個點電荷的存在而有所改變。因此兩個或兩個 以上點電荷對某一個點電荷的作用力，等於各點
電荷單獨對這個電荷的作用力的向量和。
F库 2.31039
F万
可見，微觀粒子間的萬有引力遠小於庫侖力，因此在研究微觀粒子 的相互作用時，可以把萬有引力忽略。另外,二者的性質也不同。
五、解題方法指導
2、 兩個完全相同小球接觸時的電量分配規律： 若原來帶異種電荷，則先中和後平分； 若原來帶同種電荷，則電荷總量平分；
例題3：真空中兩個相同的帶等量異號電荷的金屬小球A、B(均可 看作點電荷），分別固定在兩處，兩球間靜電力為F。現用一個不 帶電的同樣的金屬小球C先與A接觸，再與B接觸，然後移開，此 時A、B球間的靜電力變為多大？若再使A、B間距離增大為原來 的2倍，則它們間靜電力又為多大？
1、F與r的關係(Q不變）
結論：
F
1
r2
電量均分
AC
Q
A
Q 2
A
Q 2
C
Q 2
D
QA 4
條件：完全相同的小球
二、庫侖的實驗
2、F與Q的關係（r不變）
結論： F Q Q 12
綜合結論:
F
∝
1 r2
F Q Q 12
F
QQ 12 r2
F
k
Q1Q2 r2
式中的k是比例係數，叫做靜電力常量。
通過實驗測定其值為: k 9.0109 N • m2 / C 2
பைடு நூலகம்
•
補充練習十一（1）（4）
5、有庫侖力的非平衡問題
• 用牛頓第二定律解題
3.光滑絕緣的水準地面上有相距為L的點電荷 A、B，帶電量分別為－4Q和+Q，今引入第 三個點電荷C，使三個點電荷都處於平衡狀 態，則C的電量和放置的位置是（ ）
A、-Q， 在A左側距A為L處 B、-2Q，在A左側距A為L/2處 C、-4Q，在B右側距B為L處 D、+2Q，在A右側距A為3L/2處
均勻帶電的球體,由於球所具有的對稱 性,即使它們之間的距離不是很大,一般也 可以當作電電荷來處理---電荷集中在球 心的點電荷。
（2）點電荷是一個理想化的模型， 類似於力學中的質點。
5、相互作用的兩個點電荷，不 論它們的電量是否相等，它們受 到的庫侖力是一對作用力和反作 用力。
四、兩定律比較
庫侖定律