库仑定律(1课件)
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《新人教版高中物理必修3》同步课件
9.2 库仑定律
第九章 静电场及其应用
授课教师：
学习目标
1．知道库仑定律的内容及适用条件，会用库仑定 基本 律进行简单的计算。 要求 2．了解点电荷的概念，体会科学研究中的理想模
型方法。
发展 要求
了解库仑扭秤实验及其所蕴含的设计思想。
1．利用库仑定律公式求解静力学问题，只限于所
库仑力与重力弹力摩擦力一样，属于物体间的相互作用。
课堂小结
➢点电荷：物理学上把本身的线度比相互之间的
距离小得多的带电体叫做点电荷。
➢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。
➢ 大小：
F
k
q1q2 r2
小试牛刀
关于库仑定律，下列说法正确的是( D )
A.库仑定律适用于点电荷， 点电荷其实就是体积最 小的带电体
B.库根仑据力FF→k ∞qr1q22 ，当两个带电体间的距离r→0时， C. 所带电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用
时， B受到的静电力是A受到的静电力的3倍 D. 库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷
N 3.6 1047 N
F引
氢原子核与电子之间的静电力是万有引力的2.3×1039倍
小试牛刀
真空中有两个完全相同的带电金属小球，它们之 间的距离r=3m (r远大于小球直径)，所带电荷量分别 为Q=+6×10−8C、q=−2×10−8C，已知静电力常量 k=9.0×109N⋅m2/C2。 (1) 求这两个小球间静电力F的大小； (2) 若将两小球接触后再放回原处，两小球带电量分 别是多少？它们间的静电力是斥力还是引力？大小是 多少？
受各力在同一直线上或可运用直角三角形知识求解的
说明
情形。 2．利用库仑定律公式与其他动力学规律求解力学与
电学综合的问题，只要求所受各力在同一直线上的情
形。
问题
猜想：电荷之间的作用力与什么有关？
电荷量越大，作用力越大 距离越小，作用力越大
会不会与万有引 力有相似之处？
Mm F G
r2
电荷之间的作用力
例题精讲
库仑力是矢量，求合力 用平行四边形法则
真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在
边长为50cm 的等边三角形的三个顶点上，每个
点电荷的电荷量都是2.0×10-6C，求它们各自所
受的静电力。
解：根据库仑定律，点电荷 q 3 共受到 F 1 和 F 2 两个力的作用。其中
q1 q2 q3 q
查利·奥古斯丁·库仑 （1736年—1806年）
电荷之间的作用力
俯视图
C + q1 A + q2 r
改变A、C的距离 看扭转程度得：
改变A、C的电量 看扭转程度得：
B
1 F r2 F q1q2
库仑定律
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。
小试牛刀
在边长为a的正方形每个顶点都放置一个电荷量 为q的同种点电荷，如果保持它们的位置不变，每个 电荷受到其他三个电荷的静电力的合力是多少？
小试牛刀
如图所示，把一带电荷量为Q=−5×10−8 C的小球A用绝缘细绳 悬起，若将带电荷量为q=+4×10−6 C的带电小球B靠近A，当两 个带电小球在同一高度相距30cm时，绳与竖直方向成45°角， 取g=10m/s2，k=9.0×109N⋅m2/C2，且A，B两小球均可视为点电 荷，求：(1)A，B两球间的库仑力大小；(2)A球的质量。
式中的k是比例系数，叫做静电常量
➢ 说明：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电 荷相吸
拓展：“三电荷” 平衡问题？
两同夹一异
小试牛刀
如图所示，带电荷量分别为+q和+4q的两点电荷A、B，相距L， 问： (1)若A、B固定，在何处放置点电荷C，才能使C处于平衡状态？ (2)在(1)中的情形下，C的电荷量和电性对C的平衡有影响吗？ (3)若A、B不固定，在何处放一个什么性质的点电荷，才可以 使三个点电荷都处于平衡状态？
解：根据库仑定律，它们之间的静电力
F库
k
q1q2 r2
9.0109
1.6 1019 1.6 1019 5.31011 2
N 8.2 108 N
根据万有引力定律，它们之间的万有引力
F引 F库
G
m1m2 r2
2.31039
6.7
10
11
1.67 1027 9.11031 5.31011 2
每两个点电荷之间的距离r都相同，所以
根据平F1 行四F2边形k定qr则22 可得9.0
109
2.0 106 2 0.52
F 2F1 cos 30
N
0.144N 0.25N
点电荷q3所受的合力F的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外。
每个点电荷所受的静电力的大小相等，数值均为 0.25 N，方向均沿 另外两个点电荷连线的垂直平分线向外。
小试牛刀
+
-
两个电荷的作用力多少？
F
k
q1q2 r2
9.0
109
11 12
N
9.0109 N
约等于1百万吨的物体！
实际上，库仑是一个非常大的电荷量单位
例题精讲
在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短 距离为 5.3×10-11m。试比较氢原子核与电子 之间的静电力和万有引力。
F
k
q1q2 r2
式中的k是比例系数，叫做静电常量。
k 9.0 109 N m2 / C 2
大小：计算时只需将电荷量的绝对值代入。
方向：在两点电荷的连线上，同种电 荷相斥，异种电荷相吸。
点电荷
实际上：任何带电体都有形状和大小。
这给计算两个带电体间相互作 用带来什么困难？如何解决？
研究中：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（point charge）
9.2 库仑定律
第九章 静电场及其应用
授课教师：
学习目标
1．知道库仑定律的内容及适用条件，会用库仑定 基本 律进行简单的计算。 要求 2．了解点电荷的概念，体会科学研究中的理想模
型方法。
发展 要求
了解库仑扭秤实验及其所蕴含的设计思想。
1．利用库仑定律公式求解静力学问题，只限于所
库仑力与重力弹力摩擦力一样，属于物体间的相互作用。
课堂小结
➢点电荷：物理学上把本身的线度比相互之间的
距离小得多的带电体叫做点电荷。
➢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。
➢ 大小：
F
k
q1q2 r2
小试牛刀
关于库仑定律，下列说法正确的是( D )
A.库仑定律适用于点电荷， 点电荷其实就是体积最 小的带电体
B.库根仑据力FF→k ∞qr1q22 ，当两个带电体间的距离r→0时， C. 所带电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用
时， B受到的静电力是A受到的静电力的3倍 D. 库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷
N 3.6 1047 N
F引
氢原子核与电子之间的静电力是万有引力的2.3×1039倍
小试牛刀
真空中有两个完全相同的带电金属小球，它们之 间的距离r=3m (r远大于小球直径)，所带电荷量分别 为Q=+6×10−8C、q=−2×10−8C，已知静电力常量 k=9.0×109N⋅m2/C2。 (1) 求这两个小球间静电力F的大小； (2) 若将两小球接触后再放回原处，两小球带电量分 别是多少？它们间的静电力是斥力还是引力？大小是 多少？
受各力在同一直线上或可运用直角三角形知识求解的
说明
情形。 2．利用库仑定律公式与其他动力学规律求解力学与
电学综合的问题，只要求所受各力在同一直线上的情
形。
问题
猜想：电荷之间的作用力与什么有关？
电荷量越大，作用力越大 距离越小，作用力越大
会不会与万有引 力有相似之处？
Mm F G
r2
电荷之间的作用力
例题精讲
库仑力是矢量，求合力 用平行四边形法则
真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在
边长为50cm 的等边三角形的三个顶点上，每个
点电荷的电荷量都是2.0×10-6C，求它们各自所
受的静电力。
解：根据库仑定律，点电荷 q 3 共受到 F 1 和 F 2 两个力的作用。其中
q1 q2 q3 q
查利·奥古斯丁·库仑 （1736年—1806年）
电荷之间的作用力
俯视图
C + q1 A + q2 r
改变A、C的距离 看扭转程度得：
改变A、C的电量 看扭转程度得：
B
1 F r2 F q1q2
库仑定律
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。
小试牛刀
在边长为a的正方形每个顶点都放置一个电荷量 为q的同种点电荷，如果保持它们的位置不变，每个 电荷受到其他三个电荷的静电力的合力是多少？
小试牛刀
如图所示，把一带电荷量为Q=−5×10−8 C的小球A用绝缘细绳 悬起，若将带电荷量为q=+4×10−6 C的带电小球B靠近A，当两 个带电小球在同一高度相距30cm时，绳与竖直方向成45°角， 取g=10m/s2，k=9.0×109N⋅m2/C2，且A，B两小球均可视为点电 荷，求：(1)A，B两球间的库仑力大小；(2)A球的质量。
式中的k是比例系数，叫做静电常量
➢ 说明：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电 荷相吸
拓展：“三电荷” 平衡问题？
两同夹一异
小试牛刀
如图所示，带电荷量分别为+q和+4q的两点电荷A、B，相距L， 问： (1)若A、B固定，在何处放置点电荷C，才能使C处于平衡状态？ (2)在(1)中的情形下，C的电荷量和电性对C的平衡有影响吗？ (3)若A、B不固定，在何处放一个什么性质的点电荷，才可以 使三个点电荷都处于平衡状态？
解：根据库仑定律，它们之间的静电力
F库
k
q1q2 r2
9.0109
1.6 1019 1.6 1019 5.31011 2
N 8.2 108 N
根据万有引力定律，它们之间的万有引力
F引 F库
G
m1m2 r2
2.31039
6.7
10
11
1.67 1027 9.11031 5.31011 2
每两个点电荷之间的距离r都相同，所以
根据平F1 行四F2边形k定qr则22 可得9.0
109
2.0 106 2 0.52
F 2F1 cos 30
N
0.144N 0.25N
点电荷q3所受的合力F的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外。
每个点电荷所受的静电力的大小相等，数值均为 0.25 N，方向均沿 另外两个点电荷连线的垂直平分线向外。
小试牛刀
+
-
两个电荷的作用力多少？
F
k
q1q2 r2
9.0
109
11 12
N
9.0109 N
约等于1百万吨的物体！
实际上，库仑是一个非常大的电荷量单位
例题精讲
在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短 距离为 5.3×10-11m。试比较氢原子核与电子 之间的静电力和万有引力。
F
k
q1q2 r2
式中的k是比例系数，叫做静电常量。
k 9.0 109 N m2 / C 2
大小：计算时只需将电荷量的绝对值代入。
方向：在两点电荷的连线上，同种电 荷相斥，异种电荷相吸。
点电荷
实际上：任何带电体都有形状和大小。
这给计算两个带电体间相互作 用带来什么困难？如何解决？
研究中：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（point charge）