《库仑定律》人教版高中物理优秀课件2

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 F∝1/r2
（2）保持A、C之间距离不变时，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.库仑定律的表达式：
F
=
k
q1q2 r2
F
=
k
q1q2 r2
（1）式中的k是比例系数，叫做静电常量。
3.静电力的叠加原理
（1）两个点电荷之间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变。
（2）两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单
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4．某同学为了探究影响电荷间相互作用力的因素，进行了以下的实验
:M是一个带正电的物体，把系在丝线上的带正电的轻质小球先后挂在P1
、P2、P3位置，发现丝线偏离竖直方向的角度逐渐变小，这个实验结果
说明电荷之间的作用力（ C ） A．随着电荷量的增大而增大 B．与两电荷量的乘积成正比
P1 P2 P3 M
q3 +
F2
F1 F
一个点电荷所受的静电力
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解:根据库仑定律，点电荷 q3 共受到 F1 和 F2 两个力的作用。其中 q1 ＝ q2 ＝ q3 ＝ q 每两个点电荷之间的距离 r 都相同，所以
F 1= F 2= k q r 2 2= 9 .0 × 19× 0 （ 0 .5 2 2 .0 × 1- 6 ） 0 2N = 0 .1N 4 4
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。
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思考：电荷之间的作用力会不会与万有引力 F =Gmr1m2 2 具有相似的 形式呢？也就是说，电荷之间的相互作用力， 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？
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。
（2）方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。
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（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
k＝9.0×109 N·m2 / C
思考讨论：有人根据
F
=
k
q1q2 r2
推出当r→0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。因为当r→0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。
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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
F
=
k
q1q2 r2
，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
《库仑定律》人教版高中物理优秀课 件2
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课堂总结
1.库仑定律的表达式
F
=
k
q1q2 r2
（1）式中的k是比例系数，叫做静电常量。k＝9.0×109 N·m2 / C
（2）方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸
2.适用条件 ：适用于真空中的两个静止的点电荷。
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②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。 ③将C和A分开，再使C靠近A，A和C之间的作用力使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。 ④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ห้องสมุดไป่ตู้r的关系。
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拓展提高
1.有两个完全相同的金属小球A和B(它们的大小可忽略不计)，分别 带电荷量q和5q，当它们在真空中相距一定距离时，A球对B球的斥 力为F，若用绝缘手柄移动这两个小球，使它们相接触后分别再放 回原处，则它们间的作用力变为（ B ） A．F B．1.8F C．3F D．6F
根据平行四边形定则可得 F ＝ 2F1cos 30°＝ 0.25 N
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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。
课堂练习
1.“点电荷”是指__当__带__电__体__本__身__的__大__小__和__形__状__对__带__电__体__间__的__作__用__力__ _影__响__可__忽__略__不__计__时___是一种理想化模型。库仑定律是电磁学的基本定 律之一，可表述为：真空中两个静止_点__电__荷___之间的相互作用力，跟 它们电荷量的乘积成_正___比，跟它们距离的二次方成__反___比，作用 力的方向在它们的__连_线_____上。
9.0×109 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。
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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，再依据同种电荷相互 排斥、异种电荷相互吸引来判断方向。
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2.固定的A、B两个点电荷都带负电，相距10cm，今将第三个点电 荷C放在A、B之间连线上距A为2cm，C恰好处于静止状态，则A、 B两点电荷电量之比QA:QB =__1_:_1_6_。
3.真空中有两个静止的点电荷，若保持它们之间的距离不变，而把 它们的电荷量都变为原来的3倍，则两电荷间的库仑力将变为原来 的( C ) A．7倍 B．8倍 C．9倍 D．10倍
F
=
k
q1q2 r2
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解：根据库仑定律，它们之间的静电力
F库
=
k
q1q2 r2
=9.0× 190× （ 1.6× （ 15-.01 3） × 9× 1（ 1-01.16 ） × 21-01） 9N
=8.2× 1-08N
根据万有引力定律，它们之间的万有引力
F引
=
G
m1m2 r2
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=
6.7×1
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二、库仑的实验 1.库仑的实验
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
刻度盘与 指针
细银丝
带电小 球C
平衡 小球B
带电小 球A
库仑扭秤
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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 ①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。
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【例题2】真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为 50 cm
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 -6 C，
求它们各自所受的静电力。
q1
+
分析：根据题意作图。每个点电荷都
受到其他两个点电荷的斥力，因此， 只要求出一个点电荷（例如 q3 ）所 受的力即可。
q2 +
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【例题 1】在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为 5.3×10 -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 1.6×10 -19 C。电子 带负电，所带的电荷量也是 1.6×10 -19 C。质子质量为 1.67×10 -27 kg，电子质量为 9.1×10 -31 kg。根据库仑定律和万有引力定律就 可以求解。
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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空中的两个静止的点电荷。
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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。
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3.静电力的叠加原理 （1）如果存在两个以上点电荷，那么，每个点电荷都要受到其 他所有点电荷对它的作用力。两个点电荷之间的作用力不会因第 三个点电荷的存在而有所改变。
（2）两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各 点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。
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说明：库仑定律是电磁学的基本定律之一。库仑定律给出的虽然是 点电荷之间的静电力，但是任何一个带电体都可以看成是由许多点 电荷组成的。所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律 就可以求出带电体之间的静电力的大小和方向。 例如：均匀带电球、均匀带电球壳：对球外空间的点电荷作用， 可以等效为电荷集中在球心的点电荷，再用库仑定律求力。
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。
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(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，完全可以把它们视为 点电荷。