人教版选修3-1 第一章 第2节《库仑定律》(共30张PPT)

三、库仑的实验 1、实验装置：库仑扭秤 2、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
思考：B球的作用是什么呢？
使A球在水平面内平衡
3、实验原理：A和C之间的作 用力使悬丝扭转，扭转的角度 和力的大小有一定的对应关系
4、实验方法：控制变量法
5、实验步骤：
探究F与r的关系：
1、下列说法中正确的是： A、点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是
不存在的 B、点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 C、根据库仑定律可知，当r 0 时,F ∞ D、一个带电体能否看成点电荷，不是看它的
尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研 究的问题的影响是否可以忽略不计
答案：AD．
2、在真空中，一个电荷量为 2.0×10–9 C 的
点电荷类似于力学中的“质点” ，是一种理想化的 模型
4 库仑力的方向：在它们的连线上。
同种电荷
异种电荷
5.相互作用的两个点电荷，不论它们的电量 是否相等，它们受到的库仑力是一对作用力 和反作用力 6.（1）在计算时q1、q2只要代入大小， “+”、“-”号不要代入 （2）库仑定律只能计算库仑力的大小 ，方 向在连线上，还需进一步通过同种电荷排斥， 异种电荷吸引来确定
电量均分
AC
Q
A
Q 2
A
Q 2
C
Q 2
D
QA 4
条件：完全相同的小球
当电量不变时，F与距 离r的二次方成反比
1
F∝ r 2
当之间距离不变时，F与q、1
q2 的乘积成正比 F∝q1 q2
思想方法 1、小量放大思想 2、电荷均分原理
实验结论：库仑定律
三、库仑定律
• 1、 内容：真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与 它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次 方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
F库
究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。
例4、两个带同种电荷的相同金属小球(两球距离远大
于小球的直径）所带电量分别为Q1，Q2，现让它们 接触后再放回原处，那么它们的相互作用与原来相
比（ AC ）
A. 可能变大
B. 可能变小
C. 可能不变 D. 以上三种都可能存在
Q1
Q2
若电荷量相等则作用力不变。若电荷量不等，则作用力变大
电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。
• 2、表达式：
QQ
F k
1
2
r2
• 3其、适中用条件：： k叫静电力常量，k=9.0×109N·m2/C2
真空中静止点电荷
点电荷 ：当带电体间的距离比他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做带 电的点，叫做点电荷
拓展:两个相同的带电金属小球(两球距离远大于 小
球的直径）所带电量分别为Q1，Q2，现让它们接
触 后D再 放 回 原 处 ， 那 么 它 们 的 相 互 作 用 与 原 来 相
比
（
）
A. 可能变大 B. 可能变小
C. 可能不变 D. 以上三种都可能存在
Q1
Q2
例5、电荷守恒定律与库仑定律综合题
两个相同的金属小球Ａ、Ｂ，带等量同种电荷， 相距为r，现引入第三个相同的金属小球Ｃ，与 Ａ、Ｂ相互接触后再放回原来的位置上，则它们 间的库仑力为原来的（ Ｂ ）
点电荷q ，受到另一个点电荷Q 的吸引力为 8.1×10-3 N, q 与Q 间的距离为 0.1 m , 求Q
的电荷量？
解：
Q Fr2 kq
8.1103 0.12 C 9.0109 2.0109
4.5 106 C
3、 在氢原子中，原子核只有1个质子, 核外只有1个电子,
它们之间的距离 r = 5.3×10-11 m 。求氢原子核与电子之 间的库仑力 F电与它们之间的万有引力F引 的比值？ (已知
第一章 静电场
1.2 库仑定律
同种电荷相互排斥、 异种电荷相互吸引。
既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间 相互作用力的大小决定于那些因素呢
二、探究影响电荷间相互作用力的因素
A是一个带正电的物体。
把系在绝缘丝线上的带正
电的小球分别系在P1、P2、 P3位置，比较相同的小球
A
在不同位置所受带电体的
（1）把另一个带电小球C插入 容器并使它靠近A时，记录扭转 的角度可以比较力的大小 （2)改变A和C之间的距离r， 记录每次悬丝扭转的角度，便 可找出F与r的关系
探究F与q的关系： 改变A和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
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 没有，又怎么样做到改变A和C的电荷量呢？
A. １/８
B. 3/８
C. １/9
D. 无法确定
思考1：两个相同的金属小球Ａ、Ｂ，带等量异种
电荷，相距为r,现引入第三个相同的金属小球Ｃ，
与Ａ、Ｂ相互接触后再放回原来的位置上，则它们
间的库仑力变为原来的（ Ａ）
A. １/８
B. 3/８
C. １/１
D. 无法确定
思考2：两个相同的金属小球，带电量之 比为1∶7，相距为r,两者相互接触后在放 回原来的位置上，则它们间的库仑力可能
质子的质量为1.67× 10-27kg，电子的质量为9.1×10-31kg）
解：氢原子核与电子之间的库仑力 F电为：
F电
k
q1q2 r2
F电 8.2108 N
氢原子核与电子之间的万有引力 F 引 为：
F引
G
m1m2 r2
F 引 3.6 1047 N
F引 2.31039 小结：微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研
作用力的大小
思考一：这个力的大小通过什么可以比较出来？
思考二：你认为这个力的大小会与哪些因素有关？
思考三：多个因素影响的时候，我们一般会采用什 么方法进行研究？
一、探究影响电荷间相互作用力的因
素
小球受力
示意图
α
F G tanT源自•演示：F 偏角越大，G
力越大
结论：
1.带电量越大，偏角越大，力越大；带电量越小，力越小。 2.距离越近，偏角越大，力越大；距离越远，力越小。
实验定性（用文字语言进行相关描述）表明：
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
早在我国东汉时期人 们就掌握了电荷间相互 作用的定性规律,定量（用 讨论电 数学公式语言进行相关描述） 荷间相互作用则是两千 年后的法国物理学家库 仑。库仑做了大量实验, 于1785年得出了库仑定 律。