库仑定律ppt课件1
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学科素养与目标要求
物理观念：
1.知道点电荷的概念. 2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件.
科学探究
经历探究实验过程，得出电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的定性关系.
科学思维：
1.通过抽象概括建立点电荷这种理想化模型. 2.进一步了解控制变量法在实验中的作用. 3.会用库仑定律进行有关的计算.
一、探究影响电荷间相互作用力的因素
+Q
-Q
针对训练： 下列说法中正确的是（ ）
A.点电荷就是体积小的带电体
B.带电荷量少的带电体一定可以视为点电荷
√C.大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷
D.根据库仑定律表达式F＝kqr1q2 2，当两电荷之间的距离r→0时，两电荷之间的库仑 力F→∞
典例1：如下图所示，两个带异种电荷，电量均为Q的均
求它们所受的库仑力。
解：q3 共受 F1 和 F2 两个力的作用，q1 = q2 = q3 = q，相
负号不代入公式，取绝 对值。 2.方向判断：利用电荷
互间的距离 r 都相同 , 所以
q
F1
F2
k
q2 r2
9.0 (2 106 )2 0.52
N
0.144
N
+
1
qF
根据平行四边形定则，合力是:
q+
k
qB qc (r1 r2 )2
k
qAqc r12
qB qA
(r1 r2 )2 r12
qB qA
FAB FCB
k
qAqB r2 2
k
qC qB (r1 r2 )2
qC qA
(r1 r2 )2 r2 2
qC qA
k
qC qA r12
+3
2
的性质确定。 3.多个带电体同时存在： 利用力的平行四边形定 则求出合力
2
F 2F1 cos 30 0.25 N
合力的方向沿 q1 与 q2 连线的垂直平分线向外。
FF
1
3
针对训练1 如图所示，分别在A、B两点放置点电荷Q1=2×10-14C和Q2=-2×10-14C，在
AB的垂直平分线上有一点C，且AB=AC=BC=9×10-2m．（k=9.0×109N.m2/C2） （1）如果有一电子静止在C点，它所受的库仑力的大小和方向．
实验一：带正电的带电体M置于铁架台旁，把系在 丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3。带电体C 与竖直夹角会随距离r的不同怎样改变呢？
现象：r变大，夹角变小；r变小，夹角变大
实验二：在同一位置增大或减小小球所带的电荷量， 带电体C与竖直夹角怎样改变呢？
现象：q变大，夹角变大；q变小，夹角变小
实验结论：电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？
解：电子在C点同时受A、B点电荷的作用力分别为FA、FB， 由库仑定律得
FA
FB
k
Qe r2
9 109
21014 1.61019 (9102 )
N
3.21020 N
由平行四边形定则和几何知识得：
F FA FB 3.2 10 20 N
方向平行于AB向左
三个自由点电荷的平衡问题
C
A
B
C qc r1
解：质子与电子之间的库仑力 F电为
qq
F电 k
12
r2
9.0
109
(1.6 1019 (5.31011
)2 )2
N
8.2108 N
质子与电子之间的万有引力 F引 为
F引
G
m1m r2
2
6.67
1011
9.11031 1.67 1027 (5.3 1011 ) 2
N
3.6 1047 N
库仑力与万有引力 的比值为
质小球，小球的半径为r，两球相距为R，那么它们之间库
伦力大小（ ）
A、等于
k
(2r
Q2 R)
2
B、大于
kБайду номын сангаас
(2r
Q
2
R)
2
C、小于
k
(2r
Q
2
R)
2
D、等于
k
Q R2
2
+Q
-Q
R
+++
R
---
B
+Q
-Q
例2： 已知氢核（质子）的质量是 1.67×10─27 kg，电子的质 量是 9.1×10─31 kg 距离为 5.3×10─11 m。试比较电子和质子 间的静电引力和万有引力。
1. 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的一种理想化物理模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在； 2.一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。
想一想：两个靠近的带电球体，是否可以看出是集中在球心位置的点电荷？适用于r=0的情况?
++ +
L=4r +++
+Q
+Q
+++ L=4r ---
FAB
FBA FAB
3.均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用，r是两球心间的距离。
4..适用条件：只适用于真空、静止、点电荷
r
点电荷（point charge）：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。
电荷之间的作用力随距离增大而减小，随电荷量的增 大而增大
库仑扭称
步骤一：A、C球电量不变，改变A和C的距离r，记
录银丝扭转的角度
F
1 r2
步骤二：改变带电小球的电量，记录银丝扭转的角度
F q1q2
F
k
q1q2 r2
二、库仑定律
(1)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（electrostatic force）或库仑力。
A qA r2
B qB
C qc r1 A qA r2
B qB
问题一：三球平衡，C求带正电还是负电？ 问题二：A和B、C电荷量的大小关系？ 问题三：r1、r2与B、C的电量关系？
C
A
B
C
FBC
FAC
FAB
B
FCB
FCA
A
FBA
FCA FBA
A、B不能平衡
C
A
B
结论四：电荷量比 等于距离比
FBC FAC
(2)表达式：F
k
q1q2 r2
(3)库仑定律的理解：
1.国际单位制中，电荷量的单位库仑(C)，K是静电力常量，K=9.0×109 N·m2/C2 ，
其意义是两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0×109N ；
2.方向：由电荷的性质确定，q1、q2一般取绝对值；
A
B
A
B
FBA
F电 2.31039 F引
你有什么发现？
说明:在微观带电粒子的相互作用中， 库仑力比万有引力强多了，可以把万 有引力忽略。
多个带电体的库仑力求解
例3： 真空中有三个点电荷，它们固定在边长 50 cm 的 反思总结：
等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2×10─6 C , 1.大小计算：电性的正
物理观念：
1.知道点电荷的概念. 2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件.
科学探究
经历探究实验过程，得出电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的定性关系.
科学思维：
1.通过抽象概括建立点电荷这种理想化模型. 2.进一步了解控制变量法在实验中的作用. 3.会用库仑定律进行有关的计算.
一、探究影响电荷间相互作用力的因素
+Q
-Q
针对训练： 下列说法中正确的是（ ）
A.点电荷就是体积小的带电体
B.带电荷量少的带电体一定可以视为点电荷
√C.大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷
D.根据库仑定律表达式F＝kqr1q2 2，当两电荷之间的距离r→0时，两电荷之间的库仑 力F→∞
典例1：如下图所示，两个带异种电荷，电量均为Q的均
求它们所受的库仑力。
解：q3 共受 F1 和 F2 两个力的作用，q1 = q2 = q3 = q，相
负号不代入公式，取绝 对值。 2.方向判断：利用电荷
互间的距离 r 都相同 , 所以
q
F1
F2
k
q2 r2
9.0 (2 106 )2 0.52
N
0.144
N
+
1
qF
根据平行四边形定则，合力是:
q+
k
qB qc (r1 r2 )2
k
qAqc r12
qB qA
(r1 r2 )2 r12
qB qA
FAB FCB
k
qAqB r2 2
k
qC qB (r1 r2 )2
qC qA
(r1 r2 )2 r2 2
qC qA
k
qC qA r12
+3
2
的性质确定。 3.多个带电体同时存在： 利用力的平行四边形定 则求出合力
2
F 2F1 cos 30 0.25 N
合力的方向沿 q1 与 q2 连线的垂直平分线向外。
FF
1
3
针对训练1 如图所示，分别在A、B两点放置点电荷Q1=2×10-14C和Q2=-2×10-14C，在
AB的垂直平分线上有一点C，且AB=AC=BC=9×10-2m．（k=9.0×109N.m2/C2） （1）如果有一电子静止在C点，它所受的库仑力的大小和方向．
实验一：带正电的带电体M置于铁架台旁，把系在 丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3。带电体C 与竖直夹角会随距离r的不同怎样改变呢？
现象：r变大，夹角变小；r变小，夹角变大
实验二：在同一位置增大或减小小球所带的电荷量， 带电体C与竖直夹角怎样改变呢？
现象：q变大，夹角变大；q变小，夹角变小
实验结论：电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？
解：电子在C点同时受A、B点电荷的作用力分别为FA、FB， 由库仑定律得
FA
FB
k
Qe r2
9 109
21014 1.61019 (9102 )
N
3.21020 N
由平行四边形定则和几何知识得：
F FA FB 3.2 10 20 N
方向平行于AB向左
三个自由点电荷的平衡问题
C
A
B
C qc r1
解：质子与电子之间的库仑力 F电为
F电 k
12
r2
9.0
109
(1.6 1019 (5.31011
)2 )2
N
8.2108 N
质子与电子之间的万有引力 F引 为
F引
G
m1m r2
2
6.67
1011
9.11031 1.67 1027 (5.3 1011 ) 2
N
3.6 1047 N
库仑力与万有引力 的比值为
质小球，小球的半径为r，两球相距为R，那么它们之间库
伦力大小（ ）
A、等于
k
(2r
Q2 R)
2
B、大于
kБайду номын сангаас
(2r
Q
2
R)
2
C、小于
k
(2r
Q
2
R)
2
D、等于
k
Q R2
2
+Q
-Q
R
+++
R
---
B
+Q
-Q
例2： 已知氢核（质子）的质量是 1.67×10─27 kg，电子的质 量是 9.1×10─31 kg 距离为 5.3×10─11 m。试比较电子和质子 间的静电引力和万有引力。
1. 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的一种理想化物理模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在； 2.一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。
想一想：两个靠近的带电球体，是否可以看出是集中在球心位置的点电荷？适用于r=0的情况?
++ +
L=4r +++
+Q
+Q
+++ L=4r ---
FAB
FBA FAB
3.均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用，r是两球心间的距离。
4..适用条件：只适用于真空、静止、点电荷
r
点电荷（point charge）：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。
电荷之间的作用力随距离增大而减小，随电荷量的增 大而增大
库仑扭称
步骤一：A、C球电量不变，改变A和C的距离r，记
录银丝扭转的角度
F
1 r2
步骤二：改变带电小球的电量，记录银丝扭转的角度
F q1q2
F
k
q1q2 r2
二、库仑定律
(1)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（electrostatic force）或库仑力。
A qA r2
B qB
C qc r1 A qA r2
B qB
问题一：三球平衡，C求带正电还是负电？ 问题二：A和B、C电荷量的大小关系？ 问题三：r1、r2与B、C的电量关系？
C
A
B
C
FBC
FAC
FAB
B
FCB
FCA
A
FBA
FCA FBA
A、B不能平衡
C
A
B
结论四：电荷量比 等于距离比
FBC FAC
(2)表达式：F
k
q1q2 r2
(3)库仑定律的理解：
1.国际单位制中，电荷量的单位库仑(C)，K是静电力常量，K=9.0×109 N·m2/C2 ，
其意义是两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0×109N ；
2.方向：由电荷的性质确定，q1、q2一般取绝对值；
A
B
A
B
FBA
F电 2.31039 F引
你有什么发现？
说明:在微观带电粒子的相互作用中， 库仑力比万有引力强多了，可以把万 有引力忽略。
多个带电体的库仑力求解
例3： 真空中有三个点电荷，它们固定在边长 50 cm 的 反思总结：
等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2×10─6 C , 1.大小计算：电性的正