人教版高中物理必修3第9章第2节库仑定律课件(共33页)

新知讲解
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。
新知讲解
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。
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
新知讲解
（2）探究F与q的关系
①使一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触， 前者的电荷量就会分给后者一半。多次重复，可以把带电小球的电荷 量q分为 q2，q4，q8 ······
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。
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
新知讲解
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
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
新知讲解
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与距离r的关系。
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。
新知讲解
(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。
•库仑定律
新知讲解
一、电荷之间的作用力 演示实验 探究影响电荷间相互作用力的因素
实验器材：带正电的带电体A、丝线、带正电的小球、铁架台
实验步骤：（1）带正电的带电体
A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
+
等位置。
新知讲解
（2）带电体A与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？ （3）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样 变化？ 电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？
②保持A、C的距离不变，通过上述方法改变A、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。
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
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
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
新知讲解
（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？
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
新知讲解
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
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
刻度盘与 指针
细银丝
带电小 球C
平衡 小球B
F
=
k
q1q2 r2
Leabharlann Baidu，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
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。
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
新知讲解
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。
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。
新知讲解
思考：电荷之间的作用力会不会与万有引力
F
=
G
m1m2 r2
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）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。
（2）方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
带电小 球A
库仑扭秤
人教版高中物理必修3第9章第2节库仑 定律课 件(共3 3页)
新知讲解
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。