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§2 库仑定律
高二物理（人教版2019）
必修 第三册
第九章 静电场及其应用
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。带电体A与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？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？
思考与讨论：
新课引入
电荷之间的作用力：
（1）随距离的增大而减少；
（2）随电荷量的增大而增大
新课引入
实验结论：
思考与讨论：
电荷之间的作用力会不会与万有引力 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？
新课讲授
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。
库仑
新课讲授
1.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。
（2）关系式：
（3）电荷之间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力
（4）适用条件：
（1）真空中；（2）静止点电荷
新课讲授
一、电荷之间的作用力
当带电体间的距离比它们自身的大小大的多，带电体的形状、大小以及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可视为点电荷。
2.点电荷
点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，是一种理想化模型。
新课讲授
平衡小球B
细银丝
带电小球C
带电小球A
刻度盘与指针
器
材
组
成
二、库仑的实验
新课讲授
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.
实验方法：控制变量法
二、库仑的实验
新课讲授
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。
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。
实验步骤：
（1）探究F与r的关系
新课讲授
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 ······
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。
（2）探究F与q的关系
实验步骤：
库仑扭称实验演示
新课讲授
国际单位制中，电荷量单位是库伦（C）、力的单位是牛顿（N）距离单位是米（m）K值由实验测定
静电力常量
库仑定律的表达式：
1、当电量不变时，F与距离r的二次方成反比F∝1/r2
2、当之间距离不变时，F与 、 的乘积成正比
结论：
新课讲授
例1、已知氢核的质量是1.67×10-27kg，电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力
微观粒子间的万有引力远小于库仑力，所以在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力忽略不计。
解：氢核与电子所带的电荷量都是1.6×10-19c
三、静电力计算
新课讲授
思考：前面研究的都是两个点电荷，如果存在两个以上的点电荷，那么每个点电荷会受到怎样的作用力？
静电力是一种性质力，它的合成与分解同样都遵循平行四边形法则，所以对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的静电力等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和
新课讲授
例2、真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2×10-6 c,求：Q3所受的库仑力。
Q2
Q1
Q3
解：受力分析，Q3共受F1和F2两个力的作用Q1=Q2=Q3=Q，相互间的距离 r 都相同,
所以
F1
F2
F
根据平行四边形法则：
合力的方向沿Q1、Q2的连线的垂直平分线向外
30。
新课讲授
D
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A
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D
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AC
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