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(共45张PPT)
第2节 库仑定律
一、问题的提出
1. 影响带电体间相互作用力的因素有哪些？
想一想？
q1
q2
+
P1
C
+
F
F
电荷量？q1？q2 ？
2. 怎样简化这些因素，方便进行实验探究？
思考
距离r
介质？
大小形状？
电荷分布？
一、问题的提出
1. 影响带电体间相互作用力的因素有哪些？
电荷量？q1？q2 ？
2. 怎样简化这些因素，方便进行实验探究？
距离r
介质？
大小形状？
电荷分布？
一、问题的提出
1. 影响带电体间相互作用力的因素有哪些？
分析
√
√
真空
能忽略其影响吗？
q
q
L=30r
r
r
带电体自身的大小远小于它们之间的距离
大小形状
电荷分布
q
q
q
q
L=3r
r
r
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
点电荷
建构模型
一、问题的提出
2. 怎样简化这些因素，方便进行实验探究？
电荷量（q1和q2 ）
距离r
1. 定性研究
实验探究方法
控制变量法
研究：
（1）电荷量q不变，改变距离
（2）距离r不变，改变电荷量
q1
q2
+
P1
C
+
二、实验探究
A
1. 定性研究
二、实验探究
A
+
演示实验1
q1
q2
+
P3
P2
P1
C
+
结论
（1）电荷量q保持不变，距离r增大，F减小。
（2）距离r保持不变，电荷量q增大，F增大。
1. 定性研究
q1
q2
+
P1
C
+
P2
P3
二、实验探究
A
2. 定量实验——研究的历程
二、实验探究
普利斯特利
富兰克林
库仑
卡文迪什
富兰克林注意到一个使他不解的现象……
普利斯特利通过类比，认为电力与万有引力具有一样的特性。卡文迪什也得出同样的结论。
库仑通过直接测量，寻找电力规律。
2. 定量实验——研究的历程
卡文迪什扭秤实验
遇到困难
电荷量无法直接测量
距离不便测量
微小力不易测量
2. 定量实验——库仑的实验
二、实验探究
库仑做实验的装置—库仑扭秤
二、实验探究
平分电荷量
放大微小力
等倍改变距离
2. 定量实验——库仑的实验
C
突破方法
细银丝
平面镜
平衡小球B
带电小球C
带电小球A
二、实验探究
2. 定量实验——实验的再现
实验装置
A
电子秤
B
游标卡尺
突破方法
力的测量由间接改进为直接、更精密仪器测量
平分电荷量
游标卡尺测距
二、实验探究
2. 定量实验——实验的再现
（1）电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系
实验探究：
演示实验2
实验数据与图像：作用力F与距离r 的关系
r/cm 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00
M/g 0.009 0.010 0.013 0.018 0.024 0.033
r2/10-2m2 1.000 0.810 0.640 0.490 0.360 0.250
F/10-4N 0.88 0.98 1.27 1.76 2.35 3.23
实验数据与图像：作用力F与距离r2 的关系
r2/10-2m2 1.000 0.810 0.640 0.490 0.360 0.250
F/10-4N 0.88 0.98 1.27 1.76 2.35 3.23
想一想？
坐标转换：r2 1/r2
在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与两带电体间距离的平方成反比。
实验探究：
（2）距离r不变，探究作用 力F与电荷量q的关系
演示实验3
在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与两带电体电荷量乘积成正比。
实验探究：
实验结论：
（1）电荷之间的作用力F与距离r的二次方成反比；
（2）电荷之间的作用力F与q1和q2的乘积成正比；
2. 定量实验——实验的再现
二、实验探究
小结
想一想？
研究了什么问题？
采用哪些方法进行研究？
得出了什么结论？
实验结论：
电荷之间的作用力F与q1和q2的乘积成正比；与距离r的二次方成反比。
复习回顾
想一想？
三、库仑定律
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。
电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。
1. 内容
2. 表达式
比例系数 k 叫做静电力常量，
国际单位制中，k = 9.0×109N·m2/C2
三、库仑定律
（1）适用条件：
静止
点电荷
真空中
3. 理解
三、库仑定律
（2）相互作用力的方向 ：在它们的连线上。
+
+
q1
q2
r
—
—
F斥
F斥
F斥
F斥
+
—
F引
F引
三、库仑定律
3. 理解
+
A
B
C
+
—
F斥
F引
例如：A、B、C三个点电荷固定在某一条直线上， A、B均带正电，C带负电，分析带电体A和C对B库仑力的方向。
（2）相互作用力的方向
（1）库仑定律是电学发展史上的第一个定量实验定律。
4. 意义
三、库仑定律
放大思想
转化思想
均分思想
理想化模型思想
（2）类比法在库仑定律建立过程中发挥了重要作用。
4. 意义
三、库仑定律
四、静电力的计算
算一算？
【例题1】在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10-11m。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1.60×10-19C。电子带负电，所带的电荷量也是1.60×10-19C。质子质量为1.67×10-27kg，电子质量为9.1×10-31kg 。
解：根据库仑定律，它们之间的静电力
根据万有引力定律，它们之间的万有引力
分析：氢原子核与质子所带的电荷量相同，是1.60×10-19C。电子带负电，所带的电荷量也是1.60×10-19C。质子质量为1.67×10-27kg，电子质量为9.1×10-31kg 。
氢原子核和电子之间的静电力远大于万有引力。
研究微观粒子的相互作用时，经常忽略万有引力。
四、静电力的计算
通过以上对静电力和万有引力的研究讨论，请比较库仑定律和万有引力定律有哪些相似和不同之处？
想一想？
库仑定律与万有引力定律的对比
体现自然规律的多样性和统一性
相似处
分别跟电荷量的乘积和质量的乘积成正比
都跟距离的平方成反比
不同处
静电力有吸引和排斥力，万有引力只有吸引力
静电力是带电体间的作用，万有引力是任何两个物体间的作用
算一算？
四、静电力的计算
【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
q2
q3
＋
＋
＋
q1
q2
q3
F2
F
F1
＋
＋
＋
四、静电力的计算
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。
根据平行四边形定则
合力的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外。
每个点电荷所受的静电力大小相等，数值均为0.25N，方向均为另外两个点电荷连线的垂直平分线向外。
两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各个点电荷单独对这个点电荷作用力的矢量和。
两个或两个以上点电荷间的静电力求解
四、静电力的计算
四、静电力的计算
拓展：
想一想？
如果从q1到q2的连线是一根均匀带电的直棒，所带的电荷量为（q1+ q2），那么此棒对q3的作用力方向如何变化？
q1+q2
q3
＋
＋
＋
＋
＋
四、静电力的计算
想一想？
q1+q2
q3
＋
＋
＋
＋
＋
教材P9
小结
带电物体的相互作用力
物理观念
相互作用观
类比思想
模型建构
放大思想
均分思想
科学思维
库仑扭秤实验
实验结论与解释
问题/证据
解释/交流
科学探究
电力 力学中的作用力
点电荷 质点
微小量放大
电荷量均分

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