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(共24张PPT)
第一章 静电场
2.库仑定律
教学目标
1.会探究影响点电荷之间相互作用力的因素
2.理解库仑定律的含义及其公式表达
3.会用库仑定律的公式进行有关的计算
4.知道库仑扭秤的实验原理
甲
乙
丙
电荷间的相互作用力遵从什么规律呢？受牛顿力学取得巨大成就的启迪，物理学家们开始认真思考和探究电荷间的相互作用力的问题。
新课引入
一、探究影响点电荷之间相互作用力的因素
带电体之间的相互作用力随电荷量增大而增大，随距离的增大而减小
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实验探究表明：
法国物理学家库仑利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量和距离的关系。
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
使A球在水平面内平衡
想一想：B球的作用是什么呢？
3、实验方法：控制变量法
4、实验步骤：
探究F与r的关系：
（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.
2、当两电荷之间距离不变时,F与 、 的乘积成正比
F∝
A
C
Q
A
A
C
2
Q
A
D
2
Q
电量均分条件：完全相同的小球
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？
1、当电量不变时，F与距离r的二次方成反比 F∝1/r2
实验结论：
综合结论:
式中的k是比例系数，叫做静电力常量。通过实验测定其值为:
1.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。
2.适用条件：
电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力。
真空中静止的点电荷
二、库仑定律
点电荷：带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状、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。（点电荷是没有大小的带电体，是一种理想模型）
库仑定律的表达式
式中的k是比例系数，叫做静电常量。
计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。
方向：
在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。
事实表明：两个点电荷间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变.
三、库仑定律的初步应用
因此：两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。
q0所受到的力为Q1对q0的作用力F1和Q2对q0的作用力F2的矢量和
讨论交流：
在研究两个电荷均匀分布的带电介质球体的相互作用时，如果二者间距离不满足远大于球直径的条件，这两个球形带电体能否看作点电荷？
可看作电荷集中于球心的点电荷
不可看作电荷集中于球心的点电荷
典例分析
例1 已知氢核(质子)的质量是 ，
电子的质量是 ，在氢原子内它们之间的最短距为 。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力。
解：氢核与电子所带的电荷量都是
F库=
F引=
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。
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：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
典例分析
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
典例分析
q1
q2
q3
F2
F1
F
30°
根据平行四边形定则，合力是:
例3 真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A、B(均可看作点电荷），分别固定在两处，两球间静电力为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开，此时A、B球间的静电力变为多大？若再使A、B间距离增大为原来的2倍，则它们间静电力又为多大？
C
C
A
B
B
+Q
A
-Q
r
B
A
r
2r
所以：
解析
例4 光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电量分别为－4Q和+Q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电量和放置的位置是（ ）
A －Q，在A左侧距A为L处
B －2Q，在A左侧距A为L/2处
C －4Q，在B右侧距B为L处
D + 2Q，在A右侧距A为3L/2处
-4Q
+Q
FA
FB
FA>FB
FB
FA
FA
FB
FA=FB
同理可讨论负电荷也只能放在+Q 的右侧，此时三者都平衡
题目要求使三个点电荷都处于平衡状态，现在我们先让第三个电荷平衡，看看应将它放在哪里？
此时，A、B不能保持平衡
例4 光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电量分别为－4Q和+Q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电量和放置的位置是（ ）
A －Q，在A左侧距A为L处
B －2Q，在A左侧距A为L/2处
C －4Q，在B右侧距B为L处
D + 2Q，在A右侧距A为3L/2处
-4Q
+Q
FA
FA
FB
FB
FA>FB
FB
FA
FA=FB
由库仑定律得：
解得：q=-4Q 带负电，L=x
C
1.探究影响电荷间相互作用的因素
2.库仑定律
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。
3.表达式：
4.点电荷理想模型的建立
5.库仑定律的初步应用
课堂小结
1. (多选)关于点电荷,下列说法正确的是 (　　)
A.电子和质子在任何情况下都可视为点电荷
B.均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一般可视为点电荷
C.带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷
D.带电的金属球一定不能视为点电荷
[答案] BC　
[解析] 带电体能否视为点电荷,要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多,而不是看带电体本身有多大,也不是看它所带的电荷量有多大,选项B、C正确.
跟踪练习
[答案] D　
[解析] 由库仑定律可知,在点电荷的电荷量不变的情况下,它们之间的库仑力大小与距离的二次方成反比,选项D正确.
3.如图所示,在光滑绝缘的水平面上,相隔一定距离放置两个带同种电荷的小球,同时将它们由静止释放,则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是 (　　)
A.速度变大,加速度变大
B.速度变小,加速度变小
C.速度变大,加速度变小
D.速度变小,加速度变大
[答案] C　
[解析] 因小球的运动方向与小球所受的静电力方向相同,故小球将一直做加速运动,又由于两小球间距离越来越大,则它们之间的静电力越来越小,故加速度越来越小,选项C正确.
4.一端固定在天花板上的绝缘细线的另一端与一带正电的小球M相连接,在小球M下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球N,在图中,小球M能处于静止状态的是 (　　)
[答案] B　
[解析] M受到三个力的作用而处于平衡状态,则绝缘细线的拉力与库仑力的合力必与M的重力大小相等,方向相反,只有选项B正确.
谢谢
大家

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