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必修3 第9章 静电场及其应用
第2节 库仑定律
同种电荷之间存在斥力
甲
乙
丙
电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？
异种电荷之间存在引力
电荷间的相互作用力
1.探究影响电荷间的相互作用力的因素：
(1)猜想：
(3)实验方法：
控制变量法
带电体所带电荷量的大小q1、q2
带电体之间的距离r
电荷量q1、q2不变，改变r
距离r不变，改变q
电荷间的相互作用力
F
T
θ
θ
mg
(2)力的测量比较：
1.探究影响电荷间的相互作用力的因素：
电荷间的相互作用力
(4)定性结论:
电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大
电荷之间的作用力随距离的增大而减小
1766年，普利斯特利通过类比，认为静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
1785年库仑设计扭秤实验，验证平方反比规律
电荷间的相互作用力
（1）研究的历程
2.库仑的实验
2.库仑的实验
电荷间的相互作用力
①装置：
②原理：
库仑扭秤
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。
平衡小球B
细银丝
带电小球C
带电小球A
刻度盘与指针
实验装置
B球的作用是使A球
在水平面内平衡
控制变量法
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。
实验方法
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
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？
实验方法
电荷间的相互作用
同学们猜一下带电体之间相互作用力与什么因素有关？
电荷量q1、q2
两个电荷间距离r
介质
大小形状
电荷分布
真空
点电荷
如何设计实验？
控制变量法
定性研究电荷间的相互作用
1.定性实验
操作一：保持绳端位置不变，改变带电体q1的电荷量，观察夹角变化。
操作二：保持带电体q1的电荷量不变，改变绳端位置，观察夹角变化。
本实验通过什么来分析库仑力的大小？
定性研究电荷间的相互作用
1.定性实验
结论一:电荷量q不变时，距离r增大，力F减小
结论二：距离r不变时，电荷量q增大，力F增大
定量研究电荷间的相互作用
2.定量实验——研究历程
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。
定量研究电荷间的相互作用
2.定量实验——库仑的实验设计
遇到的困难
微小力不易测量
距离不易测量
不能测量电荷量
突破方法
放大微小力
等倍改变距离
平分电荷量
定量实验
库仑的困难
库仑做实验的装置—库仑扭秤
微小力不易测量
距离不便测量
电荷量无法直接测量
定量实验
（1）把带电小球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
（3）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
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？
定量实验
完全相同的小球接触，从而平分电荷量
定量实验
1、当电量不变时，F与距离r的二次方成反比
实验结论
实验操作
2、当之间距离不变时,F与q1、q2的乘积成正比
定量实验
2.表达式
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。
电荷间的这种作用力叫做静电力或库仑力
比例系数 k 叫做静电力常量，国际单位制中，
真空中
静止
点电荷
（2）相互作用力的方向：在它们的连线上
+
+
+
-
例：A 、B 、C 三个点电荷固定在一条直线上，A 、B 均带正电，C 带负电，分析带电体 A 和 C 对 B 的库仑力的方向？
+
+
-
4 意义
（1）库仑定律是电学发展史上的第一个 定量 实验定律；
放大思想、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
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？
相似
不同
分别跟电荷量的乘积和质量的乘积成正比
都跟距离的二次方成反比
静电力是带电体间的作用力，万有引力是任何物体间的作用力
静电力有吸引力和排斥力，万有引力只有吸引力
体现自然规律的多样性和统一性
电荷的基本性质
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引
电荷间的作用力和什么因素有关？
实验探究
1、在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ越 ，离带电体越远，角度θ越
大
小
2、在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ越 ，电荷量越小，角度θ越
3、结论：影响两电荷作用力的因素是 、
。电荷间的相互作用力随带电体 间距离的减小而增大，随带电体所带电荷量 的增大而增大。
大
小
电荷量
电荷间的距离
库仑定律
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 ，与它们的距离的二次方成
，作用力的方向在它们的连线上。
真空中
正比
反比
点电荷
只有电荷量，没有形状和大小的点
点电荷是种理想化的物理模型
视为点电荷的情形
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 、 及电荷分布对它们之间的作用力的影响可以 时，带电体可以看成是点电荷
形状
大小
忽略
物理定律 万有引力定律 库仑定律
公式
产生原因
相互作用
相似 只要有质量就有引力
存在于电荷间
吸引力和它们质量的乘积成正比
库仑力和它们电荷量的乘积成正比
遵从牛顿第三定律
与距离的关系为平方反比
都有一个常量
例：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,求它们所受的库仑力。
q1
q2
q3
F1=F2=K
=
N
=0.144 N
根据平行四边形定则，合力是:
例：两个大小相同、带电也相同的金属球A和B，分别固定在两处，相互作用力为F．现用另一个不带电的同样大小的C球先与A球接触，再与B球接触，然后移去C球，则后来A、B两球间的作用力变为（ ）
C
例：下列关于点电荷的说法中，正确的是（ ）　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷．
B．体积很大的带电体一定不是点电荷．
C．当两个带电体的形状对它相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷
D．任何带电球体，都可看作电荷全部集中于球心的点电荷．
C
例：两个半径相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的（ ）
CD
三个自由电荷的平衡关系
一条直线，两同夹一异，两大夹一小，近小远大
三个点电荷的排列顺序必定是：+ - +，- + -
+
+
a
b
-
c
-
-
a
b
+
c
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