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第一章 静电力与电场强度
第2节 库仑定律
1.知道库仑定律的内容及适用条件。
2.知道点电荷的概念，知道带电体看成点电荷的条件。
3. 理解库仑定律的表达式，并会计算点电荷间的静电力。
将气球充气后靠近较轻的金属筒，筒静止不动；将气球在头发上摩擦后再靠近筒，筒会滚动起来。气球没有接触筒，为什么筒却滚动起来了？
同种电荷相互排斥
异种电荷相互吸引
1.静电力：电荷间的相互作用力称为静电力。
－
＋
＋
－
－
＋
知识点一：点电荷
在研究带电体间的相互作用时，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。
均匀带电的球体，由于球所具有的对称性，即使它们之间的距离不是很大，一般也可以当作电荷来处理——电荷集中在球心的点电荷。
2.点电荷
（2）条件：取决于自身大小及两带电体之间的距离比较的关系；与带电体本身大小无关；
（1）点电荷是理想化模型，现实中并不存在；它是实际带电体不考虑形状、大小、电荷分布等次要因素得来的；
质点 点电荷
理想化模型 理想化模型
问题大小相对于研究 问题大小相对于研究
质量 质量和电荷量
点电荷类似于力学中的质点
对点电荷的理解
(1)电荷量很小的带电体就是点电荷。(　　)
(2)一个电子，不论在何种情况下，都可以看成点电荷。(　　)
(3)只要是球形带电体，无论球多大，都能看作点电荷。(　　)
(4)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷。(　　)
×
×
×
√
(多选)关于点电荷的说法正确的是(　　)
A.体积很小的带电体一定能看成点电荷
B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷
C.当两个带电体的大小和形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看成点电荷
D.一切带电体都有可能看成点电荷
CD
两个点电荷之间的相互作用力与距离、电荷量有怎样的关系 下面让我们通过实验来探究。
(1)探究电荷间作用力的大小与距离的关系
如图 1-10所示，把两个完全相同、带同种电荷
的小球挂在等长绝缘细线下端，观察细线相对
竖直方向的偏离角度(角度越大，静电力越大):
增大两细线悬点之间的距离，观察细线偏离角度有什么变化。
电荷间作用力的大小与距离、电荷量的关系
知识点二：两点电荷间的静电力
(2)探究电荷间作用力的大小与电荷量的关系保持绝缘细线悬点位置不变，同时改变两小球的电荷量(如用带电棒同时接触两球)，再观察细线偏离的角度，可得出什么结论
电荷间作用力的大小与距离、电荷量的关系
影响电荷间的相互作用的因素有电荷量的多少和电荷之间距离的长短。
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。
通过以上实验只能定性了解两电荷间的作用力与它们之间的距离和电荷量的关系。两电荷之间作用力的规律是法国物理学家库仑在前人工作的基础上， 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。
平衡小球B
细银丝
带电小球C
带电小球A
刻度盘与指针
视频演示：库仑实验
(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力F的大小，与它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
(2)公式：F＝ ，式中k＝9.0×109 N·m2/C2，称为静电力常量。
1.库仑定律
①条件：真空中、静止电荷
②大小：与电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比。
③方向：它们的连线上（同种电荷沿连线向内，异种电荷沿连线向外）。
k是一个常量，叫作静电力常量。
④对公式的认识：
k=
F=k
2.对库仑定律的理解
若两个半径为R的带同种电荷球体，带电荷量均为Q，球心相距为r＝3R，
则两球间的静电力是F＝ ，正确吗？为什么？
不正确。两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，此时必须考虑电荷在球上的实际分布。
r
+
+
+
+
+
+
r
-
-
-
+
+
两个带电量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0×109N，差不多相当于一百多吨的物体的重力!由此可见，库仑是一个非常大的电荷量单位。
通常一把梳子和衣袖摩擦所带的电荷量不到百分之一库仑，但在天空中发生闪电之前，巨大的云层中积累的电荷可达几百库仑。
①两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷分别单独对这个点电荷的作用力的矢量和
②任何一个带电体都可以看成由许多点电荷组成的。
所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和平行四边形定则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向
根据电荷分布找出等效电荷中心
+
+
-
q
Q1
Q2
F2
F1
F
3.静电力叠加原理
例题：真空中有三个点电荷，固定在一等边三角形的三个顶点，三角形的边长l= 50 cm。已知q1= 3.0×10-6C，q2=-3.0×10-6C，q3=-5.0×10-6C，求q3所受的静电力。
如图所示，q3受到q1的吸引力F1，受到q2的排斥力F2，q3所受静电力F等于这两个力的合力。由于F1、F2 大小相等，其合力F的方向与 q1、q2 的连线平行。
解：因q1与q2所带电荷量大小相等，与q3的距离也相等，有
F= 2 F1 cos 60°
= 2× 0.54 × 0.5 N
= 0.54 N
所以，q3所受静电力的大小为0.54 N，方向与q1、q2 的连线平行并指向右方。
（2）三个自由点电荷的平衡问题
①“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上。
②“两同夹异”——正负电荷相互间隔。
③“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小。
④“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
库仑定律
点电荷
点电荷的定义
条件
两点电荷间的静电力
库仑定律
静电力叠加原理
1.美国东部一枚火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射塔冲天而起。这是美国未来载人航天工具——“战神Ⅰ—X”火箭的第一次升空。升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电，如果这些静电没有被及时导走，下列情况中升空后的“战神Ⅰ—X”火箭能被视为点电荷的是(　　)
A.研究“战神Ⅰ—X”火箭外部与其相距1 m处的一个带电微粒之间的静电力B.研究“战神Ⅰ—X”火箭与地球(带负电)之间的静电力
C.任何情况下都可视为点电荷
D.任何情况下都不可视为点电荷
B
2.如图所示，三个点电荷Q1、Q2、Q3在一条直线上，Q2和Q3间的距离为Q1和Q2间距离的2倍，每个点电荷所受静电力的合力为0，由此可以判定，三个点电荷的电荷量之比为Q1∶Q2∶Q3为(　　)
A.(－9)∶4∶(－36)
B.9∶4∶36
C.(－3)∶2∶(－6)
D.3∶2∶6
A
3.真空中有甲、乙两个点电荷,电荷量均为+q(已知静电力常量为k),固定在相距L的A、B两点。
(1)求它们之间的库仑力的大小。
(2)若在A、B连线之间距A点L的C点,放入第三个点电荷丙,其电荷量为-2q,求丙所受到静电力的大小和方向。
答案：（1） （2） 方向由C指向A

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