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(共24張PPT)
第一章 靜電場
2.庫侖定律
教學目標
1.會探究影響點電荷之間相互作用力的因素
2.理解庫侖定律的含義及其公式表達
3.會用庫侖定律的公式進行有關的計算
4.知道庫侖扭秤的實驗原理
甲
乙
丙
電荷間的相互作用力遵從什么規律呢？受牛頓力學取得巨大成就的啟迪，物理學家們開始認真思考和探究電荷間的相互作用力的問題。
新課引入
一、探究影響點電荷之間相互作用力的因素
帶電體之間的相互作用力隨電荷量增大而增大，隨距離的增大而減小
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實驗探究表明：
法國物理學家庫侖利用扭秤研究出了電荷間相互作用力的大小跟電量和距離的關系。
1、實驗裝置：庫侖扭秤
2、器材組成：細銀絲、絕緣架、帶電的金屬小球A和C、不帶電的小球B
使A球在水平面內平衡
想一想：B球的作用是什么呢？
3、實驗方法：控制變量法
4、實驗步驟：
探究F與r的關系：
（1）把另一個帶電小球C插入容器并使它靠近A時，記錄扭轉的角度可以比較力的大小.
（2）改變A和C之間的距離r，記錄每次懸絲扭轉的角度，便可找出F與r的關系.
探究F與q的關系：
改變A和C的電量q1、q2，記錄每次懸絲扭轉的角度，便可找出F與q1、q2的關系.
2、當兩電荷之間距離不變時,F與 、 的乘積成正比
F∝
A
C
Q
A
A
C
2
Q
A
D
2
Q
電量均分條件：完全相同的小球
在庫侖那個時代，還不知道怎么樣測量物體所帶的電荷量，甚至連電荷量的單位都沒有，又怎么樣做到改變A和C的電荷量呢？
1、當電量不變時，F與距離r的二次方成反比 F∝1/r2
實驗結論：
綜合結論:
式中的k是比例系數，叫做靜電力常量。通過實驗測定其值為:
1.庫侖定律：
真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。
2.適用條件：
電荷間的這種作用力叫做靜電力或庫侖力。
真空中靜止的點電荷
二、庫侖定律
點電荷：帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至于帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體就可以看做帶電的點，叫做點電荷。（點電荷是沒有大小的帶電體，是一種理想模型）
庫侖定律的表達式
式中的k是比例系數，叫做靜電常量。
計算大小時只需將電荷量的絕對值代入。
方向：
在兩點電荷的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸。
事實表明：兩個點電荷間的作用力不因第三個點電荷的存在而改變.
三、庫侖定律的初步應用
因此：兩個或兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力，等于各點電荷單獨對這個點電荷的作用力的矢量和。
q0所受到的力為Q1對q0的作用力F1和Q2對q0的作用力F2的矢量和
討論交流：
在研究兩個電荷均勻分布的帶電介質球體的相互作用時，如果二者間距離不滿足遠大于球直徑的條件，這兩個球形帶電體能否看作點電荷？
可看作電荷集中于球心的點電荷
不可看作電荷集中于球心的點電荷
典例分析
例1 已知氫核(質子)的質量是 ，
電子的質量是 ，在氫原子內它們之間的最短距為 。試比較氫原子中氫核與電子之間的庫侖力和萬有引力。
解：氫核與電子所帶的電荷量都是
F庫=
F引=
微觀粒子間的萬有引力遠小于庫侖力，所以在研究微觀帶電粒子的相互作用時，萬有引力忽略不計。
例2 真空中有三個點電荷，它們固定在邊長
50 cm的等邊三角形的三個頂點上，每個點電荷都是 2×10-6 C,求：q3所受的庫侖力。
q2
q1
q3
解：q3共受F1和F2兩個力的作用，q1=q2=q3=q，相互間的距離 r 都相同,所以
典例分析
例2 真空中有三個點電荷，它們固定在邊長
50 cm的等邊三角形的三個頂點上，每個點電荷都是 2×10-6 C,求：q3所受的庫侖力。
q2
q1
q3
典例分析
q1
q2
q3
F2
F1
F
30°
根據平行四邊形定則，合力是:
例3 真空中兩個相同的帶等量異號電荷的金屬小球A、B(均可看作點電荷），分別固定在兩處，兩球間靜電力為F。現用一個不帶電的同樣的金屬小球C先與A接觸，再與B接觸，然后移開，此時A、B球間的靜電力變為多大？若再使A、B間距離增大為原來的2倍，則它們間靜電力又為多大？
C
C
A
B
B
+Q
A
-Q
r
B
A
r
2r
所以：
解析
例4 光滑絕緣的水平地面上有相距為L的點電荷A、B，帶電量分別為－4Q和+Q，今引入第三個點電荷C，使三個點電荷都處于平衡狀態，則C的電量和放置的位置是（ ）
A －Q，在A左側距A為L處
B －2Q，在A左側距A為L/2處
C －4Q，在B右側距B為L處
D + 2Q，在A右側距A為3L/2處
-4Q
+Q
FA
FB
FA>FB
FB
FA
FA
FB
FA=FB
同理可討論負電荷也只能放在+Q 的右側，此時三者都平衡
題目要求使三個點電荷都處于平衡狀態，現在我們先讓第三個電荷平衡，看看應將它放在哪里？
此時，A、B不能保持平衡
例4 光滑絕緣的水平地面上有相距為L的點電荷A、B，帶電量分別為－4Q和+Q，今引入第三個點電荷C，使三個點電荷都處于平衡狀態，則C的電量和放置的位置是（ ）
A －Q，在A左側距A為L處
B －2Q，在A左側距A為L/2處
C －4Q，在B右側距B為L處
D + 2Q，在A右側距A為3L/2處
-4Q
+Q
FA
FA
FB
FB
FA>FB
FB
FA
FA=FB
由庫侖定律得：
解得：q=-4Q 帶負電，L=x
C
1.探究影響電荷間相互作用的因素
2.庫侖定律
真空中兩個靜止點電荷之間相互作用力，與它們的電荷量的乘積
成正比，與它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連
線上。
3.表達式：
4.點電荷理想模型的建立
5.庫侖定律的初步應用
課堂小結
1. (多選)關于點電荷,下列說法正確的是 (　　)
A.電子和質子在任何情況下都可視為點電荷
B.均勻帶電的絕緣球體在計算庫侖力時一般可視為點電荷
C.帶電的細桿在一定條件下可以視為點電荷
D.帶電的金屬球一定不能視為點電荷
[答案] BC　
[解析] 帶電體能否視為點電荷,要看它們本身的線度是否比它們之間的距離小得多,而不是看帶電體本身有多大,也不是看它所帶的電荷量有多大,選項B、C正確.
跟蹤練習
[答案] D　
[解析] 由庫侖定律可知,在點電荷的電荷量不變的情況下,它們之間的庫侖力大小與距離的二次方成反比,選項D正確.
3.如圖所示,在光滑絕緣的水平面上,相隔一定距離放置兩個帶同種電荷的小球,同時將它們由靜止釋放,則兩個小球的加速度和速度大小隨時間變化的情況是 (　　)
A.速度變大,加速度變大
B.速度變小,加速度變小
C.速度變大,加速度變小
D.速度變小,加速度變大
[答案] C　
[解析] 因小球的運動方向與小球所受的靜電力方向相同,故小球將一直做加速運動,又由于兩小球間距離越來越大,則它們之間的靜電力越來越小,故加速度越來越小,選項C正確.
4.一端固定在天花板上的絕緣細線的另一端與一帶正電的小球M相連接,在小球M下面的一絕緣水平面上固定了另一個帶電小球N,在圖中,小球M能處于靜止狀態的是 (　　)
[答案] B　
[解析] M受到三個力的作用而處于平衡狀態,則絕緣細線的拉力與庫侖力的合力必與M的重力大小相等,方向相反,只有選項B正確.
謝謝
大家

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