人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律精品ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律精品ppt课件，共46页。PPT课件主要包含了学习目标，电荷量大小，球的形状和材料，控制变量法，库仑扭秤实验，实验装置图解，电量均分，库仑定律，适用条件，对库仑定律的理解等内容，欢迎下载使用。

通过库仑定律的探究过程，体会实验与类比在定律的建立过程中发挥的重要作用。通过与质点模型类比，知道点电荷模型的物理意义及建立点电荷模型的条件，进一步体会科学研究中的理想模型方法理解库仑定律的内涵和适用条件，能够应用库仑定律计算点电荷间的静电力，会利用力的合成的知识解决多个电荷间的相互作用问题。体会库仑扭秤实验的设计思路与实验方法。对比库仑定律和万有引力定律的形式，体会物理学的和谐统一之美，提高物理学习兴趣
带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？
探究影响点电荷之间相互作用力的因素
F = mg tanα
探究影响电荷间的相互作用力的因素
①控制电荷量不变，增大A与静电摆的距离，观察静电摆与铅垂线的偏角大小如何变化。(2)使带电体A与静电摆恢复到原来的距离，用不带电的静电摆与原来的静电摆接触，原静电摆所带的电荷量减少。再观察偏角的变化。
实验结论：通过上面的实验可以看到，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。
电荷之间的作用力会不会与万有引力具有相似的形式呢？也就是说，电荷之间的相互作用力，会不会与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比？
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。这个规律叫作库仑定律（Culmb’s law）。这种电荷之间的相互作用力叫作静电力（electrstatic frce）或库仑力
点电荷： 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（pint charge）。
性质：点电荷类似于力学中的质点，也是一种理想化模型。
实验原理：如图9.2-1，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个小球A，另一端通过物体B使绝缘棒平衡，悬丝处于自然状态。把另一个带电的金属小球C插入容器并使它接触A，从而使A与C 带同种电荷。将C和A分开，再使C靠近A，A和C之间的作用力使A远离。扭转悬丝，使A回到初始位置并静止，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。
①保持电荷量不变，改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度。
探究F 与r 的关系：
探究F 与 q 的关系：
②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
两个相同的金属小球，一个带电、一个不带电，互相接触后，它们对相隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等，因此，可以断定这两个小球接触后所带的电荷量相等。这意味着，如果使一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半。多次重复，可以把带电小球的电荷量q分为
1、F 与r 的关系(q不变）
2、F 与q 的关系(r不变）
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:
k＝9.0×109N·m2/C2
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。这个规律叫作库仑定律（Culmb’s law）
( k为静电力常量：k = 9.0×109 N·m2/C2)
注意：（1）计算大小时只将电荷量的绝对值代入.（2）方向在两点电荷的连线上,同种电荷相斥,异种电荷相吸.
相互作用力的方向 ：在它们的连线上。
库仑定律与万有引力定律的比较
与两个物体质量有关，只有引力
①都与距离的平方成反比②都有一个常数
与两个物体电量有关，有引力，也有斥力
1. 库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析。 2. 库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和谐美和多样美。
3. 在你学过的物理概念中，哪一个概念与“点电荷”类似？
1. 库仑定 律中的“点电荷”应该怎样理解？是不是带电体的体积足够小，就可以看成点电荷？
2. 当两个点电荷的距离趋于零时，二者的库仑力也趋向无穷大吗？
1. 点电荷是理想化的物理模型点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的“质点”，实际中并不存在。2．带电体看成点电荷的条件(1)一个带电体能否看成点电荷，要看它本身的线度是否比它们之间的距离小得多。即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。(2)带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，还与问题所要求的精度有关。在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷。
(1)对于两个均匀带电绝缘球体：可视为电荷集中在球心的点电荷，r为两球心间的距离。(2)对于两个带电金属球①当距离较远时，可视为电荷集中在球心的点电荷，r为两球心间的距离。②当距离较近时，不能看成点电荷，如图所示，金属球表面电荷的分布有如下两种情况：
在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3×10-11 m。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1.6×10-19 C。电子带负电，所带的电荷量也是1.6×10-19 C。质子质量为1.67×10-27 kg，电子质量为9.1×10-31 kg。根据库仑定律和万有引力定律就可以求解。
研究带电微粒间相互作用时,经常忽略万有引力！
1. 两个相同的金属小球 ，带电量之比为 1∶7 ，相距为 r ( r 远大于小球半径) ，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的(　 )
多个带电体的库仑力求解
如果存在两个以上点电荷，那么，每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力。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。
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2.0×10-6C，求它们各自所受的静电力。
分析 根据题意作图（图9.2-2）。每个点电荷都受到其他两个点电荷的斥力，因此，只要求出一个点电荷（例如 q3）所受的力即可。
3. 真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球A和B（均可看作点电荷），分别固定在两处，两球之间的静电力为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C，此时A、B之间的静电力变为多少？若再使A、B之间距离增大为原来的2倍，则它们之间的静电力又为多少？
4. 在边长为a的正方形的每个顶点都放置一个电荷量为q的同种点电荷。如果保持它们的位置不变，每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力是多少？
5. 两个分别用长13 cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同小球（可看作质点），带有同种等量电荷。由于静电力F的作用，它们之间的距离为10 cm（图9.2-3）。已测得每个小球的质量是0.6 g，求它们各自所带的电荷量。g取10 m/s2。
静电力作用下的平衡与加速问题
静电力作用下的平衡问题的求解思路
该类平衡问题的分析方法与力学中平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多分析一个静电力。具体步骤如下：
三个自由点电荷的平衡问题
条件：三个点电荷自由放置在光滑的水平面上，静止不动。
含库仑力的静力学问题（平衡）
3. 如图所示，三个点电荷 q1、q2、q3 ，固定在一直线上 ，q2 与 q3 之间的距离为 q1 与 q2 之间的 2 倍 ，每个点电荷所受静电力的合力均为零 ，由此可以判定 ，三个点电荷的电荷量之比 q1 ：q2 ：q3 为（ ） A. ─9 : 4 : ─36 B. 9 : 4 : 36 C. ─3 : 2 : ─6 D. 3 : 2 : 6
　如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B，A带电＋Q，B带电－9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在静电力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为（　　）
含库仑力的动力学问题（非平衡）
例. 如图，质量均为m的三个带电小球A、B、C，放置在光滑的绝缘水平面上，彼此相隔的距离为L，（L比球半径r大的多），B球带电量为QB=q，A球带电量为QA=10q,若在C上加一水平向右的恒力F，要使A、B、C三球始终保持L的间距运动，求：F的大小和C球所带电量
利用对称性求解静电力叠加问题
（1）一半径为R的绝缘球壳上均匀带有电量为+Q的电荷，另一点量为+q的点电荷放在球心上，分析点电荷受力情况。 （2）若在球壳上挖去一个半径为r(r<A.a带正电,Qa:Qb=1:8
D.a带负电,Qa:Qb=1:4
B.a带负电,Qa:Qb=1:8
C.a带正电,Qa:Qb=1:4