（人教版）选修3-1物理 1.2《库仑定律》ppt课件

（人教版）选修3-1物理 1.2《库仑定律》ppt课件内容摘要：

1、第 2节 库仑定律 1 通过演示实验 ， 定性了解电荷之间的作用力大小与电荷量的多少以及电荷之间距离大小的关系 2 明确点电荷是个理想模型 知道带电体简化为点电荷的条件 ， 感悟科学研究中建立理想模型的重要意义 3 知道库仑定律的文字表述及其公式表述 ， 通过静电力与万有引力的对比 ， 体会自然规律的多样性和统一性 4 了解库仑扭秤实验 要点一 探究影响电荷间相互作用力的因素 1 实验装置与原理 把一个绝缘的 、 带正电的小球放在 另把一个带正电的轻质小球悬挂在丝线上 ， 先后挂在 如图所示 ) 小球所受带电球 观察小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度 ， 可以比较小球所受力的大小 再把小球 2、挂在某个固定位置 ， 增大或减小它所带的电荷量 ， 比较小球受力大小的变化 2 探究过程 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 实验现象 实验表明 电荷量 一定时 电荷间的距离越小，偏角越大 库仑力大小随着距离的减小而增大 电荷间的距离一定时 电荷量越大，偏角越大 库仑力大小随着电荷量的增大而增大 要点二 库仑定律 1 点电荷 (1) 定义 当带电体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，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷 (2)对点电荷的理解 点电荷是只有电荷量 ， 没有大小 、 形状的理想化 3、模型 ， 类似于力学中的质点 ， 实际上并不存在 一个带电体能否看做点电荷 ， 是相对于具体问题而言的 ， 不能单凭其大小和形状确定 有的同学误认为 “ 大的带电体一定不能看成点电荷 ， 小的带电体一定能看成点电荷 ” 辨析： 一个带电体能否看成点电荷 ， 并不在于它体积的大小 ， 而是应具体问题具体分析 即使是大的带电体 ， 在一定条件下 ， 也可以看成点电荷 ， 即使是小的带电体 ， 在一定条件下也不一定能看成点电荷 2 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 电荷之间的这种作 4、用力称为静电力 ， 又叫做库仑力 (2) 表达式 F 式中 k 叫做静电力常量， k 109N 2，表示两个电荷量均为 1 C 的点电荷在真空中相距 1 m 时，相互作用力为 109N. (3) 适用条件 真空中； 点电荷 库仑定律仅适用于真空中两个点电荷间静电力的计算 ， 对于不能看做点电荷的带电体 ， 不能直接应用库仑定律计算静电力 对于两个均匀带电的球体 ， 相距较远时也可视为点电荷 ， 此时 3 应用库仑定律解题应注意的问题 (1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两电荷的电荷量及间距有关 ， 跟它们的周围是否有其他电荷等无关 (2)两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定 5、律 ， 即两带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力 不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大 (3)库仑力也称为静电力 ， 它具有力的共性 它与学过的重力 、 弹力 、 摩擦力是并列的 它具有力的一切性质 ， 它是矢量 ， 合成分解时遵循平行四边形定则 ， 能与其他的力平衡 ， 使物体发生形变 ， 产生加速度 (4)可将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行 即用公式计算库仑力大小时 ， 不必将表示电荷 负号代入公式中 ， 只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小；力的方向再根据同种电荷相互排斥 ， 异种电荷相互吸引加以判别 也可将 ” 表示斥力 ， ”表示引力 4 库仑定 6、律与万有引力定律的比较 (1)库仑定律和万有引力定律都遵从与二次平方成反比规律 ， 人们至今还不能说明它们的这种相似性 (2)两个定律列表比较如下： 公式 F 生 原因 只要有质量就有引力，因此称为万有引力，两物体间的万有引力总是引力 存在于电荷间，两带电体的库仑力既有引力，也有斥力，由电荷的性质决定 相互 作用 吸引力与它们质量的积成正比 库仑力与它们电荷量的积成正比 相似 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 (3)对于微观的带电粒子 ， 它们之间的库仑力要比万有引力大得多 电子和质子的静电引力 2的 1039倍 ， 正因如此 ， 以后在研究带电微粒间的相互作用时 ， 可 7、以忽略万有引力 要点三 库仑的实验 1 实验原理 库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤，如右图所示， 两端带有同样重量的小金属球、质量均匀的绝缘棒装置中有一根弹性扭丝 ( 细的金属丝、石英玻璃丝等 ) 拴在 中点 O ，使 平地悬挂在顶端的一个旋转螺丝 M 上 C 也是一根绝缘棒，其上端装有小金属球 当弹性扭丝处于自然状态时 ， 调节螺丝 ， 使 接触 ， 接着使 因 A、 使 当 A、 根据这一角度 ， 便可测出带电小球间的斥力 2 实验步骤 (1) 改变 A 和 C 之间的距离，记录每次扭丝扭转的角度，便可找出力 F 与距离 r 的关系 (2) 改变 A 和 C 的带电量，记录每次扭丝扭转的角度 8、，便可找出力 F 与带电量 q 之间的关系 3 实验结论 (1) 力 F 与距离 r 的二次方成反比， F 1r 2 ； (2) 力 F 与电荷量 F 库仑实验中的思想方法 1 根据库仑扭秤原理可以测量较小的相互作用力 2 利用电荷在两个相同金属球之间等量分配的原理来控制带电体的电荷量 ， 就可以保证实验中金属球的电荷量成倍变化 3 根据电荷在金属球表面均匀分布的特点 ， 把金属球上的电荷想象成集中在球心的 “ 点电荷 ” 这样可以解决测量带电体之间距离的问题 要点四 库仑力的综合应用 1 库仑 力的叠加原理 对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的库仑力，等于其他点电荷分别单独存在时 9、对该点电荷的作用力的矢量和库仑力的合成和分解仍满足力的平行四边形定则 任一带电体都可以看成是由许多点电荷组成的，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则，可以求出带电体间的静电力的大小和方向 2 三个自由点电荷的共线平衡问题 若要使三个自由点电荷均处于平衡状态 ， 三个电荷的电荷量大小 、 电性关系及相对位置关系有如下特点： (1)三自由点电荷电性必为 “ 两同一异 ” 若三者均带同种电荷 ， 无论怎么放 ， 外侧点电荷都不可能平衡 (2)异种电荷必放中间 若异种电荷 它本身就不可能平衡 (3)放在内侧的异种电荷 因为若 C， 则 则 可形象地概括为 “ 三点共线 、 两同夹异 10、， 两大夹小 ， 近小远大 ” 即三个电荷必须在同一直线上 ， 且中间近的电荷量小 ， 与旁边两个为异种电荷 ， 两边电荷靠近中间近的电荷量较小 ， 远的电荷量较大 共线力的平衡问题可用直接合成法处理；若为三个互成角度的力的平衡问题 ， 常用直接合成法 ， 即两个力的合力和第三个力等大反向 ， 也可用正交分解法处理；若为多个互成角度的共点力的平衡问题 ， 首先用正交分解法 ，也可用平行四边形法 如图所示 ， 两个半径均为 两球面最近距离为 r， 带等量异种电荷 ， 电荷量为 Q， 关于两球之间的静电力 ， 下列选项中正确的是( ) 题 型 1 库仑定律及其适用条件 A 等于 9 r 2B 大于 11、 9 r 2C 小于 9 r 2D 等于 r 2 【 分析 】 首先判断两个带电球能否简化成点电荷 ， 如不能简化成点电荷就不符合库仑定律的适用条件 【 解析 】 两球间的距离和球本身的大小差不多 ，不符合简化成点电荷的条件 ， 因为库仑定律的公式计算只适用于点电荷 ， 所以不能用公式去计算 我们可以根据电荷间的相互作用的规律来做一个定性分析 ， 由于两带电体带等量异种电荷 ， 电荷间相互吸引 ， 因此电荷在导体球上的分布不均匀，会向正对的一面集中，电荷间的距离就要比 3 r 小，根据库仑定律，静电力一定大于 电荷的吸引不会使电荷全部集中在相距为 以说静电力也不等于 正确选项为 B 【 答案 12、】 B 【 方法总结 】 带电体能否简化为点电荷 ， 是库仑定律应用中的关键点 另一个条件是 “ 真空 ” 中 ， 一般没有特殊说明的情况下 ， 都可按真空来处理 求解实际带电体间的静电力 ， 可以把实际带电体转化为点电荷 ， 再求解库仑力；对于不要求定量计算的实际带电体间的静电力 ， 可以用库仑定律定性分析 变式训练 12015 北京六十七中期中 ) 真空中有两个静止的点电荷，若它们的电荷量保持不变，而把它们之间的距离变为原来的 3 倍，则两电荷间的库仑力将变为原来的 ( ) A 9 倍 B 3 倍 C 13D 19解析： 根据库仑定律公式 F Q 2知，电荷量保持不变，而把距离变为原来的 13、3 倍，则库仑力增大为原来的19， D 选项正确 答案： D 有三个完全相同的金属小球 A、 B、 C， Q， Q， 将 A、 然后让 、 最后移去 试问A、 【 解析 】 题中所说 “ 、 隐含一个解题条件：即 A、 题 型 2 库仑定律与电荷守恒定律的结合 A 、 B 两球最后带的电荷量为 7 Q Q . A 、 B 两球原先的库仑力为 F 7 A 、 B 两球最后的库仑力为 F qB 2 4解得 F 47F ，即 A 、 B 间的库仑力变为原来的47. 【答案】 47 【 方法总结 】 (1)一类题型是两定律的结合 ， 需对电荷进行电性的分析 (2)另一类题型需对电荷在不同带电体间接触后电荷量的分配进行定量分析。