第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用

第2節(jié)

庫倫定律——身正心定閎中博學(xué)——人教版（2019）物理（必修第三冊(cè)）張二朝學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道庫侖定律的內(nèi)容及適用條件；2.知道點(diǎn)電荷的概念，知道帶電體看成點(diǎn)電荷的條件；3.了解庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)；4.理解庫侖定律的表達(dá)式，并會(huì)計(jì)算點(diǎn)電荷間的靜電力。課堂引入觀看視頻并思考：電荷之間作用力的大小決定于哪些因素呢？如圖，帶正電的帶電體C置于鐵架臺(tái)旁，把系在絲線上帶正電的小球先后掛在P1、P2、P3等位置。帶電體C與小球間的作用力會(huì)隨距離的不同怎樣改變呢？在同一位置增大或減小小球所帶的電荷量，作用力又會(huì)怎樣變化？對(duì)于影響帶電體之間相互作用的因素你有哪些猜想？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？思考與討論：一、電荷之間的作用力一、電荷之間的作用力結(jié)論：作用力隨著距離的增大而減小，隨著電荷量的增大而增大。電荷之間的作用力會(huì)不會(huì)與萬有引力具有相似的形式呢？也就是說，電荷之間的相互作用力，會(huì)不會(huì)與它們電荷量的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比？思考與討論：

卡文迪許和普里斯特等人都確信“平方反比”規(guī)律適用于電荷間的力。定量討論電荷間的相互作用則是兩千年后的法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵觥ＫO(shè)計(jì)了一個(gè)十分精妙的實(shí)驗(yàn)（扭秤實(shí)驗(yàn)），對(duì)電荷之間的作用力開展研究。庫侖做了大量實(shí)驗(yàn)，于1785年得出了庫侖定律。庫侖1.庫侖定律（1）內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)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）關(guān)系式：（3）電荷之間的這種相互作用力叫做靜電力或庫侖力（4）適用條件：（1）真空中；（2）靜止的；（3）點(diǎn)電荷一、電荷之間的作用力2.點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀、大小、分布對(duì)它們之間的作用力可以忽略不計(jì)時(shí)，這樣的帶電體就可以看做帶電的電，叫做點(diǎn)電荷（1）性質(zhì)：（2）條件：類似于力學(xué)的質(zhì)點(diǎn)，也是一種理想化模型。形狀和大小對(duì)所研究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)。兩個(gè)靠近的金屬帶電球體，是否可以看做是集中在球心位置的點(diǎn)電荷？+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++因?yàn)殡姾砷g的作用力，電荷并不能均勻的分布在球體上，所以不可以。同種電荷異種電荷思考與討論：二、庫侖的實(shí)驗(yàn)平衡小球B細(xì)銀絲帶電小球C帶電小球A刻度盤與指針器材組成二、庫侖的實(shí)驗(yàn)在庫侖那個(gè)時(shí)代，還不知道怎么樣測(cè)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？庫倫的電量均分法ACQAC

AD

AD

A、C、D球的大小、形狀、材料完全相

同的小球二、庫侖的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論比例系數(shù)k

叫靜電力常量，國(guó)際單位制中，k=9.0×109N·m2/C2注意：

①計(jì)算時(shí)只代電荷量的絕對(duì)值；

②需通過同種電荷相斥、異種電荷相吸來判斷庫侖力的方向。三、靜電力計(jì)算（1）庫侖力是一種性質(zhì)力，與重力、彈力、摩擦力地位等同。（2）對(duì)帶電體的受力分析，一定不要忘記畫庫侖力。（3）庫侖力的合成與分解遵循平行四邊形定則。（4）庫侖力遵守牛頓第三定律，一對(duì)庫侖力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。1.對(duì)靜電力（庫侖力）的理解：1C1C1m根據(jù)庫倫定律：2.庫侖是一個(gè)非常大的電荷量單位約相當(dāng)于100萬頓物體的重力只有百萬分之一庫倫可達(dá)幾百庫侖【例題1】

在氫原子內(nèi)，氫原子核與電子之間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫原子核與電子之間的靜電力和萬有引力。解析：電子的電荷量和質(zhì)子的電荷量相同電子的質(zhì)量質(zhì)子的質(zhì)量它們之間的靜電力：它們之間的萬有引力力：微觀粒子間的萬有引力遠(yuǎn)小于庫侖力【例題2】

真空中有三個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，它們固定在邊長(zhǎng)為50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量都是2.0×10-6C，求它們各自所受的靜電力。解析：以

電荷為例，

受到

，

的靜電力作用且距離相等，所以根據(jù)平行四邊形定則可得點(diǎn)電荷

所受的合力

的方向?yàn)?/p>

與

連線的垂直平分線向外【例題3】?jī)蓚€(gè)分別用長(zhǎng)13cm的絕緣細(xì)線懸掛于同一點(diǎn)的相同小球(可看作質(zhì)點(diǎn))，帶有同種等量電荷。由于靜電力F的作用，它們之間的距離為10cm。已測(cè)得每個(gè)小球的質(zhì)量是0.6g，求它們各自所帶的電荷量。g取10m/s2。FF10cmmgTα解析：由題意，細(xì)線長(zhǎng)L=0.13m，兩球心距離r=0.1m，小球質(zhì)量m=6×10-4kg由庫侖定律聯(lián)立解得q=5.27×10-8C根據(jù)平衡的條件，有α1.關(guān)于庫侖定律，下列說法中正確的是()

A.庫侖定律適用于點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的球體

B.根據(jù)

,當(dāng)兩電荷的距離趨近于零時(shí)，靜電力將趨向無窮大

C.若點(diǎn)電荷q1的電荷量大于q2的電荷量，則q1對(duì)q2的靜電力大于q2對(duì)q1的靜電力

D.庫侖定律和萬有引力定律的表達(dá)式相似，都是平方反比定律D課后練習(xí)2.真空中兩個(gè)完全相同、帶等量同種電荷的金屬小球A和B(可視為點(diǎn)電荷），分別固定在兩處，它們之間的靜電力為F。用一個(gè)不帶電的同樣的金屬球C先后與A、B球接觸，然后移開球C，此時(shí)A、B球間的靜電力為()

A.

B.

C.

D.C課后練習(xí)3.光滑絕緣的水平地面上有相距為L(zhǎng)的點(diǎn)電荷A、B，帶電量分別為－4Q和+Q，今引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)，則C的電量和放置的位置是（）

A－Q，在A左側(cè)距A為L(zhǎng)處B－2Q，在A左側(cè)距A為L(zhǎng)/2處C－4Q，在B右側(cè)距B為L(zhǎng)處

D

+2Q，在A右側(cè)距A為3L/2