第九章靜電場及其應(yīng)用9.2庫侖定律目錄CONTENTS1

學(xué)習(xí)目標(biāo)2

新課導(dǎo)入3

新課講解4

課堂小結(jié)5

當(dāng)堂小練1.知道點(diǎn)電荷的概念.2.掌握庫侖定律的內(nèi)容和條件，并會(huì)簡單計(jì)算.3.理解靜電力的概念，會(huì)用庫侖定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算．4.掌握庫侖力疊加原理，會(huì)計(jì)算靜電力作用下的平衡問題。學(xué)習(xí)目標(biāo)演示實(shí)驗(yàn)：將兩個(gè)氣球充氣后掛起來，讓他們碰在一起(圖a)。用毛織品分別摩擦兩個(gè)氣球相接觸的部分(圖b)。放開氣球后，你觀察到什么現(xiàn)象？你能解釋這個(gè)現(xiàn)象嗎？你能得到氣球間相互作用的規(guī)律與哪些因素有關(guān)嗎？新課導(dǎo)入1.問題提出:一、問題探究如圖，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？（2）電荷之間作用力的大小與哪些因素有關(guān)？（1）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？新課講解2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電荷之間的作用力與萬有引力是否具有相似的形式呢？是否也滿足“平方反比”的規(guī)律呢？最終解決這一問題的是法國科學(xué)家?guī)靵觥＃?）帶電體C與小球間的作用力會(huì)隨距離的減小而增大；（2）在同一位置增大或減小小球所帶的電荷量，作用力也會(huì)增大或減小；

一、問題探究內(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。電荷間的這種作用力叫做靜電力或庫侖力。二、庫侖定律

那么，什么是點(diǎn)電荷呢？

如果帶電體自身的大小遠(yuǎn)小于它們之間的距離，以至帶電體自身的大小、形狀及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)，這樣的帶電體可以看作一個(gè)帶電的點(diǎn)，叫作點(diǎn)電荷。（1）點(diǎn)電荷是一個(gè)理想化的模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際上是不存在的。

（2）均勻帶電的球體,由于球所具有的對稱性,即使它們之間的距離不是很大,一般也可以當(dāng)作點(diǎn)電荷來處理---電荷集中在球心的點(diǎn)電荷。三、點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷和元電荷：（1）元電荷是電荷量，點(diǎn)電荷是帶電體的理想模型

；（2）電子的帶電量等于元電荷，研究宏觀問題時(shí)，電子、質(zhì)子可看做點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷的帶電量可能較大也可能較小，但一定是元電荷的整數(shù)倍。三、點(diǎn)電荷

法國物理學(xué)家?guī)靵隼门こ友芯砍隽穗姾砷g相互作用力的大小跟電量和距離的關(guān)系。1.實(shí)驗(yàn)裝置：B球的作用是使A球在水平面內(nèi)平衡四、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2.實(shí)驗(yàn)原理：A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)的角度和力的大小有一定的對應(yīng)關(guān)系。3.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法探究F與r的關(guān)系：(1)把另一個(gè)帶電小球C插入容器并使它靠近A時(shí)，記錄扭轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的角度，便可找出F與r的關(guān)系。四、庫侖的實(shí)驗(yàn)探究F與q的關(guān)系：改變A和C的電量q1、q2，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出F與q1、q2的關(guān)系四、庫侖的實(shí)驗(yàn)在庫侖那個(gè)時(shí)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？ACQA電量均分ACQAD2Q條件：大小、形狀、材料完全相同的小球結(jié)論：1.當(dāng)電量不變時(shí)，F(xiàn)與距離r的二次方成反比

F∝2.當(dāng)之間距離不變時(shí),F與

的乘積成正比F∝四、庫侖的實(shí)驗(yàn)庫侖定律實(shí)驗(yàn)視頻四、庫侖的實(shí)驗(yàn)4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：比例系數(shù)k

叫靜電力常量，國際單位制中，k=9.0×109N·m2/C25.適用條件：（1）真空中（2）靜止的（3）點(diǎn)電荷四、庫侖的實(shí)驗(yàn)6.相互作用力的方向

：在它們的連線上（如圖）。++q1q2r——F斥F斥F斥F斥+—F引F引7.注意：（1）計(jì)算時(shí)只代電荷量的絕對值；（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。四、庫侖的實(shí)驗(yàn)同種電荷電荷分布在金屬球外側(cè)異種電荷電荷分布在金屬球內(nèi)側(cè)思考：兩個(gè)靠近的帶電球體，是否可以看作是集中在球心位置的點(diǎn)電荷？適用于r=0的情況?+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++四、庫侖的實(shí)驗(yàn)

根據(jù)庫侖定律，兩個(gè)電荷量為1C的點(diǎn)電荷在真空中相距1m時(shí)，相互作用力是9.0×109N。差不多相當(dāng)于一百萬噸的物體所受的重力！可見，庫侖是一個(gè)非常大的電荷量單位，我們幾乎不可能做到使相距1m的兩個(gè)物體都帶1C的電荷量。

通常，一把梳子和衣袖摩擦后所帶的電荷量不到百萬分之一庫侖，但天空中發(fā)生閃電之前，巨大的云層中積累的電荷量可達(dá)幾百庫侖。五、靜電力的計(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，一對庫侖力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。對靜電力（庫侖力）的理解：五、靜電力的計(jì)算【例題1】已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）質(zhì)量為1.67×10-27kg。電子的質(zhì)量是9.1×10-31kg，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫核與核外電子之間的庫侖力和萬有引力。【解析】庫侖力大小:萬有引力大小:五、靜電力的計(jì)算萬有引力定律庫侖定律不同點(diǎn)只有引力既有引力又有斥力天體間表現(xiàn)明顯微觀帶電粒子間表現(xiàn)明顯都是場力萬有引力場電場公式條件兩質(zhì)點(diǎn)之間兩點(diǎn)電荷之間庫侖力和萬有引力的比較五、靜電力的計(jì)算1.庫侖力和萬有引力是兩種不同性質(zhì)的力，受力分析時(shí)要分別分析。2.庫侖力和萬有引力表達(dá)式的相似性，揭示了大自然的和諧美和多樣美?！纠}2】真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷的帶電量都是2×10-6C,求它們各自所受的庫侖力。q1q2q3＋＋＋五、靜電力的計(jì)算【解析】q3共受F1和F2兩個(gè)力的作用，q1=q2=q3=q，相互間的距離

r都相同,所以根據(jù)平行四邊形定則，合力是:合力的方向沿q1與q2連線的垂直平分線向外。五、靜電力的計(jì)算拓展：三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問題CAB問題1：三球平衡，C球帶正電還是負(fù)電？CABCAB若C帶正電，A、B不能平衡兩側(cè)是同種電荷，中間是異種電荷結(jié)論1：兩同夾異五、靜電力的計(jì)算問題2：A和B、C電荷量的大小關(guān)系？CABr1r2qcqAqBCFBCFACFABFCBB兩側(cè)電荷量大，中間電荷量小結(jié)論2：兩大夾小五、靜電力的計(jì)算CABr1r2qcqAqB問題3：r1、r2與B、C的電量關(guān)系？FCAFBAA中間電荷靠近兩側(cè)電荷量較小的那個(gè)結(jié)論3：近小遠(yuǎn)大五、靜電力的計(jì)算三個(gè)自