1、第一章 靜電場(chǎng),第二節(jié) 庫(kù)侖定律,新課標(biāo)高中物理選修31,1.掌握庫(kù)侖定律，要求知道點(diǎn)電荷的概念，理解庫(kù)侖定律的含義及其表達(dá)式，知道靜電力常量。 2.會(huì)用庫(kù)侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。 3.知道庫(kù)侖扭秤的實(shí)驗(yàn)原理。,學(xué)習(xí)目標(biāo),同種電荷之間存在斥力異種電荷之間存在引力,復(fù)習(xí)回顧,電荷之間作用力的大小決定于哪些因素呢？,探究起航,請(qǐng)同學(xué)們思考：,1、一個(gè)放在北京的電荷和一個(gè)放在南京的電荷之間的作用力是否可以忽略？ 2、如果這兩個(gè)電荷都放在這個(gè)講桌上并且相互靠近，電荷之間的作用力與思考1中的力相比較，哪個(gè)大？,3、視頻：小孩被靜電打飛了 4、毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒能把人電飛嗎？,大膽猜想影響電荷間相互作

2、用力的因素,1.可能跟電荷電量有關(guān),2.可能與兩個(gè)電荷間的距離有關(guān),O是一個(gè)帶正電的物體。把系在絕緣絲線(xiàn)上的帶正電的小球分別系在P1、P2、P3位置，比較相同的小球在不同位置所受帶電體的作用力的大小,思考一：這個(gè)力的大小通過(guò)什么可以比較出來(lái)？,思考二：多個(gè)因素影響的時(shí)候，我們一般會(huì)采用什么方法進(jìn)行研究？,大膽猜想影響電荷間相互作用力的因素,1.可能跟電荷電量有關(guān),2.可能與兩個(gè)電荷間的距離有關(guān),O是一個(gè)帶正電的物體。把系在絕緣絲線(xiàn)上的帶正電的小球分別系在P1、P2、P3位置，比較相同的小球在不同位置所受帶電體的作用力的大小,實(shí)驗(yàn)表明：,電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減

3、小。,根據(jù)控制變量法可猜想：,r一定時(shí)，,q一定時(shí)，,早在我國(guó)東漢時(shí)期人們就掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律。,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?。?kù)侖做了大量實(shí)驗(yàn),于1785年得出了庫(kù)侖定律。,一、庫(kù)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(xiàn)上。,2.適用條件：,電荷間的這種作用力叫做靜電力或庫(kù)侖力。,（1）真空中 （2）靜止的 （3）點(diǎn)電荷,3、點(diǎn)電荷,（1）在研究帶電體間的相互作用時(shí)，如果帶電體自身的大小遠(yuǎn)小于它

4、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(duì)我們所討論的問(wèn)題影響甚小，相對(duì)來(lái)說(shuō)可把帶電體看作一帶電的點(diǎn)，叫做點(diǎn)電荷。 均勻帶電的球體,由于球所具有的對(duì)稱(chēng)性,即使它們之間的距離不是很大,一般也可以當(dāng)作電電荷來(lái)處理-電荷集中在球心的點(diǎn)電荷。,（2）點(diǎn)電荷是一個(gè)理想化的模型，類(lèi)似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)。,二、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn),(一)、法國(guó)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。,二、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn),(一)、法國(guó)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：庫(kù)侖扭秤,2、器材組成：細(xì)銀絲、絕緣架、帶電的金屬小球A和C、不帶電的小球B,3、

5、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(duì)應(yīng)關(guān)系,想一想：B球的作用是什么呢？,平衡小球,細(xì)銀絲,帶電小球C,帶電小球A,刻度盤(pán)與指針,4、實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法,5、實(shí)驗(yàn)步驟：,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,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,在庫(kù)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(méi)有，又怎么樣做到改變A和C的電荷量呢

6、？,電量均分,條件：完全相同的小球,1、當(dāng)電量不變時(shí)，F(xiàn)與距離r的二次方成反比F1/r2,2、當(dāng)之間距離不變時(shí)，F(xiàn)與q1、q2的乘積成正比 Fq1q2,結(jié)論：,綜合結(jié)論:,式中的k是比例系數(shù)，叫做靜電力常量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定其值為:,庫(kù)侖定律實(shí)驗(yàn)視頻,（二）、庫(kù)侖定律的表達(dá)式,式中的k是比例系數(shù)，叫做靜電常量。,計(jì)算大小時(shí)只需將電荷量的絕對(duì)值代入。,方向：,在兩點(diǎn)電荷的連線(xiàn)上， 同種電荷相斥，異種電荷相吸。,例1 已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）的質(zhì)量是. kg，電子的質(zhì)量是. kg，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距為 . m。試比較氫原子中氫核與電子之間的庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力。,解：氫核與電子所帶的電荷量都是1.6 10

7、 27 C,F庫(kù)= 12 2 =8.2 10 8 N,F引= 12 2 =3.6 10 47 N,微觀粒子間的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于庫(kù)侖力，所以在研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)，萬(wàn)有引力忽略不計(jì)。,如果存在兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷怎樣求靜電力？,實(shí)驗(yàn)證明：兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存在而有所變化。,兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和。,例2 真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長(zhǎng)50 cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是 +210-6 c,求：Q3所受的庫(kù)侖力。,解：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

8、相同, 所以,= = . . =.,例2 真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長(zhǎng)50 cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是 +210-6 c,求：Q3所受的庫(kù)侖力。,根據(jù)平行四邊形定則，合力是:,例3 真空中兩個(gè)相同的帶等量異號(hào)電荷的金屬小球A、B(均可看作點(diǎn)電荷），分別固定在兩處，兩球間靜電力為F。現(xiàn)用一個(gè)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(kāi)，此時(shí)A、B球間的靜電力變?yōu)槎啻?？若再使A、B間距離增大為原來(lái)的2倍，則它們間靜電力又為多大？,2r,所以：,解析,例4 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處,-4Q,+Q,FA,FB,FAFB,FB,FA,FA,FB,FA=FB,同理可討論負(fù)電荷也只能放在+Q的右側(cè)，此時(shí)三者都平衡,題目要求使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)在我們先讓第三個(gè)電荷平衡，看看應(yīng)將它放在哪里？,此時(shí)，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(zhǎng)的點(diǎn)電荷A、B，帶電量分別為4Q和+Q，今引入第三個(gè)