教科版高中物理选修3-1第二节 库仑定律.docx
高二物理选修3-1 1.2库仑定律
探究影响电荷间相互作用力的因素
实验表明：电荷之间的作用力 1）随电荷量的增大而增大
2）随距离的增大而减少
电荷间相互作用力叫做静电力
或库仑力.
二、库仑定律
理想化模型
1、内容：真空中两个静止的点电荷之间的相 互作用力，与它们所带电量的乘积成正比， 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。 2、表达式：
三个自由点电荷的平衡模型 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 带电荷量＋Q，B 带电荷量－9Q.现引入第三个点电荷 C， 恰好使三个点电荷都处于平衡状态，问：C 应带什么性质的电？ 应放于何处？所带电荷量为多少？
[解题探究] (1)点电荷 C 平衡时放在 AB 中间还是 A 左侧或 B 右侧？ (2)A 平衡或 B 平衡的条件是 C 电荷带正电还是负电？
库仑扭秤实验
伟大之处： 两次放大微小力
4、实验步骤： 探究F与r的关系：
1）把另一个带电小球C插入 容器并使它靠近A时，记录 扭转的角度可以比较力大小
2)改变A和C之间的距离r， 记录每次悬丝扭转的角度， 便可找出F与r的关系
探究F与q的关系：
1）使A、C分别带电量QA、QC， 使AC距离r，记录悬丝扭转 的角度； 2）用一与A相同的小球与A 接触，则A带电量变为QA /2， 使AC距离r，记录悬丝扭转 的角度； 3）用一与A相同的小球再与 A接触，则A带电量变为QA /4， 使AC距离r，记录悬丝扭转 的角度……
一、库仑的实验——库仑扭秤
1、实验器材： 细银丝、绝缘架、带电的 金属小球A和C、不带电的 小球B 带电小球
细银丝
2、实验原理： A和C之间的作用力使悬丝 扭转，扭转的角度和力的 大小有一定的对应关系
高中教科版物理选修3-1素养课件：第一章-2-库-仑-定-律-
知识点二 库仑定律的应用 1.探究影响两电荷之间相互作用力的因素: (1)研究方法:控制变量法。 (2)影响因素。 ①距离; ②电量; ③带电体的形状和大小。
2.用库仑定律分析库仑力:可看作点电荷的带电体才能用库仑定律求解,不能看 作点电荷的带电体,不能直接用库仑定律求解它们之间的库仑力。 (1)用公式计算库仑力大小时,不必将表示电荷q1、q2带电性质的正负号代入公 式中,只将其电荷量的绝对值代入公式。 (2)对于不能看作点电荷的两带电导体间的库仑力可定性比较。
2.库 仑 定 律
必备知识·自主学习
一、探究影响点电荷之间相互作用的因素 1.点电荷: (1)表示:_带__电__的__点__。 (2)特点:它是一个_理__想__化__模型,实际_不__存__在__。 (3)带电体看作点电荷:带电体本身线度、形状对于研究问题是_次__要__因素,可忽 略。
2.实验探究: (1)实验现象。 ①电荷量不变,距离越小,偏角_越__大__。 ②距离不变,电荷量越大,偏角_越__大__。 (2)实验结论:电荷之间的相互作用力随电荷量的增大而_增__大__,随它们之间距离 的增大而_减__小__。
任务2 库仑力的叠加 (1)对于三个或三个以上的点电荷,其中每一个点电荷所受的库仑力,等于其余
所有点电荷单独对它作用产生的库仑力的矢量和。 (2)电荷间的单独作用符合库仑定律,求各库仑力的矢量和时应用平行四边形定 则。
【典例示范】 【典例2】(2018·全国卷Ⅰ)如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离 分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b 的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则 ( )
【解析】选B。小球M与N相互排斥,M、N带同种电荷,M带正电,N也带正电;小球N
高中物理选修3-1-库仑定律
库仑定律知识集结知识元库仑定律知识讲解一、内容：在真空中两个静止的点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上．二、表达式：F=k，式中k表示静电力常量，k=9.0×109N∙m2/C2．三、库仑定律适用条件1．库仑定律只适用于真空中的静止点电荷，但在要求不很精确的情况下，空气中的点电荷的相互作用也可以应用库仑定律．2．当带电体间的距离远大于它们本身的尺寸时，可把带电体看做点电荷．但不能根据公式错误地推论：当r→0时，F→∞．其实在这样的条件下，两个带电体已经不能再看做点电荷了．3．对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离．4．对两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布．四、应用库仑定律需要注意的几个问题1．库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷．点电荷是一种理想化模型，当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用．2．库仑定律的应用方法：库仑定律严格地说只适用于真空中，在要求不很精确的情况下，空气可近似当作真空来处理．注意库仑力是矢量，计算库仑力可以直接运用公式，将电荷量的绝对值代入公式，根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来判断作用力F是引力还是斥力；也可将电荷量带正、负号一起运算，根据结果的正负，来判断作用力是引力还是斥力．3．三个点电荷的平衡问题：要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反，也可以说另外两个点电荷在该电荷处的合场强应为零．例题精讲库仑定律例1.'一个挂在绝缘丝线下端的带正电的小球B，由于受到固定的带电小球A的作用，静止在如图所示的位置，丝线与竖直方向夹角为θ，A、B两球之间的距离为r且处在同一水平线上。
已知B 球的质量为m，带电荷量为q，静电力常量为k，A、B两球均可视为点电荷，整个装置处于真空中。
选修3-1.1-2库伦定律
1．2库仑定律导学案物理备课组 主备人：一．电荷间的相互作用力自主阅读课本P5的实验猜想：静电力的大小：可能与哪些因素有关，说出猜测的理由？问题2：该实验能证实我们的猜想吗？那么这一问题是由谁解决的？二．库仑的实验——库仑扭称实验阅读课本P6的实验问题3:（1）库仑的实验装置是怎样的？与哪个实验很相似？（2）库仑用到什么研究方法？（3）如何解决电荷测量问题,验证F 与Q 的关系？如何验证 F 与r 的关系？（4）库仑的实验得出了什么结论？三．库仑定律自主阅读课本（1）内容：（2）公式：问题4：库仑力的公式与哪个力的公式很相似？库仑定律是否也有适用条件呢？（3）适用条件：问题5：什么是点电荷？与哪个理想模型的定义很相似？问题6：库仑定律中的常量K 是怎样得出的？物理意义是什么？（4）静电力常量K 的值:（5）库仑力合成和分解遵守的法则：【例题1】：已知氢核（质子）质量1.67×2710-kg ．电子的质量是9.1×3110-kg ，在氢原子内它们之间的最短距离为 5.3×1110- m 。
试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。
思考：1.库仑定律中的q 1和q 2是否带正负号？2.此题的结论说明什么问题？三．库仑定律的应用例题2：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm 的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2 ×-610 c,求 其中一个电荷所受的库仑力。
课堂训练1. 两个质量分别是m 1、m 2的小球，各用长为L 的丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为q 1、q 2时，两丝线张开一定的角度，如图所示，则下列说法正确的是（ ）A.B.C.D.2.在光滑的绝缘水平面上放着带电小球甲和乙，若它们带电荷量的关系是，质量的关系是，则它们在库仑力作用下产生的加速度之比是（ ）A. B.C. D.3.如图所示，三个点电荷固定在一直线上，的距离为距离的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为（ ）A. －9：4：－36B. 9：4：36C. －3：2：－6D. 3：2：64. 竖直墙面光滑且绝缘，地面粗糙也绝缘，小球A 、B 带有同种电荷，用指向墙面的水平力F 作用于小球B ．两球分别静止在竖直墙面和水平地面上，如图所示，若将小球B 向左推动少许，当两球重新达到平衡时，作用于B 的水平力仍为F ，与原来的平衡状态相比较( )A ．地面对B 球摩擦力变大B ．地面对B 球支持力变大C ．竖直墙面对小球A 的弹力变大D ．AB 两球之间距离变大5.两个相同小气球带等量电荷（可看作点电荷），两气球相距为L 0，细线间夹角为θ，悬挂物体的质量为m ，气球悬浮在空中不动，求气球的带电量。
选修3-1 1.2 库仑定律
Q1
Q2
例3、有两个完全相同的带电小球Ａ和 Ｂ。分别带电10Ｑ和-Q, 球心间距 为R，将它们用绝缘支柱固定起来， 现用第三个一样的不带电的金属球C 反复不断地和A、B轮流接触，最后 移开C，A、B间的作用力变为原来的 多少倍？
9/10
二、含库仑力的共点力的平衡
分析方法与力学相同 (1)确定对象 (2)受力分析 (3)合成或正交分解 (4)运用平衡条件
结
库仑定律习题
１、库仑定律的内容： ２、公式表示：
３、应用范围： （１）点电荷： 理想化模型 （２）真空 静止 ４、注意点： （1）符合牛顿第三定律 （2）库仑力的运算与一般力相同
q1q2 F k 2 r
一、两导体接触后电荷分配规律：
完全相同的金属小球接触后电荷分配 同种电荷：先相加再平分 异种电荷：先中和再平分
第一章 静电场
1.2 库仑定律
定性研究1： 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引
定性研究2：
猜想：电荷之间相互作用力由哪些因素决定？ (电荷量？形状？大小？距离？周围环境？)
探究影响电荷间相互作用力的因素
距离相同，带电 不同小球偏转角 不同 ,可见其受 力大小不同。
+q
+Q
+2q
+Q
（控制变量法）距离不变：
q1q2 公式： F k 2 ，（电量代入绝对值） r 其中k叫静电力常量：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。
适用范围：1.真空中（空气中近似成立）； 2.静止点电荷. 库仑力的方向：在它们的连线上。正电荷？负电荷？ 同种电荷 异种电荷
教科版高中物理选修(3-1)1-2《库仑定律》ppt课件
特别提醒： 库仑定律只适用于真空中的点电荷之间静电力的计 算．任意形状的带电体之间的静电力应找出它们的等效点电 荷，然后再用库仑定律计算．
答案：D
库仑定律的应用
1．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．即用公 式计算库仑力的大小时，不必将电荷 q1、q2 的正、负号代入公 式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力 的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可． 2． 式中各量的单位要统一用国际单位， 与 k＝9.0×109 N· m2/C2 统一．
3．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作 用力，可由静电力叠加的原理求出合力． 4．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三 定律．
5．库仑定律与万有引力定律的比较 万有引力定律 不同点 都是场力 公式 条件 只有引力 库仑定律 既有引力又有斥力
天体间表现明显 微观带电粒子间表现明显 万有引力场 F＝G m1m2 r2 电场 F＝k q1q2 r2
2．库仑定律 (1)内容
适用条件 库仑力大小 库仑力方向
真空中的 点电荷. ①与电荷量的 乘积 成正比 ②与它们距离的 平方 成反比 ③在它们的 连线 上，吸引或排斥
(2)公式 库仑定律的公式
F＝k
Q1Q2 r2 ，式中 k 叫做 静电力常量 ，k
m2/C2 的数值是 9.0×109 N· .库仑定律的公式和 万有引力定律 公
(a)
(b) 图 1－2－2
(c)
高中物理选修3-1第二讲《库仑定律》
【4】a、b两个点电荷，相距40cm，电荷量分别为 q1和q2，且q1＝9q2，都是正电荷；现引入点电 荷c，这时a、b、c三个电荷都恰好处于平衡状 态．试问：点电荷c的性质是什么?电荷量多大?它放 在什么地方?
a
40cm
b
【5】有三个完全相同的金属球A、B、C，A带电荷 量7Q，B带电荷量﹣Q，C不带电．将A、B固定， 然后让C反复与A、B接触，最后移走C球．问A、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?
•计算库仑力时，电荷只代入绝对值 •方向在它们的连线上，同种电荷相斥，异种 电荷相吸
•两个电荷间的库仑力是一对相互作用力
•库仑力是矢量
【1】半径为r的两个相同金属球，两球心相距为 L(L＝3r)，它们所带电荷量的绝对值均为q，则它们 之间相互作用的静电力F为（ ）
【2】如图三个完全相同的金属球a、b、c位于等边 三角形的三个顶点上。a和c带正电，b带负电，a所 带电荷量的大小比b的小．已知c受到a和b的静电力 的合力可用图中有向线段中的一条来表示，它应是 （ ） A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
新课标选修3－1
第一章 静电场
第二讲、库仑定律
电荷间的作用力
1、库仑定律前提条件 点电荷：当电荷本身的大小比起它到其他带 电体的距离小得多，这样可以忽略电荷在带 电体上的具体分布情况，把它抽象成一个几 何点。这样的带电体就叫做点电荷。 带电体看做点电荷的条件： ①两带电体间的距离远大于它们大小； ②两个电荷均匀分布的绝缘小球。 影响电荷间相互作用的因素： ①距离②电量③带电体的形状和大小
【3】两个大小相同的小球带有同种电荷（可看作点 电荷），质量分别为m1和m2，带电荷量分别是 q1和q2，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线 张开，分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同 处一水平线上，如图所示若θ1＝θ2,则下述结论正 确的是______。 A.q1一定等于q2 B.一定满足q1/m1＝q2/m2 C.m1一定等于m2 D.必须同时满足q1＝q2,m1＝m2
教案-选修3-1-1.2库仑定律
2. 类
比
1. 请同学们回忆，以前哪里见过似曾相识的
图像？
Ppt 上给出天体环绕图像与电子绕核运动图像
并列。
2. 提问：请问天体环绕运动是什么力提供向
心力？
3. 运动的相似背后可能有更深层次的原因，
那就是受力的相似。
那么这对我们来研究静电力是否有一定
的启发？
4. 写出万有引力的表达式，请学生讨论如何
2
教 学 过 程
环节
教 师 活 动
学 生 活 动
设计意图
1. 引
入
Ppt 上给出一幅电子绕原子核运动的图像。
这幅图像是万物的基本图像。
提问：做圆周运动必须的有力提供向心力，这
里是哪个力提供向心力？
这个力其实我们早就听说过，同种电荷相互吸
引，异种电荷相互排斥。那么这个力的大小到
底遵循何种定量的规律呢？这节课我们来学
律的美和丰富。
教学重点
类比万有引力和库仑力，库仑定律的内容和表达式
教学难点
类比万有引力和库仑力
教学方法
讲授法，讨论法
教学手段
范德格拉夫起电机，铁架台，“铝箔乒乓球”
板书或板图设计
1.2 库伦定律
类比
运动的相似→受力的相似
万 =
1 2
2
库仑定律
1. 内容：
2. 适用条件
→ 静电 =
1 2
过程与方法
教学目标
1. 通过类比万有引力，猜想出库仑定律的表达式，体会物理学中类比思想方
法的应用；
2. 通过分析课本第 5 页的小实验和库伦扭秤实验能否得出库仑定律，提高学
生的逻辑推理能力。
3. 通过带电体之间库仑力的计算方法介绍，渗透微元法的思想。
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高中物理学习材料
第二节库仑定律
1、关于库仑定律，下列说法正确的是：（）
A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积最小的带电体；
B．根据F=k q
1q
2
/r2，当两个带电体间的距离趋近于零时，库仑力将趋向无穷大；
C．带电量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到的静电力的3倍；
D．库仑定律的适用条件是：真空和点电荷。
2、孤立的A、B两点电荷相距R，A的电量是B的a倍，A的质量是B的b倍，已知A受到的静电力大小为F，则B受到的静电力大小为（）
A．F B．(a+b)F C．(a—b)F D．abF
3、带电量分别为+4Q和-6Q的两个相同的金属小球，相距一定距离时，相互作用力的大小为F。
若把它们接触一下后，再放回原处，它们的相互作用力的大小变为
A．F/24 B．F/16 C．F/8 D．F/4
4、真空中甲、乙两个固定的点电荷，相互作用力为F，若甲的带电量变为原来的2倍，乙的带电量变为原来的8倍，要使它们的作用力仍为F，则它们之间的距离变为原来的（）A．2倍 B．4倍
C．8倍 D．16倍
如图，两个带异种电荷的小球A、B，A用绝缘杆固定在B的正上方，两球相距d 时恰好平衡，若将B向上移动d/4仍要它平衡，可采用的方法是（）
A．仅使q A减小到原来的3/4
B．仅使q B减小到原来的9/16
C．使q A和q B均减小到原来的3/4
D．使q A和q B均减小到原来的1/4
如图所示，已知带电小球A、B的电荷分别为Q A、Q B，OA=OB，都用长L的丝线悬挂在O点。
静止时A、B相距为d。
为使平衡时AB间距离减为d/2，可采用以下哪些方法（）
A ．将小球A 、
B 的质量都增加到原来的2倍
B ．将小球B 的质量增加到原来的8倍
C ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半
D ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B
的质量
增加到原来的2倍
有两个点电荷所带电荷量均为+Q ，相距为L ，它们之间的作用力为F 。
把两个点电荷上带的电量分别转移给两个半径都为r 的金属球，两球心间的距离仍为L ，这时两球间的作用力为F'，则( )
A ．F'=F
B ．F'>F
C ．F'<F
D ．无法确定两力的关系8、如图所示，+Q 1和-Q 2是两个
可自由移动的电荷，且Q 2=4Q 1．现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上，欲使整个系统平衡，那么( )
A ．Q 3应为负电荷，放在Q 1的左边．
B ．Q 3应为负电荷，放在Q 2的右边
C ．Q 3应为正电荷，放在Q 1的左边．
D ．Q 3应为正电荷，放在Q 2的右边．
9、两个通草球带电后相互推斥，如图所示。
两悬线跟竖直方向各有一个夹角α、β，且两球在同一水平面上。
两球质量用m 和M 表示，所带电量用q 和Q 表示。
若已知α>β，则一定有关系( )
A ．m>M
B ．m<M
C ．q>Q
D ．q<Q 10、．两个质量均为m=2×10-6kg 的小球，悬于长l=40cm 的细丝线上．丝线的另一点固定
于同一点O ．当使两球带上等量同种电荷后，两球互相排斥使两丝线间形成α=60°的夹角(图1－28)．求每个小球的带电量．
参考答案：
1、D
2、A
3、A
4、B
5、BC
6、BD
7、C
8、A
9、B 10、（1.44×10－8C ）
M,Q m,q α β。