高中物理 库仑定律

F
F
Q tan mg tan F
实验表明：电荷之间的作用随着电荷量的增大而增大，随着距离的增 大而减小，这隐约使我们猜想：电荷之间的作用力与万有引力是否会有 相似的形式呢？也就是说，带电体之间的相互作用力，会不会与它们电 荷量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比？
事实上，电荷之间的作用力与引力的相似性早已引起当年一些研究者的注意， 卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的作用力。
然而，上面的实验也仅仅是定性的，并不能证明我们的猜想。这个问题是 法国学者库仑于1785年解决的。 库仑定律 库仑在前人工作的基础上通过实验研究确认：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。（同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引）。
O
F tan
mg
mg
T
θ
mg
F mg tan
P1 P2 P3
θ
A
r tan mg tan F
F
F
P1 P2 P3
2、保持两带电体之间的距离不变，
O
θ
只改变带电体O或A的电量 F Байду номын сангаасan
A
同理
mg
mg
T
θ
mg
F mgtan
q tan mg tan F
q tan mg tan F
【复习巩固】
正电
负电
4、今有用丝绸摩擦过的玻璃棒A和用毛皮摩擦过的硬橡胶
棒B。下列说法正确的是（ C D ）
A、自然界可能存在这样的带电体P，它同时吸引A和B ×
B、自然界可能存在这样的带电体P，它同时排斥A和B × C、自然界可能存在这样的带电体负P电，它吸引A，排斥B √
D、自然界可能存在这样的带电体P，它排斥A，吸引B √ 正电
【库仑为什么能发现库仑定律】
1、历史原因：时间追溯到17世纪， 1666年初，牛顿总结出牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定 律和牛顿第三运动定律，1687年发现万有引力定律。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》 一书中首次公布了他的发现。17世纪，牛顿力学成功的研究了物体的机械运动，18世纪的物理科学 家们很自然的把带电物体之间的相互作用中的表现，与力学中的作用力联系起来了。
什么叫点电荷呢？当带电体之间的距离比它们自身的大小大的多，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 忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷。可见， 点电荷类似于力学中的质点，也是一种理想化的物理模型。
高中物理选修3-1
【学习目标】 ⑴通过演示实验，定性了解电荷之间的作用力的大小与电荷量的多少以及 和电荷之间距离大小的关系
⑵知道点电荷是理想模型。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
⑶知道库仑定律的文字表述和公式表达。通过静电力和万有引力的对比， 体会自然规律的多样性和统一性
【教学过程】
库仑（Charlse-Augustin de Coulomb）法国 工程师、物理学家，1736年6月14日出生于 法国昂古莱姆。1773年发表有关材料强度的 论文，所提出的计算物体上应力和应变分布 情况的方法沿用至今，是结构工程的理论基 础。1785年，库仑用自己发明的扭秤发现了 静电学中著名的库仑定律。1806年8月23日， 库仑因病在巴黎逝世，享年七十岁。
⑷了解库仑扭秤实验
【学习重点】 库仑定律
【学习难点】 实验探究影响电荷间相互作用力的因素，库仑定律的建立过程
【学习易错点】 ⑴库仑定律的适用条件 ⑵带电体简化为点电荷的条件 ⑶完全相同的两个带电金属球接触，电荷应先中和再平分
【复习巩固】
1、使物体带电有几种方法，都是什么方法？ 2、丝绸和玻璃棒摩擦，玻璃棒带（ 正 ）电。 毛皮和硬橡胶棒摩擦，硬橡胶棒带（ 负 ）电。 把两根用丝绸摩擦过的玻璃棒悬挂起来，让它们彼此靠近， 它们相互（ 排斥 ） 把两根用毛皮摩擦过的硬橡胶棒悬挂起来，让它们彼此靠 近，它们相互（ 排斥 ） 把用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒悬挂 起来，让它们彼此靠近，它们相互（ 吸引 ） 3、同种电荷相互（ 排斥 ），异种电荷相互（ 吸引 ）
这个规律叫库仑定律。电荷之间的这种相互作用叫静电力或库仑力。 库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律。从此，电学的研究从 定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。
任何带电体都有不同的大小、形状及电荷的分布，所有研究带电体 之间的相互作用是一个很困难的事情。库仑定律只研究了真空中，两 个静止点电荷之间的相互作用。
F 1 ，
令 n＝2＋δ 得到指数偏R差 δ＝0.006。
R
rn
1773年，卡M文迪许用O两个同心金属球壳做实验。根据这个实Q验，卡文O迪许确定指数偏差 δ≤0.002，
3、个人的因素：发明扭秤测P量微小的作用力；两个相同的金属小球接触后，q所带电荷相等。
4、后质人量的分研布究均：匀19的71年球，壳美对国球W壳esl内eyan大学的Faller及电Hi荷ll用分现布代均测匀试手的段球，壳将对平壳方内反比定律的
指数偏任差意又延一伸点了的好质几点个的数作量级用。力为δ≤零2.7×10-16
任意一点的点电荷的作用力为零
【演示实验来探究影响电荷之间作用力的因素】
P1 P2 P3
【实验装置】
带绝缘支架的电体O，用绝缘丝线悬 挂的带电小球A，铁架台、直尺、 量角器，递电小球等 【实验方法】 控制变量法
O
θ
A
θ θ
1、保持两带电体所带的电荷量不变，
只改变两者之间的距离。
θ
发现距离越大，偏角越小，距离减小，偏角增大。
2、保持两带电体之间的距离不变， 只改变带电体小球A（或O）的电量
F tan mg
发现电量减少，偏角越小，电量增加，偏角增大 F mg tan
控制变量法
1、保持两带电体所带的电荷量不变，
只改变两者之间的距离。
2、前人的工作：18世纪中叶，人们对万有引力的研究已经很深入，知道“平方反比” 的各种
表现。如质量均匀分布的球壳对球壳内任意一点的质点的作用力为零 。人们后来发现均匀带电
的球壳对球壳内任意一点的点电荷的作用力为零。卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比”
规律适用于电荷间的作用力。
1769年，英国苏格兰人罗宾逊，设计了一个杠杆装置，把实验结果用公式表为