1.2库仑定律课件(精品实用)

既然电荷之间存在相互作用，那么电荷 之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？
猜想：力F与两电荷的电荷量q、距离r有关。
演示: 用控制变量法来研究
带电量相同，带 电小球偏转角不 同 ,可见其受力 大小不同。
+Q +q
结论：电荷之间的作用力F随着q的增大而 增大，随着r的增大而减小。
一、库仑定律
定义: 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。 大小：
例4：两个相同的金属小球，带电量之比为 1∶7，相距为r,两者相互接触后在放回原 来的位置上，则它们间的库仑力可能为原 来的（ C.D ）
A.4/7 B. 3/7
C. 9/7
D. 16/7
课堂Baidu Nhomakorabea练
4、两个半径为0.3m的金属球，球心相 距1.0m放置，当他们都带1.5×10−5 C 的正电时，相互作用力为F1 ，当它们 分别带+1.5×10−5 C和−1.5×10−5 C的 电量时，相互作用力为F2 , 则（ B ） A．F1 = F2 B．F1 ＜F2 C．F1 ＞ F2 D．无法判断
A B
+
9Q
q
-
+
4Q
三、含库仑力的动力学问题
运用牛顿第二定律结合运动学公式求解
库仑的实验
库 仑 扭 秤
库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。如 图，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的 一端是一个带电的金属小球A，另一端有 一个不带电的球与A球的重力平衡。当把 另一个带电的小球C插入容器并使它靠近A 时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过 悬丝扭转的角度可以比较力的大小。(设计的
扭秤成功的解决了用普通测力计无法测量微小作用方 法。)
三、 电荷守恒定律 ：电荷既不能创造，也不能 消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者 从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程 中，电荷的总量保持不变。这个结论称为电荷守 恒定律 另一表述：一个与外没有电荷交换的系统，电 荷的代数和总是保持不变的。
四、元电荷：最小的电荷量叫做元电荷 注：所有带电体的电荷量或者等于e，或者 是e的整数倍。即电荷量是不能连续变化的 物理量 电荷量的常用值： e=1.60×10－19C 五、比荷：电子的电荷量e与电子的质量me 之比，称为电子的比荷 电子的比荷：e/ me=1.76×1011C/kg （me=0．91×10-30kg）。
（填“变大”、 “变小”或“不变”）
A
B
思考练习题
例3、真空中等距离固定三个点电荷A，
B，C，（距离为r）电量分别为-2q，q，
-4q，，求C所受库仑力的大小与方向。
r A B
r C
解、 A B
FBC C
FAC
根据力的平行四边形法则可知点电荷C 所受库仑力为点电荷A、B对C的库仑力之矢 量和 因为
对于一般的带电体,静电力也比万有 引力大得多,因此研究两个带电体间的相 互作用时也忽略万有引力. 一般带电体受到的重力是它和巨大 地球之间的万有引力,通常都比较大,所以 就不能忽略.如：带电小液滴，带电小球等 而基本粒子像电子、质子、原子核 等,因为其本身质量非常小,即使与地球之 间的万有引力也很小,所以基本粒子受到 重力往往也很小,所以基本粒子往往可忽 略不计.
F 质量、 m1m2 间距 G r 2 质量
类 原因 因素 大小 常量 方向 相互 适用 其它 比
电荷 电量、 F 间距 q1q2
k r2
k 连线、 牛顿 点 独立、 引力或 第三 电 叠加 斥力 定律 荷
点电荷
1、在研究带电体间的相互作用时，如果带 电体本身的大小远小于它们之间的距离．带 电体本身的大小，对我们所讨论的问题影响 甚小，相对来说可把带电体视为一几何点， 并称它为点电荷。 2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽 象，是为了简化某些问题的讨论而引进的一 个理想化的模型。 3、点电荷本身的大小不一定很小，它所带 的电量也可以很大。点电荷这个概念与力学 中的“质点”类似。
• 练习：两个完全相同的金属小球A和B，所 带电荷量绝对值都是Q，今让第三个与A、 B相同但不带电的金属小球C，先后与A、 B两球接触后分开，那么： • （1）若A、B是同种电荷时，则C球最终带 电量等于多少？ • （2）若A、B是异种电荷时，则C球最终带 电量等于多少？
1.2 库仑定律
同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引
4Q
请你列式
例5、 A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q 的正电荷，B带有4Q的正电荷 （1）如果A和B固定，应如何放置第三个点电 荷C，才能使此电荷处于平衡状态？此时对C 的电性及电量q有无要求？ （2）如果A和B是自由的，又应如何放置第三 个点电荷，使系统处于平衡状态？此时对第 三个点电荷C的电量q的大小及电性有无要求？
• 点电荷：
物理模型，即如果满足相互之间距离远大 于带电体大小则带电体便可看做点电荷. + + +
+Q
L=4r ++ + L=4r
++ +
+Q
返回
--Q
+Q
• 电荷量的测定：库仑发现：两个相同的带电 金属小球互相接触后，它们对相隔同样距离 的第三个带电小球的作用力相等，他断定这 两个小球所带的电量相等，如果把一个带电 金属小球与另一个不带电的相同的金属小球 接触，前者电量就会分给后者一半。
物体平衡
例8. A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电荷 ，B带有4Q的正电荷（1）如果A和B固定，应如何 放置第三个点电荷q，才能使此电荷处于平衡状态 ？（2）如果A和B是自由的，又应如何放置第三个 点电荷，使系统处于平衡状态，且求第三个点电 荷的电量q的大小及电性.
A B QC
+
9Q
-
+
FBC k
q Bq C rBC
2
q A q C 2kq2 4kq2 2 2 FAC k 2 r r rAC
所以
FC FBC FAC
2q2 k 2 r
方向：指向B
典型习题
（一）两个固定点电荷A、B，A电荷带正电 Q，B带负电-3Q，另取一个可以自由移动的 点电荷C，欲使点电荷C处于平衡状态（ ） A、C为正电荷，且方于B的右方
B、C为负电荷，且方于A左方 D、C为正电荷，且放于A的左方
答案：BD
Q
-3Q B
C、C为正电荷，且放于A、B之间 A
结论：
1、两点电荷A、B固定，引入第三个点电 荷C，使第三个点电荷处于平衡状态：
（1）若A、B带同种电荷，则C应放在A、 B之间；且靠近带电量小的；对C的电量、 电性无要求。 （2）若A、B带异种电荷，则C应放在A、 B连线的延长线上；且靠近带电量小的；对 C的电量、电性无要求。
1、保持A、C两球的带电量不变，改变A、 C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度, 便可以找到力F与距离r的关系。
2、保持A、C两球之间的距离r不变，改变
A、C的带电量q1和q2，记录每次悬丝扭转 的角度,便可以找到力F与q1和q2的关系。
（研究方法：控制变量法.）
二、库仑的实验
研究方法：控制变量法. 1.F与r有关
ke e v m 2 r r
2
F
故
k v e mr
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
例题 3．如图所示，用两根绝缘丝线挂着 两个质量相同、均不带电的小球A和B，此 时上、下丝线的张力分别为FA、FB；如果 使A带正电，B带负电，上、下丝线的张力 变小 FA__________，FB___________。 不变
思考题
两个靠近的带电球体，是否可以看 出是集中在球心位置的点电荷？
不可以
课堂训练
1、两个半径为0.3m的金属球，球心相距 1.0m放置，当他们都带1.5×10−5 C的正 电时，相互作用力为F1 ，当它们分别带 +1.5×10−5 C和−1.5×10−5 C的电量时， 相互作用力为F2 , 则（ ） A．F1 = F2 B．F1 ＜F2 C．F1 ＞ F2 D．无法判断
库仑的实验 库仑扭秤实验
结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离r， 从实验结果中库仑得出静电力与距离的平方成反比， 即 F∝1/r2
2.F与q有关
结论：保持两球间的距离不变，改变两球的带电量， 从实验结果中库仑得出静电力与电量的乘积成正比， 即 F ∝q1q2
从例题可以看 出：电子和质子的 静电力是它们间万 有引力的2.3×1039 倍.正因如此,以后在 研究带电微粒间相 互作用时,经常忽略 万有引力.
图1.2-3
小 结
1、内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟 它们的电荷量的乘积成正比,跟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、公式： k=9.0×109N· 2/C2 m 3、适用条件：⑴ 真空 ⑵ 点电荷 4、点电荷：是一种理想模型.当带电体的线度比起相 互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷.
5、注意点：（１）大小、方向 例 （２）符合牛顿第三定律 例 （３）库仑力的运算与一般力相同
• 例:两个点电荷甲和乙同处于真空中．
• 甲的电量是乙的4倍，则甲对乙的作用 力是乙对甲的作用力的______倍．
返回
课堂训练
3、 三个相同的金属小球a、b和c，原来c不 带电，而a和b带等量异种电荷，相隔一定 距离放置，a、b之间的静电力为F 。现将c 球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的 静电力将变为（ C ）。 A．F/2 B．F/4 C．F/8 D．3F/8
q/2,q/4,q/8…… • 表达式：F=kq1q2/r2 • k=9.0×109N.m2/c2
•
思考练习题
6、已知电子质量为m，电子与氢原子核的电量均 为e，电子距离氢原子核为r，若电子绕氢原子核 的运动为匀速圆周运动，则电子做匀速圆周运动 的速度为多大？
解、氢原子核对电子的库仑力提供电子 绕核做匀速圆周运动的向心力，即
√
课堂训练
2、关于点电荷的下列说法中正确的是： A .真正的点电荷是不存在的． ABD B .点电荷是一种理想模型． C .足够小的电荷就是点电荷． D .一个带电体能否看成点电荷，不是看它的 尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究 的问题的影响是否可以忽略不计
课堂训练
3、下列说法中正确的是： D A .点电荷就是体积很小的电荷． B .点电荷就是体积和带电量都很小 的带电体． C .根据公式可知F=k(q1q2)/r2, 当间距 r→0时,静电力F→∞ D .静电力常量的数值是由实验得到的．
B、C为负电荷，且方于A左方
C、C为正电荷，且放于A、B之间 D、C为正电荷，且放于A的左方
答案：B
Q · A
-3Q · B
结论：
2、两个可自由移动的点电荷A、B，引入第三 个点电荷C，使三个点电荷处于平衡状态：
（1）若A、B带同种电荷，则C应放在A、B 之间；且靠近带电量小的；C的电量利用库仑 定律求出；C与A、B电性互异 （2）若A、B带异种电荷，则C应放在A、B 连线的延长线上；且靠近带电量小的；C的电 量利用库仑定律求出；C的电性与靠近的电荷 电性相反。
复习: １、两种电荷： ２、使物体带电的方法： （１）摩擦起电： （２）静电感应：（验电器１２） （３）接触起电： 电中和 ３、电荷量的表示：元电荷：用“e”表示。 e=1.60X10-19C 元的意义 ４、电荷守恒定律：
• • • • •
复习回顾： 一、物体带电的三种方式 1、摩擦起电：2、感应起电： 3、接触带电： 二、电中和现象及电荷均分原理：
＋Q1
-Q2
例题4、如图在正方形的三 q? 个顶点处各固定一个点电 荷Q1 、 Q2,电性如图，则在 另一个顶点再放一个q电荷， 要使q静止，Q1 、 Q2 的大小 关系如何？q的电荷量和电 ＋Q1 性能不能确定？
2 Q1 Q2 4
典型习题
（二）两个可自由移动点电荷A、B， A电荷带正电Q，B带负电-3Q，另取 一个可以自由移动的点电荷C，欲使点 电荷A、B、C处于平衡状态（ ） A、C为正电荷，且方于B的右方
其中K叫静电力常量：k=9.0×109N· 2/C2 m
q1q2 F k 2 r
适用范围：1.真空中； 2.点电荷. 电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.
解读
A
FBA B
＋
＋
FAB
A
B
－
FBA
FAB
＋
板书
第一章 静电场 §1.2 库仑定律 牛顿 连线、 第三 质 独立、 G 引力 定律 点 叠加