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库仑定律评优课库仑定律评优课第1页，本讲稿共18页定性实验：定性实验：结论：电荷之间作用力结论：电荷之间作用力（F）随电荷量随电荷量(Q)增大而增大；增大而增大；随距离随距离(r)的增大而减小的增大而减小。在在演示实验演示实验的基础上，如何的基础上，如何深入、定量研究深入、定量研究电电荷间作用力（荷间作用力（F）与相关量（）与相关量（Q1、Q2 r.）的关的关系呢？系呢？说说你的改进方案：说说你的改进方案：一、探究电荷间的相互作用力一、探究电荷间的相互作用力第2页，本讲稿共18页第3页，本讲稿共18页第4页，本讲稿共18页第5页，本讲稿共18页科学的足迹：科学的足迹：电荷间作用规律的认识过程电荷间作用规律的认识过程17331733年年年年，科学家，科学家Du FayDu Fay发现，电荷有两种，发现，电荷有两种，发现，电荷有两种，发现，电荷有两种，同性电会互相同性电会互相同性电会互相同性电会互相排斥，异性电会互相吸引排斥，异性电会互相吸引排斥，异性电会互相吸引排斥，异性电会互相吸引。17671767年年年年，受，受，受，受富兰克林富兰克林影响，影响，影响，影响，普利斯特利普利斯特利普利斯特利普利斯特利由实验发现，在带由实验发现，在带由实验发现，在带由实验发现，在带电的球形导体空腔内，带电量甚小的电荷在任一位置所受的静电的球形导体空腔内，带电量甚小的电荷在任一位置所受的静电的球形导体空腔内，带电量甚小的电荷在任一位置所受的静电的球形导体空腔内，带电量甚小的电荷在任一位置所受的静电力均为零，与电力均为零，与电力均为零，与电力均为零，与万有引力的情形类似万有引力的情形类似，因而，因而推测推测电荷间的电荷间的作用力也应遵守作用力也应遵守平方反比平方反比平方反比平方反比定律。定律。定律。定律。18世纪世纪70年代年代，卡文迪许卡文迪许卡文迪许卡文迪许利用实验的方法，间接验证了利用实验的方法，间接验证了利用实验的方法，间接验证了利用实验的方法，间接验证了电电电电荷间作用力的平方反比荷间作用力的平方反比荷间作用力的平方反比荷间作用力的平方反比关系。关系。关系。关系。17851785年，库仑从扭秤实验中提出库仑定律。年，库仑从扭秤实验中提出库仑定律。年，库仑从扭秤实验中提出库仑定律。年，库仑从扭秤实验中提出库仑定律。第6页，本讲稿共18页二、库仑扭秤实验二、库仑扭秤实验第7页，本讲稿共18页刻度盘与指针带电小球C带电小球A平衡小球B控制变量法控制变量法二、库仑扭秤实验二、库仑扭秤实验思想方法：放大、转化思想方法：放大、转化 第8页，本讲稿共18页+AB+AB+qq/2库仑的重要贡献库仑的重要贡献.思想方法：守恒、对称思想方法：守恒、对称 第9页，本讲稿共18页 式中的式中的k是比例系数，叫做是比例系数，叫做静电力常量静电力常量。通过。通过实验测定其值为实验测定其值为:k=9.0109成果整合成果整合:Nm2/C2第10页，本讲稿共18页内容：内容：内容：内容：在真空中在真空中在真空中在真空中两个两个两个两个静止点电荷静止点电荷之间作用力，与它们带之间作用力，与它们带之间作用力，与它们带之间作用力，与它们带电电电电量的乘积量的乘积量的乘积量的乘积成正比，与它们的成正比，与它们的成正比，与它们的成正比，与它们的距离的平方成反比距离的平方成反比距离的平方成反比距离的平方成反比，作用力，作用力，作用力，作用力的的的的方向在它们的连线上方向在它们的连线上方向在它们的连线上方向在它们的连线上。表达式：表达式：表达式：表达式：适用条件：适用条件：(1)(1)真空真空真空真空 (2)(2)静止的点电荷静止的点电荷静止的点电荷静止的点电荷k=9.0109Nm2/C2（理想模型）视为点电荷条件：（理想模型）视为点电荷条件：（理想模型）视为点电荷条件：（理想模型）视为点电荷条件：带电体的带电体的形状、大小形状、大小对所对所研究问题的研究问题的影响可忽略影响可忽略不计时不计时三、库仑定律三、库仑定律能得出带电体当能得出带电体当r0时，时，F吗？吗？第11页，本讲稿共18页四、万有引力定律与库仑定律的比较四、万有引力定律与库仑定律的比较 已知氢核（质子）的质量是已知氢核（质子）的质量是1.6710-27 kg，电电子的质量是子的质量是9.110-31kg，在氢原子内它们之间，在氢原子内它们之间的最短距离为的最短距离为5.310-11m。试。试估算估算氢原子中氢核氢原子中氢核与电子之间的库仑力是它们间万有引力的多少与电子之间的库仑力是它们间万有引力的多少倍？倍？提示：提示：e=1.610-19Ck=9.0109Nm2/C2G=6.710-11Nm2/kg2可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观粒子的相互作用时，可把万有引力忽略。微观粒子的相互作用时，可把万有引力忽略。第12页，本讲稿共18页库仑定律库仑定律公公 式式方方 向向成果、展示成果、展示万有引力定律万有引力定律连线连线连线连线多样美多样美引力或斥力、微引力或斥力、微观带电粒子静电观带电粒子静电力相对较大力相对较大引力、常用引力、常用于天体问题于天体问题和谐美和谐美形式相似、相关形式相似、相关“场场”的作用的作用第13页，本讲稿共18页理性的思考理性的思考第14页，本讲稿共18页 事实表明：事实表明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变。荷的存在而有所改变。拓展提高：多个点电荷的问题拓展提高：多个点电荷的问题真空中有三个点电荷，它们固定在边长真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+210-6 C,求：求：Q3所受的库仑力。所受的库仑力。根据根据平行四边形定则，平行四边形定则，合力是合力是:F2F1 F合力的方向沿合力的方向沿Q1与与Q2连线的垂直平分线向外。连线的垂直平分线向外。30Q1Q2Q3第15页，本讲稿共18页静电力静电力同样具有同样具有力力的共性！的共性！Q1Q2Q3再思考：再思考：如果从如果从Q1到到Q2是一根均匀带电的直棒，是一根均匀带电的直棒，所带的电荷量为（所带的电荷量为（Q1+Q2），那么，此棒对），那么，此棒对Q3的的作用力方向如何？作用力方向如何？第16页，本讲稿共18页内容：内容：内容：内容：在真空中在真空中在真空中在真空中两个两个静止点电荷静止点电荷之间作用力，与它们带之间作用力，与它们带之间作用力，与它们带之间作用力，与它们带电电量的乘积量的乘积成正比，与它们的成正比，与它们的成正比，与它们的成正比，与它们的距离的平方成反比距离的平方成反比距离的平方成反比距离的平方成反比，作用力，作用力，作用力，作用力的的的的方向在它们的连线上方向在它们的连线上。表达式：表达式：表达式：表达式：适用条件：适用条件：适用条件：适用条件：(1)(1)真空真空真空真空 (2)(2)静止的点电荷静止的点电荷静止的点电荷静止的点电荷k=9.0109Nm2/C2带电体视为点电荷条件：带电体视为点电荷条件：带电体的带电体的形状、大小形状、大小对所研究对所研究问题的问题的影响可忽略影响可忽略不计时不计时课题：库仑定律课题：库仑定律第17页，本讲稿共18页我们收获了多少？对现象的对现象的对现象的对现象的一般观察一般观察一般观察一般观察提出假设提出假设提出假设提出假设运用逻辑运用逻辑运用逻辑运用逻辑得出推论得出推论得出推论得出推论实验验证实验验证实验验证实验验证修正推广修正推广修正推广修正推广点电荷模型点电荷模型控制变量法控制变量法半定量研究：对称、守恒半定量研究：对称、守恒放大、转化放大、转化库仑定律库仑定律叠加原理叠加原理一般带电体之一般带电体之间静电力作用间静电力作用特特殊殊到到一一般般敏锐的敏锐的敏锐的敏锐的洞察力洞察力洞察力洞察力类比类比类比类比思想思想思想思想第18页，本讲稿共18页