物理 第一章 静电场 1.2 库仑定律 新人教版选修3-1.ppt

1.2 库仑定律1、库仑力（静电力）p静止的电荷间的相互作用静止的电荷间的相互作用 库仑力（静电力）库仑力（静电力）电荷间的相互作用的强弱和什么有关？电荷间的相互作用的强弱和什么有关？电荷间的相互作用的强弱和什么有关？电荷间的相互作用的强弱和什么有关？库仑力的大小和什么有关？库仑力的大小和什么有关？探究影响电荷间相互作用的因素p猜想：猜想：p实验装置实验装置p观察现象观察现象p结果分析结果分析改变小球电量和两小球间距离改变小球电量和两小球间距离观察小球偏离竖直方向的夹角大小，对应两球间静电力的大小观察小球偏离竖直方向的夹角大小，对应两球间静电力的大小电荷之间作用力随电荷量增大而增大，随距离的增大而减小电荷之间作用力随电荷量增大而增大，随距离的增大而减小电荷量间距q1q22、库仑定律p真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它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，与它们距离的二次方们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，成反比，p表达式表达式作用力的方向在它们的连线上。作用力的方向在它们的连线上。3、库仑定律的说明p（1）适用范围：）适用范围：n静止点电荷静止点电荷p点电荷（理想模型）点电荷（理想模型）：当带电体间距离比它当带电体间距离比它们自身的大小大很多，带电体的形状、大小们自身的大小大很多，带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们间作用力的影响可忽及电荷分布状况对它们间作用力的影响可忽略不计时，可将其看作有电荷量的点略不计时，可将其看作有电荷量的点(Rr)n均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用，均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用，r是两球心间的距离是两球心间的距离n公式不适用于公式不适用于 的情况的情况rRr3、库仑定律的说明p（2 2）：比例系数，称为：比例系数，称为静电力常量静电力常量n国际单位：国际单位：n静电力常量是一个与带电体周围介质有关的量静电力常量是一个与带电体周围介质有关的量n真空中真空中 （空气中近似相等）（空气中近似相等）n物理意义：两个电荷量为物理意义：两个电荷量为1C1C的点电荷在真空中的点电荷在真空中相距相距1m1m时，相互作用力是时，相互作用力是9.09.010109 9N N估算一下，这么大的库仑力相当于多重的物体相距一米时的万有引力？G=6.6710-11Nm2/kg21010kg！3、库仑定律的说明p（3）使用库仑定律计算时，点电荷电量用绝对）使用库仑定律计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性相斥、异性值代入公式进行计算，然后根据同性相斥、异性相吸判断方向相吸判断方向p（4）库仑力（静电力）具有自己独特的大小和）库仑力（静电力）具有自己独特的大小和方向，同时它也具有力的一切性质（方向，同时它也具有力的一切性质（独立性、合独立性、合成和分解时遵守平行四边形定则，相互作用力成和分解时遵守平行四边形定则，相互作用力）4、库仑扭秤实验p实验装置ABC5、库仑定律与万有引力定律p分析库仑扭秤实验中小球在水平面内受力状况分析库仑扭秤实验中小球在水平面内受力状况p万有引力是否影响扭秤扭转？万有引力是否影响扭秤扭转？例1，P7p已知氢核的质量是已知氢核的质量是1.6710-27kg，电子的质量，电子的质量是是9.110-31kg，在氢原子内它们之间的最短，在氢原子内它们之间的最短距离为距离为5.310-11m。试比较氢原子中氢核与电。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力子之间的库仑力和万有引力5、库仑定律与万有引力定律p库仑力和万有引力虽然形式上非常类似，但性质库仑力和万有引力虽然形式上非常类似，但性质不同，数量级也不同。在分析微观粒子的相互作不同，数量级也不同。在分析微观粒子的相互作用力时可忽略万有引力用力时可忽略万有引力n有奖征集有奖征集：n为提高库仑实验的精确度，可采用哪些措施？为提高库仑实验的精确度，可采用哪些措施？练习1p两个半径相同的金属小球其球心间距两个半径相同的金属小球其球心间距r远远大于球远远大于球半径半径R，带电荷量之比为，带电荷量之比为1：7，两者相互接触后，两者相互接触后再放回原来位置上，则相互作用力可能为原来的再放回原来位置上，则相互作用力可能为原来的（）nA.4/7nB.3/7nC.9/7nD.16/7C D思维严密，考虑多种情况思维严密，考虑多种情况例2，P8p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50cm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+210-6C，求它们各自所受的库仑力，求它们各自所受的库仑力q1q3q2F1F2F三个点电荷的受力情况都相同，以三个点电荷的受力情况都相同，以q q3 3为例为例q q3 3受到大小相同的库仑力受到大小相同的库仑力F F1 1和和F F2 2方向沿方向沿q q1 1与与q q2 2连线的垂直平分线向外连线的垂直平分线向外练习2p若上若上题题中将点中将点电电荷荷q1和和q2变变成一根均匀成一根均匀带电带电直棒，直棒，带电带电量量为为（q1+q2），此棒），此棒对对q3的作用力方向如何的作用力方向如何？p任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的的例3p在一条直在一条直线线上有两个相距上有两个相距0.4m的点的点电电荷荷A、B，A带电带电荷量荷量为为+Q，B带电带电荷量荷量为为-9Q。现现引入第三个引入第三个点点电电荷荷C，恰好使三个点，恰好使三个点电电荷荷仅仅在静在静电电力作用下力作用下处处于平衡状于平衡状态态。则则C应带应带什么性什么性质质的的电电荷，荷，电电荷荷量量为为多少？多少？AB三个点电荷三个点电荷仅在静电力作用下仅在静电力作用下平衡规律平衡规律:三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大例4p光滑光滑绝缘绝缘水平面上水平面上带电带电小球小球A、B质质量分量分别为别为m1=2g，m2=1g，它，它们们的的电电荷量荷量q1=q2=10-7C。A球球带带正正电电，B球球带负电带负电。现现在水平恒力在水平恒力F1向右作用于向右作用于A球，球，这时这时A、B一起向右运一起向右运动动，且保持距离，且保持距离d=0.1m不不变变。试问试问：F1多大？它多大？它们们如何运如何运动动？F1AB注意力、电模型的类比、迁移！练习3p两小球用等两小球用等长长的的绝缘细线悬绝缘细线悬挂于同一点挂于同一点O，两小，两小球因球因带带同号同号电电荷而使球荷而使球b悬线竖悬线竖直地靠在直地靠在墙墙上，上，a球被推开一定角度而平衡。今令其失去部分球被推开一定角度而平衡。今令其失去部分电电量，量，结结果果角角变变小后又重新平衡，小后又重新平衡，则则关于关于悬线对悬线对a球的球的拉力大小拉力大小变变化情况化情况为为（）nA.一定增大一定增大nB.一定减小一定减小nC.一定不一定不变变nD.无法确定无法确定baOC练习4p在在竖竖直放置的半径直放置的半径为为R的光滑半的光滑半圆圆形形绝缘细绝缘细管的管的圆圆心心O处处放一点放一点电电荷。荷。现现将将质质量量为为m、电电荷量荷量为为+q的小球从半的小球从半圆圆的水平直径端点的水平直径端点A静止静止释释放，小球放，小球沿沿细细管滑到最低点管滑到最低点B时时，对对管壁恰好无管壁恰好无压压力，力，则则置置于于圆圆心心处处的点的点电电荷荷带带什么什么电电？电电量大小量大小为为多少？多少？OAB