高中物理人教选修3课件-库仑定律.ppt

1、2库库 仑仑 定定 律律 第一章第一章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业8易错案例剖析易错案例剖析6课堂知识构建课堂知识构建7学习目标定位学习目标定位知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求解掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求解有关问题有关问题通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性多样性与统一性课堂情景切入课堂情景切入我们知道同种电荷

2、相互排斥，异种电荷相互吸引，那么电我们知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，那么电荷之间相互作用力的大小决定于哪些因素呢？荷之间相互作用力的大小决定于哪些因素呢？知识自主梳理知识自主梳理探究影响电荷间相互作用力的因素探究影响电荷间相互作用力的因素mgtan 变大变大变小变小实验实验操作操作保持电荷量不变，改变悬保持电荷量不变，改变悬点位置，从而改变小球间点位置，从而改变小球间距距r，观察夹角，观察夹角变化情况变化情况保持悬点位置不变，改变保持悬点位置不变，改变小球带电量小球带电量q，观察夹角，观察夹角变化情况变化情况实验实验现象现象r变大，变大，_r变小，变小，_q变大，变大，_q变小，变小

3、，_实验实验结论结论电荷间的作用力与电荷间的作用力与_有关，与有关，与_有关有关变小变小变大变大变大变大变小变小距离距离电荷量电荷量库仑定律库仑定律1库仑力库仑力电荷间的电荷间的_，也叫做静电力。，也叫做静电力。2点电荷点电荷(1)点电荷是只有电荷量，没有点电荷是只有电荷量，没有_的理想化的模的理想化的模型，类似于力学中的型，类似于力学中的_，实际并不存在。，实际并不存在。(2)特点特点带电体间的距离比它们自身的大小带电体间的距离比它们自身的大小_；带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷间的带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷间的_ 的影响可以忽略。的影响可以忽略。相互作用力相互作用力大小、

4、形状大小、形状质点质点大得多大得多作用力作用力3库仑定律库仑定律(1)内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F的大小，的大小，与它们的电荷量与它们的电荷量q1、q2的的_成正比，与它们的距离成正比，与它们的距离r的的_成反比，作用力的方向在它们的成反比，作用力的方向在它们的_上。上。(2)表达式：表达式：F_，其中静电力常量，其中静电力常量k_Nm2/C2。方向：在两点电荷的连线上，同种电荷方向：在两点电荷的连线上，同种电荷_，异种，异种电荷电荷_。(3)适用范围：适用范围：_。乘积乘积二次方二次方连线连线9.0109相斥相斥相吸相吸真空中的点电荷真空中的

5、点电荷1实验装置实验装置库仑扭秤库仑扭秤(如图所示如图所示)库仑的实验库仑的实验2实验步骤实验步骤(1)改变改变A和和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力可找出力F与与_的关系。的关系。(2)改变改变A和和C的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力可找出力F与与_之间的关系。之间的关系。距离距离r电荷量电荷量qFq1q2 重点难点突破重点难点突破一、对点电荷的理解一、对点电荷的理解1点电荷是理想化的物理模型点电荷是理想化的物理模型点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类点电荷是只有电荷量，没

6、有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。似于力学中的质点，实际中并不存在。2带电体看成点电荷的条件带电体看成点电荷的条件(1)一个带电体能否看成点电荷，要看它本身的线度是否比一个带电体能否看成点电荷，要看它本身的线度是否比它们之间的距离小得多。即使是比较大的带电体，只要它们之它们之间的距离小得多。即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。间的距离足够大，也可以视为点电荷。(2)带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，还与问题所要求的精度有关。在测量精度要求的范围内，带电还与问题所要求的精度有关

7、。在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷。就可以看成点电荷。特别提醒特别提醒(1)从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时，完全可以把它们视为点电荷。时，完全可以把它们视为点电荷。(2)带电的物体能否看成点电荷，有时还要考虑带电体的电带电的物体能否看成点电荷，有时还要考虑带电体的电荷分布情况。荷分布情况。(河南省中原名校联考河南省中原名校联考20142015学年高二上学期学年高二上学期)关于点关于点电荷，下列说法正确的是电荷，下列说法正确的是()A

8、只有体积很小的带电体才可以看做点电荷只有体积很小的带电体才可以看做点电荷B只有球形带电体才可以看做点电荷只有球形带电体才可以看做点电荷C一切带电体都可以看做点电荷一切带电体都可以看做点电荷D带电体能否被看做点电荷既不取决于带电体大小，也带电体能否被看做点电荷既不取决于带电体大小，也不取决于带电体的形状不取决于带电体的形状答案：答案：D解析：解析：当带电体的大小和形状对它们间相互作用力的影响当带电体的大小和形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，带电体能否看作点电荷可忽略时，这个带电体可看作点电荷，带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定，与自身大小形状无具体关系，是由研

9、究问题的性质决定，与自身大小形状无具体关系，D正正确。确。二、对库仑定律的理解二、对库仑定律的理解1库仑定律的适用条件库仑定律的适用条件(1)真空中；真空中；(2)点电荷。点电荷。以上两个条件是理想化的，在空气中也近似成立。以上两个条件是理想化的，在空气中也近似成立。2k值的确定值的确定库仑定律中的静电力常量库仑定律中的静电力常量k，只有在公式中的各量都采用，只有在公式中的各量都采用国际单位时，才可以取国际单位时，才可以取k9.0109Nm2/C2。3静电力的确定方法静电力的确定方法静电力的大小计算和方向判断一般分开进行。静电力的大小计算和方向判断一般分开进行。(1)大小计算：利用库仑定律计算

10、大小时，不必将表示电性大小计算：利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可。的绝对值即可。(2)方向判断：利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引方向判断：利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断。来判断。4多个点电荷的静电力叠加多个点电荷的静电力叠加对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力等于其他点电荷分别单独存在时对该电荷的作用力的矢量电力等于其他点电荷分别单独存在时对该电荷的作用力的矢量和。和。5库仑力是库仑力是“性质力性质力”库仑力是电荷之间的一种相互

11、作用力，具有自己的特性，库仑力是电荷之间的一种相互作用力，具有自己的特性，与重力、弹力、摩擦力一样是一种与重力、弹力、摩擦力一样是一种“性质力性质力”。同样具有力的。同样具有力的共性，例如两个点电荷之间的相互作用力也遵守牛顿第三定共性，例如两个点电荷之间的相互作用力也遵守牛顿第三定律律大小相等、方向相反、作用在同一直线上。在实际应用大小相等、方向相反、作用在同一直线上。在实际应用时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉，对物体的平衡或运时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉，对物体的平衡或运动起着独立的作用。动起着独立的作用。如图所示，可视为点电荷的小物体如图所示，可视为点电荷的小物体A、B分别带负

12、电和正分别带负电和正电，电，B固定，其正下方的固定，其正下方的A静止在绝缘斜面上，则静止在绝缘斜面上，则A受力个数受力个数可能为可能为()A2 B3C4 D5答案：答案：AC解析：解析：小物体小物体A必定受到两个力作用，即重力和必定受到两个力作用，即重力和B对它的对它的库仑力，这两个力方向相反，若两者恰好相等，则库仑力，这两个力方向相反，若两者恰好相等，则A应只受这应只受这两个力作用。若向上的库仑力小于两个力作用。若向上的库仑力小于A的重力，则的重力，则A还将受到斜还将受到斜面的支持力，这三个力不能平衡，用假设法可得面的支持力，这三个力不能平衡，用假设法可得A必定也受到必定也受到了斜面的静摩擦

13、力，所以了斜面的静摩擦力，所以A受到的力可能是受到的力可能是2个，也可能是个，也可能是4个，个，选选A、C。三、库仑定律与万有引力定律的比较三、库仑定律与万有引力定律的比较定律定律共同点共同点区别区别影响大小的影响大小的因素因素万有引万有引力定律力定律库仑定库仑定律律都与距离都与距离的平方成反的平方成反比比都有一个都有一个常量常量与两个物体质量与两个物体质量有关，只有引力有关，只有引力m1、m2、r与两个物体电荷与两个物体电荷量有关，有引量有关，有引力，也有斥力力，也有斥力q1、q2、r特别提醒特别提醒(1)库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要

14、分别分析。力分析时要分别分析。(2)库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和谐美和多样美。谐美和多样美。考点题型设计考点题型设计两个相同的金属小球，带电量之比为两个相同的金属小球，带电量之比为1 7，相，相距为距为r(r远大于小球半径远大于小球半径)，两者相互接触后再放回原来的位置，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的上，则它们间的库仑力可能为原来的()库仑定律公式的应用库仑定律公式的应用答案：答案：CD点评：点评：解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)两金属小球所带电性可能相同，也可能相反。

15、两金属小球所带电性可能相同，也可能相反。(2)两相同金属小球接触后平分总电量。两相同金属小球接触后平分总电量。(广西桂林十八中广西桂林十八中20142015学年高二上学期检测学年高二上学期检测)要使真要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中倍，下列方法中可行的是可行的是()A每个点电荷的带电荷量都增大到原来的每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间倍，电荷间的距离不变的距离不变B保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的增大到原来的2倍倍答案：答案：A两个可自由移动的点

16、电荷分别放在两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，两处，如图所示，如图所示，A处电荷带正电处电荷带正电Q1，B处电荷带负电处电荷带负电Q2，且，且Q24Q1，另取一个可以自由移动的点电荷，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在直线，放在直线AB上，欲上，欲使整个系统处于平衡状态，则使整个系统处于平衡状态，则()AQ3为负电荷，且放于为负电荷，且放于A左方左方BQ3为负电荷，且放于为负电荷，且放于B右方右方CQ3为正电荷，且放于为正电荷，且放于A与与B之间之间DQ3为正电荷，且放于为正电荷，且放于B右方右方电荷的平衡问题电荷的平衡问题答案：答案：A点评：点评：三个带电体在一条直线上，都在静电

17、力作用下处于三个带电体在一条直线上，都在静电力作用下处于平衡状态，它们遵循的规律是：中间的电荷与两边的电荷电性平衡状态，它们遵循的规律是：中间的电荷与两边的电荷电性相反，两边电荷电性相同，中间电荷量最小，即相反，两边电荷电性相同，中间电荷量最小，即“两同夹一两同夹一异，两大夹一小。异，两大夹一小。”(沈阳市沈阳市20142015学年高二上学期期末学年高二上学期期末)如图所示，大小如图所示，大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球可以忽略不计的带有同种电荷的小球A和和B相互排斥，静止时相互排斥，静止时绝缘细线与竖直方向的夹角分别为绝缘细线与竖直方向的夹角分别为和和，且，且，两小球在同，两小球在同一水

18、平线上，由此可知一水平线上，由此可知()AB球受到的库仑力较大，电荷量较大球受到的库仑力较大，电荷量较大BB球的质量较大球的质量较大CB球受到的拉力较大球受到的拉力较大D两球接触后，再处于静止状态时，两球仍位于同一高两球接触后，再处于静止状态时，两球仍位于同一高度，悬线的偏角度，悬线的偏角、仍满足仍满足答案：答案：D用干燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦一用干燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦一下，然后将两张塑料片靠近发现它们相互排斥下，然后将两张塑料片靠近发现它们相互排斥(如图如图)。通过此现象说明摩擦后的透明塑料片之间的相互作用力不通过此现象说明摩擦后的透明塑料片之间的相互作用力不是万有引力，

19、试叙述你的理由。是万有引力，试叙述你的理由。开放开放探究探究解析：解析：理由一：透明塑料片互相排斥，而万有引力使物体理由一：透明塑料片互相排斥，而万有引力使物体相互吸引，显然这种排斥力不是万有引力。相互吸引，显然这种排斥力不是万有引力。理由二：象透明塑料片这样质量小的物体之间存在的万有理由二：象透明塑料片这样质量小的物体之间存在的万有引力很小，我们一般无法明显观察到明显的受力情况。而摩擦引力很小，我们一般无法明显观察到明显的受力情况。而摩擦后的塑料片之间的相互作用力可以明显观察到，显然不是万有后的塑料片之间的相互作用力可以明显观察到，显然不是万有引力。引力。理由三：这种力的存在和大小取决于透明

20、塑料片是否受到理由三：这种力的存在和大小取决于透明塑料片是否受到摩擦，万有引力与是否摩擦无关，因此这种力不是万有引力。摩擦，万有引力与是否摩擦无关，因此这种力不是万有引力。宇航员在探测某星球时有如下发现：宇航员在探测某星球时有如下发现：(1)该星球带负电，而且带电均匀；该星球带负电，而且带电均匀；(2)该星球表面没有大气；该星球表面没有大气；(3)在一次实验中，宇航员将一个带电小球在一次实验中，宇航员将一个带电小球(小球的带电量小球的带电量远小于星球的带电量远小于星球的带电量)置于离星球表面某一高度处无初速释置于离星球表面某一高度处无初速释放，带电小球恰好能处于悬浮状态。放，带电小球恰好能处于

21、悬浮状态。则根据以上信息可以推断则根据以上信息可以推断()A小球一定带正电小球一定带正电B小球一定带负电小球一定带负电C只改变小球的电荷量，从原高度无初速释放后，小球只改变小球的电荷量，从原高度无初速释放后，小球仍将处于悬浮状态仍将处于悬浮状态D只改变小球离星球表面的高度，无初速释放后，小球只改变小球离星球表面的高度，无初速释放后，小球仍将处于悬浮状态仍将处于悬浮状态答案：答案：BD易错案例剖析易错案例剖析易错点：易错点：对物理定律理解不透导致错误对物理定律理解不透导致错误案例：案例：如图所示，两个质量均为如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳的完全相同的金属球壳a与与b，壳层的厚度和质

22、量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支，壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为座上，两球心间的距离为l，为球半径的，为球半径的3倍。若使它们带上等倍。若使它们带上等量异种电荷，两球电量的绝对值均为量异种电荷，两球电量的绝对值均为Q，那么，那么，a、b两球之间两球之间的万有引力的万有引力F引引、库仑力、库仑力F库库分别为分别为()易错分析：易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：本题易错选项及错误原因分析如下：易错选项易错选项错误原因错误原因A项项误认为两球质量分布均匀，可以看做质点和误认为两球质量分布均匀，可以看做质点和点电荷，故根据万有引力定律、库仑定律，点电荷

23、，故根据万有引力定律、库仑定律，题目所给选项中题目所给选项中A正确。正确。B项项误认为两球距离太近，它们不能看做点电荷误认为两球距离太近，它们不能看做点电荷及质点，万有引力定律、库仑定律对该题都及质点，万有引力定律、库仑定律对该题都不适用。不适用。正确解答：正确解答：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离虽然两球心间的距离l只有半径的只有半径的3倍，但由于壳层的厚度和质倍，但由于壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点。因此，可量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点。因此，可以应用万有引力定律。对于以应用万有引力定律。对于a、b两带电球壳，由于两球心间的两带电球壳，由于两球心间的距离距离l只有半径的只有半径的3倍，不能看成点电荷，不满足库仑定律的适倍，不能看成点电荷，不满足库仑定律的适用条件，故用条件，故D正确。正确。正确答案：正确答案：D课堂知识构建课堂知识构建课课 时时 作作 业业（点此链接）（点此链接）