1、第一章第一章 静电场静电场第二节第二节 库伦定律库伦定律1 本节课件设计是在上节课电荷间本节课件设计是在上节课电荷间存在相互作用基础上，利用实验教学，存在相互作用基础上，利用实验教学，让学生探究影响电荷间相互作用力的让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，定性定量概括电荷间的作用规因素，定性定量概括电荷间的作用规律即库仑定律。库仑扭秤实验对检验律即库仑定律。库仑扭秤实验对检验库仑定律具有重要意义，教学过程中库仑定律具有重要意义，教学过程中可利用模型或动画等来介绍，并且可可利用模型或动画等来介绍，并且可联系类比万有引力章节中的卡文迪许联系类比万有引力章节中的卡文迪许扭秤的放大思想，对扭秤装置有更好
2、扭秤的放大思想，对扭秤装置有更好的理解应用。在教学中同样还应渗透的理解应用。在教学中同样还应渗透物理学方法的教育，运用理想化模型物理学方法的教育，运用理想化模型方法，突出主要因素，忽略次要因素，方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型抽象出物理模型点电荷。点电荷。21掌握库仑定律，要求知道点电荷的概掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量。知道静电力常量。2会用库仑定律的公式进行有关的计算。会用库仑定律的公式进行有关的计算。3知道库仑扭秤的实验原理。知道库仑扭秤的实验原理。重点：掌握库仑定律。重点：掌握库仑定
3、律。难点：会用库仑定律的公式进行有关的计难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算算。3通过一个带电气球吸引肥皂泡的视频，引起学生对本通过一个带电气球吸引肥皂泡的视频，引起学生对本节课课堂学习的兴趣。节课课堂学习的兴趣。4同种电荷相互排斥，异种电同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引荷相互吸引 既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作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？用力的大小决定于那些因素呢？1.1.可能跟电荷所带电荷量有关；可能跟电荷所带电荷量有关；2.2.可能与两个电荷间的距离有关。可能与两个电荷间的距离有关。5如何探究影响电荷间相互作用力的因素？如何探
4、究影响电荷间相互作用力的因素？利用动画进行探究影响电荷间相互作用的因素利用动画进行探究影响电荷间相互作用的因素67库仑扭秤实验库仑扭秤实验操作方法操作方法:力矩平衡（静电力力矩力矩平衡（静电力力矩金属细丝扭转力矩）金属细丝扭转力矩）设计思想：控制变量法设计思想：控制变量法库仑扭秤库仑扭秤库仑库仑思想方法：放大、转化思想方法：放大、转化观察库伦扭秤实验观察库伦扭秤实验89库仑定律库仑定律1.内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它内容：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，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
5、方向在它们的连线上。作用力的方向在它们的连线上。2.大小：大小：122q qFkr 3.方向：在两点电荷的连线上方向：在两点电荷的连线上,同种电荷相斥同种电荷相斥,异种电荷相吸。异种电荷相吸。(k为静电力常量：为静电力常量：k=9.0109 Nm2/C2。计算大小时只将。计算大小时只将电荷量的绝对值代入电荷量的绝对值代入)4.适用条件：真空、静止的点电荷。适用条件：真空、静止的点电荷。(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)10AD111.两个相同的金属小球两个相同的金属小球，带电量之比为，带电量之比为 1 7，相距，相距为为 r (r 远大于小
6、球半径远大于小球半径)，两者相互接触后再放回原，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来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的()CD12 2.在你学过的物理概念中，哪一个概念在你学过的物理概念中，哪一个概念与与“点电荷点电荷”类似？类似？1.库仑定律中的库仑定律中的“点电荷点电荷”应该怎样理应该怎样理解？是不是带电体的体积足够小，就可以看解？是不是带电体的体积足够小，就可以看成点电荷？成点电荷？131.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，类似于点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的力学
7、中的“质点质点”，实际中并不存在。，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它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，只要它们之间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。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，还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，带电体与问题所要求的精度有关。在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大
8、小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就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。可以看成点电荷。141.从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时，完全可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。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。电荷分布情况。3.“静止静止”的理解：两个静止的电荷，或者一个电荷静止的理解：两个静止的电荷，或者一个电荷静止而另一个电荷运动的情况，例如而另一个电荷运动的情况，例如:原子核外电子绕核运动原子核外电子绕核运动时时,核对电
9、子的力同样遵循库仑定律。核对电子的力同样遵循库仑定律。15 例例2.关于点电荷的下列说法中正确的是（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真正的点电荷是不存在的 B.点电荷是一种理想模型点电荷是一种理想模型 C.足够小的电荷就是点电荷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否可以忽略不计ABD16B 任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的；任任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的；任意
10、两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律，用矢量求和法求意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律，用矢量求和法求合力。注意，此时金属球不能看成点电荷。合力。注意，此时金属球不能看成点电荷。17库仑定律与万有引力定律的比较定律定律公式公式公式适公式适用范围用范围共同点共同点不同点不同点影响大小影响大小 的因素的因素库仑库仑定律定律221rQQkF 与两个物体与两个物体质量有关，质量有关，只有引力只有引力都与距都与距离的平方离的平方成反比成反比都有一都有一个常数个常数万有引万有引力定律力定律2rMmGF 点电点电荷荷质点质点与两个物体电与两个物体电量有关，有引量有关，有引力，也有斥力力，也有斥力Q1、Q2、
11、rM、m、r 1.库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析。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。18解：质子与电子之间的库仑力解：质子与电子之间的库仑力 F F电电为为122q qFkr电19 2911 2(1.6 10)9.0 10N(5.3 10)88.2 10N例例3.已知氢核（质子）的质量是已知氢核（质子）的质量是 1.671027 kg，电子的质量，电子的质量是是 9.11031 kg 距离为距离为 5.31011 m。
12、试比较电子和质子间的。试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。静电引力和万有引力。质子与电子之间的万有引力质子与电子之间的万有引力 F F引引 为为122m mFGr引31271111 29.1 101.67 106.67 10N(5.3 10)473.6 10N库仑力与万有引力库仑力与万有引力 的比值为的比值为392.3 10FF电引你有什么发现？你有什么发现？191.对于一般的带电体对于一般的带电体,静电力也比万有引力大得多静电力也比万有引力大得多,因此研因此研究两个带电体间的相互作用时也忽略万有引力。但一般带究两个带电体间的相互作用时也忽略万有引力。但一般带电体受到的重力是它和巨大地球之
13、间的万有引力电体受到的重力是它和巨大地球之间的万有引力,通常都比通常都比较大较大,所以就不能忽略。所以就不能忽略。2.基本粒子像电子、质子、原子核等基本粒子像电子、质子、原子核等,因为其本身质量非因为其本身质量非常小常小,即使与地球之间的万有引力也很小即使与地球之间的万有引力也很小,所以基本粒子受所以基本粒子受到重力往往也很小到重力往往也很小,所以基本粒子所受重力往往可忽略不计。所以基本粒子所受重力往往可忽略不计。20 当多个带电体同时存在时当多个带电体同时存在时,每两个带电体间的库每两个带电体间的库仑力仍遵守库仑定律。某一带电体同时受到多个库仑仑力仍遵守库仑定律。某一带电体同时受到多个库仑力
14、作用时力作用时,可利用力的平行四边形定则求出合力。可利用力的平行四边形定则求出合力。多个带电体的库仑力求解多个带电体的库仑力求解21例例4.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 的等边的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2106 C,求它求它们所受的库仑力。们所受的库仑力。解：解：q3 共受共受 F1 和和 F2 两个力的作用，两个力的作用，q1=q2=q3=q，相互间，相互间的距离的距离 r 都相同都相同,所以所以26 212229.0(2 10)N 0.144 N0.5qFFkr 根据平行四边形定则，合力
15、是根据平行四边形定则，合力是:12cos300.25 NFF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。F1F2F3q1q2q3+22F1abc+-F2F3F4+3.如图所示如图所示,三个完全相同的金属小球三个完全相同的金属小球 a、b、c 位于等边三位于等边三角形的三个顶点上。角形的三个顶点上。a 和和 c 带正电带正电,b 带负电带负电,a 所带电荷量所带电荷量的大小比的大小比 b 的小。已知的小。已知 c 受到受到 a 和和 b 的静电力的合力可用图的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示中四条有向线段中的一条来表示,它应是它应是 ()
16、A.F1 B.F2 C.F3 D.F4B23例例5.如图所示，三个点电荷如图所示，三个点电荷 q1、q2、q3 ，固定在一直线上，固定在一直线上，q2 与与 q3 之间的距离为之间的距离为 q1 与与 q2 之间的之间的 2 倍倍，每个点电荷所受静电，每个点电荷所受静电力的合力均为零力的合力均为零，由此可以判定，由此可以判定，三个点电荷的电荷量之比，三个点电荷的电荷量之比 q1：q2：q3 为（为（）A.9:4:36 B.9:4:36 C.3:2:6 D.3:2:6q1q3q2三个自由的点电荷只受库仑力的平衡规律：三个自由的点电荷只受库仑力的平衡规律：两同夹异、两大夹小、近小远大两同夹异、两大
17、夹小、近小远大A24251.两个可自由移动的点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，如图所示所示，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 Q2 4 Q1，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，欲使整个系统处于平衡状态，则上，欲使整个系统处于平衡状态，则 ()A.Q3 为负电荷，且放于为负电荷，且放于 A 左方左方 B.Q3 为负电荷，且放于为负电荷，且放于 B 右方右方 C.Q3 为正电荷，且放于为正电荷，且放于 A 与与 B 之间之间 D.Q3 为正电荷，且放于为正电荷，且放于 B 右方右方A26AC27
