高中物理選修3-1課件：第一章 第二節(jié) 《庫侖定律》

1、同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引。同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引。同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引。同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引。既然電荷之間存在相互作用，那么電荷既然電荷之間存在相互作用，那么電荷之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？影響兩點(diǎn)電荷間作用力的因素：影響兩點(diǎn)電荷間作用力的因素：距離和電荷量距離和電荷量 實(shí)驗(yàn)表明，電荷之間的作用力隨著電荷實(shí)驗(yàn)表明，電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。早在我國東漢時(shí)期人們就掌握了電荷間相互早在我國東漢時(shí)期人們就掌握了電荷間相互作用的定性

2、規(guī)律作用的定性規(guī)律,定量討論電荷間相互作用則是兩定量討論電荷間相互作用則是兩千年后的法國物理學(xué)家?guī)靵銮旰蟮姆▏锢韺W(xué)家?guī)靵?庫侖做了大量實(shí)驗(yàn)庫侖做了大量實(shí)驗(yàn),于于1785年得出了庫侖定律年得出了庫侖定律.庫庫侖侖扭扭秤秤庫侖的實(shí)驗(yàn)庫侖的實(shí)驗(yàn)庫倫做實(shí)驗(yàn)用的裝置庫倫做實(shí)驗(yàn)用的裝置叫做庫倫扭秤。如圖，細(xì)銀叫做庫倫扭秤。如圖，細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個(gè)帶電的金屬棒的一端是一個(gè)帶電的金屬小球小球A，另一端有一個(gè)不帶，另一端有一個(gè)不帶電的球與電的球與A球的重力平衡。球的重力平衡。當(dāng)把另一個(gè)帶電的小球當(dāng)把另一個(gè)帶電的小球C插插入容器并使它靠近入容器并使它靠近A時(shí)，時(shí)

3、，A和和C之間的作用力使懸絲扭之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。以比較力的大小。1、保持、保持A、C兩球的兩球的帶電量不變，改變帶電量不變，改變A、C之之間的距離間的距離r，記錄每次懸絲，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可以找到扭轉(zhuǎn)的角度，便可以找到力力F與距離與距離r的關(guān)系。的關(guān)系。2、保持、保持A、C兩球之兩球之間的距離間的距離r不變，改變不變，改變A、C的帶電量的帶電量q1和和q2，記錄每，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度,便可以便可以找到力找到力F與與q1和和q2的關(guān)系。的關(guān)系。1. F與與r有關(guān)有關(guān) 2. F與與q有關(guān)有關(guān) 庫侖的實(shí)驗(yàn)

4、庫侖的實(shí)驗(yàn)研究方法：研究方法：控制變量法控制變量法. .結(jié)論：保持兩球上的電量不變，改變兩球結(jié)論：保持兩球上的電量不變，改變兩球之間的距離之間的距離r，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中庫侖得出靜電力與，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中庫侖得出靜電力與距離的平方成反比，即距離的平方成反比，即 F1/r2結(jié)論：保持兩球間的距離不變，改變兩球結(jié)論：保持兩球間的距離不變，改變兩球的帶電量，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中庫侖得出靜電力與電的帶電量，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中庫侖得出靜電力與電量的乘積成正比，即量的乘積成正比，即 F q1q2庫侖定律庫侖定律內(nèi)容：內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作 用力，與它們的電荷量的乘積成正比，用力，與

5、它們的電荷量的乘積成正比， 與它們的距離的二次方成反比，作用與它們的距離的二次方成反比，作用 力的方向在它們的連線上。力的方向在它們的連線上。庫侖定律庫侖定律大?。捍笮。?22q qFkr 內(nèi)容：內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作 用力，與它們的電荷量的乘積成正比，用力，與它們的電荷量的乘積成正比， 與它們的距離的二次方成反比，作用與它們的距離的二次方成反比，作用 力的方向在它們的連線上。力的方向在它們的連線上。庫侖定律庫侖定律其中其中k叫靜電力常量：叫靜電力常量：k=9.0109 Nm2/C2 是由實(shí)驗(yàn)測定出來的是由實(shí)驗(yàn)測定出來的大?。捍笮。?22q qF

6、kr 內(nèi)容：內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作 用力，與它們的電荷量的乘積成正比，用力，與它們的電荷量的乘積成正比， 與它們的距離的二次方成反比，作用與它們的距離的二次方成反比，作用 力的方向在它們的連線上。力的方向在它們的連線上。庫侖定律庫侖定律電荷間相互作用力叫做電荷間相互作用力叫做靜電力靜電力或或庫侖力庫侖力.適用范圍：適用范圍：1.真空中；真空中； 2.點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷.其中其中k叫靜電力常量：叫靜電力常量：k=9.0109 Nm2/C2 是由實(shí)驗(yàn)測定出來的是由實(shí)驗(yàn)測定出來的大?。捍笮。?22q qFkr 內(nèi)容：內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作真空

7、中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作 用力，與它們的電荷量的乘積成正比，用力，與它們的電荷量的乘積成正比， 與它們的距離的二次方成反比，作用與它們的距離的二次方成反比，作用 力的方向在它們的連線上。力的方向在它們的連線上。點(diǎn)電荷是實(shí)際帶電體在一定條件下點(diǎn)電荷是實(shí)際帶電體在一定條件下的抽象，是為了簡化某些問題的討論而的抽象，是為了簡化某些問題的討論而引進(jìn)的一個(gè)理想化的模型。點(diǎn)電荷本身引進(jìn)的一個(gè)理想化的模型。點(diǎn)電荷本身的線度不一定很小，它所帶的電量也可的線度不一定很小，它所帶的電量也可以很大。點(diǎn)電荷這個(gè)概念與力學(xué)中的以很大。點(diǎn)電荷這個(gè)概念與力學(xué)中的“質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)”類似。類似。 點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷:典型例題典型例題例

8、例1 1 關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中正確的是關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中正確的是:A. 真正的點(diǎn)電荷是不存在的真正的點(diǎn)電荷是不存在的B. 點(diǎn)電荷是一種理想模型點(diǎn)電荷是一種理想模型C. 足夠小（如體積小于足夠?。ㄈ珞w積小于1）的電荷就是點(diǎn)）的電荷就是點(diǎn)電荷電荷D. 一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對(duì)所研它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對(duì)所研究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)典型例題典型例題例例1 1 關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中正確的是關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中正確的是:A. 真正的點(diǎn)電荷是不存在的真正的點(diǎn)電荷是不存在的B

9、. 點(diǎn)電荷是一種理想模型點(diǎn)電荷是一種理想模型C. 足夠?。ㄈ珞w積小于足夠?。ㄈ珞w積小于1）的電荷就是點(diǎn)）的電荷就是點(diǎn)電荷電荷D. 一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對(duì)所研它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對(duì)所研究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)如果存在兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷，那么每如果存在兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷，那么每個(gè)點(diǎn)電荷要受到什么力？個(gè)點(diǎn)電荷要受到什么力？如果存在兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷，那么每如果存在兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷，那么每個(gè)點(diǎn)電荷要受到什么力？個(gè)點(diǎn)電荷要受到什么力？兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不因第三個(gè)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作

10、用力不因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存在而有所改變。因此，兩個(gè)或點(diǎn)電荷的存在而有所改變。因此，兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)電荷的作用力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)電荷的作用力的矢量和。力的矢量和。【例例2 2】已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）是已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）是1.6710-27kg，電子的質(zhì)量是電子的質(zhì)量是9.110-31kg，在氫原子內(nèi)它們之間，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為的最短距離為5.310-11m。試比較氫核與核外電。試比較氫核與核外電子之間的庫倫力和萬有引力。子之間的庫倫力和萬有引力。【例例2 2】已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）是已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）是1.67

11、10-27kg，電子的質(zhì)量是電子的質(zhì)量是9.110-31kg，在氫原子內(nèi)它們之間，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為的最短距離為5.310-11m。試比較氫核與核外電。試比較氫核與核外電子之間的庫倫力和萬有引力。子之間的庫倫力和萬有引力?！纠? 2】已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）是已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）是1.6710-27kg，電子的質(zhì)量是電子的質(zhì)量是9.110-31kg，在氫原子內(nèi)它們之間，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為的最短距離為5.310-11m。試比較氫核與核外電。試比較氫核與核外電子之間的庫倫力和萬有引力。子之間的庫倫力和萬有引力。從例題可以從例題可以看出：電子和質(zhì)子看出：電子和質(zhì)子的靜電力是它們間的靜電

12、力是它們間萬有引力的萬有引力的2.31039倍。正因倍。正因如此，以后在研究如此，以后在研究帶電微粒間相互作帶電微粒間相互作用時(shí)，經(jīng)常忽略萬用時(shí)，經(jīng)常忽略萬有引力。有引力。【例例2 2】已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）是已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）是1.6710-27kg，電子的質(zhì)量是電子的質(zhì)量是9.110-31kg，在氫原子內(nèi)它們之間，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為的最短距離為5.310-11m。試比較氫核與核外電。試比較氫核與核外電子之間的庫倫力和萬有引力。子之間的庫倫力和萬有引力。庫侖定律庫侖定律和萬有引力定律和萬有引力定律都遵從平方反比都遵從平方反比規(guī)律，人們至今規(guī)律，人們至今還不能說明它們還不能說明它們的這種相

13、似性，的這種相似性，物理學(xué)家還在繼物理學(xué)家還在繼續(xù)研究。續(xù)研究。【例例3 3】真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長邊長50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是荷都是+210-6C，求它們所受的庫倫力。，求它們所受的庫倫力?！纠? 3】真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長邊長50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是荷都是+210-6C，求它們所受的庫倫力。，求它們所受的庫倫力。 【例例4 4】下列說法中正確的是：下列說法中正確的是： A. 點(diǎn)電荷就是體積很小的電荷點(diǎn)電荷就是體積很小的電荷 B. 點(diǎn)電荷就是體積和帶電量都很小的點(diǎn)電荷就是體積和帶電量都很小的帶電體帶電體 C. 根據(jù)根據(jù) 可知，當(dāng)可知，當(dāng)r0