靜電力庫侖定律(第課時

1、 庫倫定律1、自然界有幾種電荷，如何使物體帶電？知識回顧：2、如何檢測物體是否帶電？3、電荷的多少用什么表示？設(shè)問二：那么帶電體相互吸引和排斥的力有多大？猜想一下帶電體間的作用力與哪些因素有關(guān)呢？同種電荷相斥、異種電荷相吸 影響因素可能為:電荷量，兩電荷間的距離，帶電體形狀 、大小，環(huán)境，質(zhì)量等簡單著手研究思想真空點電荷帶電體的形狀和大小對相互作用力的大小可以忽略，那么帶電體可以看作一個點，稱為點電荷。理想化模型電荷間作用力的大小與距離、電量的關(guān)系保持電量Q不變, F與距離r有什么關(guān)系?探究:作用力F隨距離r的增大而減小，隨距離r的減小而增大。保持距離r不變, F與電量Q有什么關(guān)系?作用力F隨

2、電量Q的減小而減小，隨電量Q的增大而增大。庫 侖 扭 秤 實 驗早在我國東漢時期人早在我國東漢時期人們就掌握了電荷間相們就掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律互作用的定性規(guī)律,定定量討論電荷間相互作量討論電荷間相互作用則是兩千年后的用則是兩千年后的法法國物理學家?guī)靵鰢锢韺W家?guī)靵?庫侖庫侖做了大量實驗做了大量實驗,于于1785年得出了庫侖定律年得出了庫侖定律.庫侖(Coulomb 17361806): 法國物理學家；1785年，庫侖定律1.庫侖做實驗的裝置庫侖扭秤.操作方法:力矩平衡：靜電力力矩金屬細絲扭轉(zhuǎn)力矩. 思想方法：放大、轉(zhuǎn)化設(shè)計思想：控制變量法控制1、內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作

3、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,作用力的方向在它們的連線上.2、大?。弘姾砷g相互作用的力F叫做靜電力或庫侖力.K:靜電力常量k=9.0109Nm2/C2221rqqkF 對庫侖定律的理解1、真空 (空氣中可近似成立) 靜止的 兩點電荷的連線上（同性相斥,異性相吸）同種電荷異種電荷電荷間相互作用力叫做靜電力或庫侖力.根據(jù) 可知，當r 0 時，F(xiàn) ？122q qFkr 思思考考庫侖定律與萬有引力定律的比較：定律公式公式適用范圍共同點不同點影響大小的因素庫侖定律221rQQkF 2rMmGF 與兩個物體質(zhì)量有關(guān)，只有引力。都與距離的平方成反比。都有一個常數(shù)。萬有引力定律

4、點電荷質(zhì)點與兩個物體電量有關(guān)，有引力，也有斥力。Q1、Q2、rM、m、r兩個放在絕緣上的相同金屬球A、B，相距d，球的半徑比d小得多，分別帶有電荷3q和q，A球受到的庫侖引力大小為F。（1）B球受到的庫侖引力為。（2）若保持球A、B的電荷量不變，電荷間的距離增大為原來的2倍，電荷間的作用力為_.（3）若保持球A、B間距離不變，電荷量都增大為原來的2倍，電荷間的作用力為_。（4）現(xiàn)將這兩個金屬球接觸，然后仍放回原處，則電荷間的作用力將變?yōu)開引力或斥力）大小為_。FF/44F斥力F/3解：質(zhì)子與電子之間的庫侖力 F電為221rqqkF 電電N)103 . 5()106 . 1 (100 . 921

5、12199 N102 . 88 例2 試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力已知電子的質(zhì)量m1=9.1010-31kg，質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.6710-27kg電子和質(zhì)子的電荷量都是1.6010-19C距離是5.310-11m質(zhì)子與電子之間的萬有引力 F 引 為221rmmGF 引引N)103 . 5(1067. 1101 . 91067. 6211273111 N106 . 347 電子和質(zhì)子的靜電引力遠大于它們間萬有引力。研究帶電微粒間相互作用時，經(jīng)常忽略萬有引力.庫侖力與萬有引力 的比值為39103 . 2引引電電FFePr例題例題3：三個點電荷呈三角形分布，：三個點電荷呈三角形分布，q1

6、=-6.0010-9C，q2=5.0010-9C，q3=-2.0010-9C，它們之間的距離，它們之間的距離和位置如圖所示。求和位置如圖所示。求q3所受靜電力所受靜電力的大小和方向。的大小和方向。+q2q15m3m4mq3F13F2337o正交分解正交分解FxFyF解：解：9999121322136.00 102.00 109.0 104.32 105.00q qFkNNrF13正交分解正交分解x:yxy:0913cos373.45 10FN0913sin372.60 10FN9999232322235.00 102.00 109.0 105.63 104.00q qFkNNr9993.45

7、105.63 102.18 10 xFNNN 92.60 10yFN方向為方向為x軸負方向軸負方向2293.39 10 xyFFFN992.60 10tan1.192.18 10yxFF 0130q3受到的靜電力的方向與受到的靜電力的方向與x軸的正方向成軸的正方向成 課堂訓練課堂訓練 1 1、關(guān)于點電荷的下列說法中正確的是：、關(guān)于點電荷的下列說法中正確的是： A .A .真正的點電荷是不存在的真正的點電荷是不存在的 B .B .點電荷是一種理想模型點電荷是一種理想模型 C .C .足夠小的電荷就是點電荷足夠小的電荷就是點電荷 D .D .一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的一個帶電體能否看成點

8、電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計的問題的影響是否可以忽略不計A B D 課堂訓練課堂訓練 2 2、兩個半徑為、兩個半徑為0.3m0.3m的金屬球，球心相距的金屬球，球心相距10m10m放置，當他們都帶放置，當他們都帶1.51.510105 5 C C的正電時，相互的正電時，相互作用力大小為作用力大小為F F1 1 ，當它們分別帶，當它們分別帶+1.5+1.510105 5 C C和和1.51.510105 5 C C的電量時，相互作用力大小為的電量時，相互作用力大小為F F2 2 , , 則（則（ ） A

9、AF F1 1 = F = F2 2 B BF F1 1 F F2 2 C CF F1 1 F F2 2 D D無法判斷無法判斷 A 小結(jié)：在應用庫侖定律求電荷間的相互作用力時，電荷量的正負號不要代入公式進行計算，只用它們的絕對值進行計算，方向另外說明。3 3、有兩個半徑為、有兩個半徑為r r的帶電金屬球中心相距為的帶電金屬球中心相距為L(L=4r), L(L=4r), 對于它對于它們之間的靜電作用力（設(shè)每次各球帶電量絕對值相同）們之間的靜電作用力（設(shè)每次各球帶電量絕對值相同）( ( ) ) A. A. 帶同種電荷時大于帶異種電荷時帶同種電荷時大于帶異種電荷時 B. B. 帶異種電荷時大于帶同

10、種電荷時帶異種電荷時大于帶同種電荷時 C. C. 帶等量負電荷時大于帶等量正電荷時帶等量負電荷時大于帶等量正電荷時 D. D. 大小與帶電性質(zhì)無關(guān)，只取決于電量大小與帶電性質(zhì)無關(guān)，只取決于電量QQL=4rB課堂訓練課堂訓練4 4、 三個相同的金屬小球三個相同的金屬小球a a、b b和和c c，原來，原來c c不不帶電，而帶電，而a a和和b b帶等量異種電荷，相隔一定帶等量異種電荷，相隔一定距離放置，距離放置，a a、b b之間的靜電力為之間的靜電力為F F ?，F(xiàn)將?，F(xiàn)將c c球分別與球分別與a a、b b接觸后拿開，則接觸后拿開，則a a、b b之間的之間的靜電力將變?yōu)椋o電力將變?yōu)椋?）。

11、）。 A AF/2 BF/2 BF/4 F/4 C CF/8 DF/8 D3F/83F/8C例題例題3：A、B兩個點電荷，相距為兩個點電荷，相距為r，A帶有帶有9Q的正電荷，的正電荷，B帶有帶有4Q的正電荷。如果的正電荷。如果A和和B固定，應如何放置第三個點電荷固定，應如何放置第三個點電荷qC，才能使此電荷處于平衡狀態(tài)？（指出電性和位置）才能使此電荷處于平衡狀態(tài)？（指出電性和位置）AB9Q4Q解析：由點電荷解析：由點電荷qc受力平衡分析可知受力平衡分析可知qc應放在應放在AB連線之間，連線之間，qc是正電荷或負電荷都可以。是正電荷或負電荷都可以。29ACACQqFkr24()BCACQqFkr

12、rACBCFFA、B對對C的靜電力分別為：的靜電力分別為：由平衡條件：由平衡條件：解得：解得：35ACrrqcC思考：如果思考：如果B是帶負電，那么是帶負電，那么qc的電性和位置又是如何？的電性和位置又是如何？例題例題4:有有AB兩個帶正電的小球兩個帶正電的小球,電荷量分別為電荷量分別為Q和和9Q,在真空中相在真空中相距距L,如果引入第三個小球如果引入第三個小球C,恰好使得恰好使得3個小球只在相互的靜電力個小球只在相互的靜電力作用下都處于平衡狀態(tài)作用下都處于平衡狀態(tài),第三個小球應帶何種電荷第三個小球應帶何種電荷,應放在何處應放在何處,電電荷量又是多少荷量又是多少?ABQ9QqcC解析：每個帶電

13、小球都受到另外兩個小球的庫侖力作用，且都要解析：每個帶電小球都受到另外兩個小球的庫侖力作用，且都要處于平衡狀態(tài)，由受力分析可知小球處于平衡狀態(tài)，由受力分析可知小球C應放在應放在AB連線之間，且應連線之間，且應帶負電荷。帶負電荷。由由C受力平衡受力平衡FAC=FBC有：有：229()CCACACQqQqkkrLr14ACrL解得：解得：2229CACQqQkkLr由由A受力平衡受力平衡FBA=FCA有：有：916CqQ解得：解得：所以第三個小球所以第三個小球C應放在應放在AB連線之間距連線之間距A為為 處，處，電荷量為電荷量為14ACrL916CqQ AB+4Q-QqcC例題例題5：相距為：相距

14、為L的點電荷的點電荷A、B的帶電量分為的帶電量分為+4Q和和-Q，要引進，要引進第三個點電荷第三個點電荷C，使三個點電荷在庫侖力作用下都能處于平衡狀，使三個點電荷在庫侖力作用下都能處于平衡狀態(tài)，試求態(tài)，試求C電荷的電量和放置的位置？電荷的電量和放置的位置？解析：如圖所示，首先分析點電荷解析：如圖所示，首先分析點電荷C可能放置的位置，三個點可能放置的位置，三個點電荷都處于平衡，彼此之間作用力必須在一條直線上，電荷都處于平衡，彼此之間作用力必須在一條直線上，C只能只能在在AB決定的直線上，不能在直線之外。而可能的區(qū)域有決定的直線上，不能在直線之外。而可能的區(qū)域有3個，個，一是一是AB間，間，A與與

15、B帶異性電荷互相吸引，帶異性電荷互相吸引，C電荷必須與電荷必須與A、B均均產(chǎn)生推斥力，這不可能。二是在產(chǎn)生推斥力，這不可能。二是在BA連線的延長線上，放連線的延長線上，放A的左的左側(cè)，此時側(cè)，此時C離離A近，近，A帶電荷又多，不能同時使帶電荷又多，不能同時使A、B處于平衡。處于平衡。三是三是AB連線的延長線上，放連線的延長線上，放B的右側(cè)且?guī)д娔軡M足的右側(cè)且?guī)д娔軡M足A、B同同時處于平衡，時處于平衡，C同時也平衡。同時也平衡。解：設(shè)點電荷解：設(shè)點電荷C置于置于B的右側(cè)且距離的右側(cè)且距離B為為x，帶電荷為，帶電荷為q，則，則224()QqQqkkLxx由由C受力平衡受力平衡FAC=FBC有：有：由由B受力平衡受力平衡FCB=FAB有：