【課件】庫侖定律+課件-2022-2023學年高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

2庫侖定律第九章電場及其應用導入新課小實驗：看誰能贏氣球充氣后，在頭發(fā)上摩擦。將氣球靠近空易拉罐，即使氣球未接觸空易拉罐，空易拉罐也會朝氣球方向滾動。再用另一只氣球摩擦頭發(fā)，從相反方向靠近空易拉罐，觀察空易拉罐的運動情況。和同學比賽，看看誰的氣球力量大，能夠在不接觸空易拉罐的情況下將其拉動，如果氣球沒有在頭發(fā)上摩擦，空易拉罐會動嗎？這是為什么？

如圖，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？導入新課(1)實驗：O是一個帶正電的物體，把系在絲線上的帶正電的小球先后掛在圖中P1、P2、P3等位置，比較小球在不同位置所受帶電體的作用力的大小?！罱涣饔懻摙僭龃髱д娦∏蚺c帶正電物體O的間距，實驗現(xiàn)象是什么？說明了什么問題？提示：距離越小，絲線偏離豎直方向的角度越大，說明電荷之間的作用力隨距離的增大而減少。一電荷之間的作用力一電荷之間的作用力②增大帶正電小球的帶電量，實驗現(xiàn)象是什么？說明了什么問題？提示：電量越大，絲線偏離豎直方向的角度越大，說明電荷之間的作用力隨電荷量的增大而增大?！罱涣饔懻?1)實驗：O是一個帶正電的物體，把系在絲線上的帶正電的小球先后掛在圖中P1、P2、P3等位置，比較小球在不同位置所受帶電體的作用力的大小。一電荷之間的作用力③該實驗表明哪些因素影響電荷間的相互作用力？這些因素對相互作用力的大小有什么影響？該實驗采用了什么科學方法？提示：電荷之間的作用力隨電荷量的增大而增大，隨距離的增大而減少。該實驗采用了控制變量法。☆交流討論(1)實驗：O是一個帶正電的物體，把系在絲線上的帶正電的小球先后掛在圖中P1、P2、P3等位置，比較小球在不同位置所受帶電體的作用力的大小。(2)兩個靠近的帶電球體，電荷是否可以看做是集中在球心位置？提示：①當兩個帶電球體相距較遠時：如果是兩個電荷分布均勻的帶電球體——可以。如果是兩個電荷分布不均勻的帶電球體——不可以。②當兩個帶電球體相距較近時：不可以看成電荷集中在球心位置。一電荷之間的作用力(3)分析兩帶電體間的靜電力，如何簡化處理，突出主要因素？提示：當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體就可以看成帶電的點，叫做點電荷。一電荷之間的作用力(5)點電荷與元電荷的區(qū)別是什么？提示：元電荷是一個電子或一個質子所帶電荷量的絕對值，是最小的電荷量。點電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀，是帶電體。帶電量可以很大，也可以很小，但一定是元電荷的整數(shù)倍。一電荷之間的作用力(4)點電荷跟我們以前學過的什么模型相類似？提示：質點（理想化模型）。一電荷之間的作用力提示：法國科學家?guī)靵鲎钤缤ㄟ^扭秤實驗提出了真空中兩個點電荷之間的相互作用力的大小規(guī)律——庫侖定律。此規(guī)律適用于真空中的點電荷之間的相互作用力。(6)閱讀教材第6頁，了解歷史上誰最早通過實驗提出了真空中兩個點電荷之間的相互作用力F的大小規(guī)律？此規(guī)律的應用條件是什么？1.點電荷(1)點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化的模型，類似于力學中的質點，實際中并不存在。(2)相對性：能否看作點電荷是相對的。同一帶電體，有時可以看作點電荷，有時則不能看作點電荷。(3)當研究一個帶電體與離它很遠的電荷間的相互作用力時，一般可看作點電荷。但在研究一個帶電體與離它很近的電荷間的相互作用力時，該帶電體一般不能看作點電荷?！钍崂砩罨浑姾芍g的作用力2.庫侖定律(1)內容：真空中兩個點電荷之間的相互作用力F的大小，跟它們的電荷量q1、q2的乘積成正比，跟它們的距離r的二次方成反比；作用力的方向沿著它們的連線，同種電荷相斥，異種電荷相吸。(2)庫侖定律是法國物理學家?guī)靵鎏岢鰜淼摹?3)適用條件：適用于真空中的點電荷。一電荷之間的作用力☆鞏固提升例1.（多選）下列關于點電荷的說法中正確的是（）A.無論兩個帶電體多大，只要它們之間的距離遠大于它們的大小，這兩個帶電體就可以看作是點電荷B.一個帶電體只要它的體積很小，則在任何情況下，都可以看作點電荷C.一個體積很大的帶電體，在任何情況下，都不能看作點電荷D.兩個帶電的金屬小球，不一定能將它們作為電荷集中在球心處理AD一電荷之間的作用力練習1.下列哪些物體可以視為點電荷（）A.電子和質子在任何情況下都可視為點電荷B.不論什么情況下，在計算庫侖力時均勻帶電的絕緣球體一定能視為點電荷C.帶電的細桿在一定條件下可以視為點電荷D.帶電的金屬立方體一定不能視為點電荷C一電荷之間的作用力例2.關于庫侖定律，下列說法中正確的是（）A.庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積很小的球體B.根據(jù)兩個點電荷之間的相互作用力的大小跟它們的距離的二次方成反比，當兩電荷的距離趨近于零時，靜電力將趨向無窮大C.若點電荷q1的電荷量大于q2的電荷量，則q1對q2的靜電力大于q2對q1的靜電力D.庫侖定律和萬有引力定律的表達式相似，都是平方反比定律D一電荷之間的作用力練習2.如圖所示，兩個帶電球，大球的電荷量大于小球的電荷量，可以肯定（）A.兩球都帶正電B.兩球都帶負電C.大球受到的靜電力大于小球受到的靜電力D.兩球受到的靜電力大小相等D一電荷之間的作用力觀看實驗視頻：庫侖的扭秤實驗，思考以下問題。(1)實驗裝置是利用什么方法顯示力的大小？(2)通過實驗，兩帶電體間的作用力F與距離r的關系如何？(3)實驗過程中如何改變電量？(4)在庫侖扭秤實驗中，對于庫侖力的研究，用到了哪些思想方法？(5)通過實驗，兩帶電體間的作用力F與電荷量q的關系如何？(6)有同學根據(jù)庫侖定律的表達式得出當r→0時F→∞，這個結論成立嗎？為什么？☆交流討論二庫侖的實驗觀看實驗視頻：庫侖的扭秤實驗。☆交流討論二庫侖的實驗觀看實驗視頻：庫侖的扭秤實驗，思考以下問題。(1)實驗裝置是利用什么方法顯示力的大小？提示：實驗裝置通過懸絲扭轉的角度來比較力的大小，力越大，懸絲扭轉的角度越大。(2)通過實驗，兩帶電體間的作用力F與距離r的關系如何？提示：力F與距離r的二次方成反比：。

☆交流討論二庫侖的實驗提示：使一個帶電金屬小球與另一個不帶電的完全相同的金屬小球接觸，前者的電荷量就會分給后者一半。多次重復，就可以把帶電小球的電荷量q分為、、……觀看實驗視頻：庫侖的扭秤實驗，思考以下問題。(3)實驗過程中如何改變電量？☆交流討論二庫侖的實驗提示：在研究F與q、r的關系時，用到了控制變量法；為了改變點電荷的電荷量，用到了電荷量均分思想，把帶電小球的電荷量q分為，，，…為了比較力的大小，通過改變懸絲扭轉的角度可以使較小的力得到放大，用到了放大法。觀看實驗視頻：庫侖的扭秤實驗，思考以下問題。(4)在庫侖扭秤實驗中，對于庫侖力的研究，用到了哪些思想方法？☆交流討論二庫侖的實驗(6)有同學根據(jù)庫侖定律的表達式得出當r→0時F→∞，

這個結論成立嗎？為什么？觀看實驗視頻：庫侖的扭秤實驗，思考以下問題。(5)通過實驗，兩帶電體間的作用力F與電荷量q的關系如何？提示：不成立，因為當r→0時兩帶電體已不能看成點電荷，庫侖定律已不再成立。提示：力F與帶電金屬小球的電荷量q1、q2的乘積成正比：F∝q1q2。☆交流討論二庫侖的實驗1.庫侖的扭秤實驗(1)思想方法：控制變量法、均分思想、放大法(2)過程：①保持小球的電荷量q不變，改變距離r，得到力F與距離r的關系：F與r2成反比。②保持距離r不變，改變小球的電荷量q，得到力F與電荷量q的關系：F與q1和q2的乘積成正比?！钍崂砩罨靵龅膶嶒?.庫侖定律(1)表達式：。k是一個常量，k＝9.0×109N·m2/C2(2)對公式的理解：不能單純地從數(shù)學方面推導出當r→0時庫侖力F→∞，從物理學角度分析，這一結論是錯誤的。因為當r→0時，兩電荷已經(jīng)失去了點電荷的前提條件，不能再應用庫侖定律計算兩電荷間的相互作用力。(3)庫侖定律不但適用于靜止電荷，也適用于運動電荷。二庫侖的實驗例3.如圖所示，有半徑均為r的兩個金屬球，彼此之間的距離為L，

其中L遠遠大于球的半徑r。它們都帶正電荷，電荷量分別為Q1，

Q2，則它們之間的靜電力大小為()A.

B.

B二庫侖的實驗☆鞏固提升C.

D.練習3.如圖所示，兩個半徑均為r的金屬球放在絕緣支架上，兩球面最近距離為r，帶等量異種電荷，電荷量為Q，兩球間的靜電力為（）A.等于B.大于

C.小于

D.等于B二庫侖的實驗例4.在真空中，兩個點電荷原來帶的電荷量分別為q1和q2，且相隔一定的距離。若先將q2增加為原來的3倍，再將兩點電荷間的距離縮小為原來的一半，則前后兩種情況下兩點電荷之間的庫侖力之比為（）A.1∶6B.1∶12

C.12∶1

D.6∶1B二庫侖的實驗練習4.兩個分別帶有電荷量－Q和＋3Q的相同金屬小球（均可視

為點電荷），固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為F。

兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?，則兩球間庫侖力的大

小為（

）A.

B.C.

D.12FC二庫侖的實驗(1)已知空間中存在三個點電荷A、B、C，A對C的庫侖力是否因B的存在而受到影響？A、B是否對C都有力的作用？如何求A、B對C的作用力？提示：A對C的庫侖力不受B的影響，A、B對C都有力的作用，A、B對C的作用力等于A、B單獨對C的作用力的矢量和。三靜電力的計算☆交流討論(2)如圖所示，三個完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上。a和c帶正電，b帶負電，a所帶電荷量的大小比b的小。已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示，它應是哪一個？－++提示：F2三靜電力的計算1.如果存在兩個以上點電荷，那么每個點電荷都要受到其他所有點電荷對它的作用力。兩個點電荷之間的作用力不因第三個點電荷的存在而有所改變。2.靜電力的疊加：對于兩個以上的點電荷，其中每一個點電荷所受的總的靜電力，等于其他點電荷分別單獨存在時對該點電荷的作用力的矢量和，可以利用力的平行四邊形求其合力。這個結論通常叫作靜電力疊加原理。三靜電力的計算☆梳理深化3.注意：庫侖力是不同于重力、彈力、摩擦力的另一種性質的力，它是矢量，合成分解時同樣遵守平行四邊形定則，遵從牛頓運動定律等力學基本規(guī)律、動能定理、共點力的平衡等力學知識和方法。這就是：電學問題，力學方法。三靜電力的計算解：例5.如圖所示，分別在A、B兩點放置點電荷Q1＝＋2×10－14C和Q2＝－2×10－14C。在AB的垂直平分線上有一點C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2m。如果有一高能電子靜止放在C點處，則它所受的庫侖力的大小和方向如何？代入數(shù)據(jù)得FA＝8.0×10－21NFB＝8.0×10－21NF＝FA＝FB＝8.0×10