物理人教版高中必修三（2019年新編）9-2庫(kù)侖定律（課件）

第3節(jié)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用課標(biāo)定位1、認(rèn)識(shí)點(diǎn)電荷的概念；2、通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，定性判斷電荷間的作用力；3、體會(huì)庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路與實(shí)驗(yàn)方法；4、掌握庫(kù)侖定律的公式和適用條件。素養(yǎng)闡釋1、物理觀念：點(diǎn)電荷、庫(kù)侖定律2、科學(xué)思維：通過(guò)庫(kù)侖定律建立，體會(huì)實(shí)驗(yàn)與類比在定律建立中發(fā)揮的作用，通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)的思路，體會(huì)放大法的實(shí)驗(yàn)思想。思考：電荷之間作用力的大小決定于哪些因素呢？同種電荷之間存在斥力異種電荷之間存在引力電荷之間相互作用力遵循什么規(guī)律？甲乙丙引入實(shí)驗(yàn)探究：先讓感應(yīng)起電機(jī)起電，然后讓泡沫球與感應(yīng)起電機(jī)的一球相接觸，泡沫球充電后彈開(kāi)，然后再讓泡沫球遠(yuǎn)離，觀察細(xì)線傾角的變化，觀察有什么現(xiàn)象產(chǎn)生？猜想一下帶電體間的作用力與哪些因素有關(guān)呢？它們有怎樣的定量關(guān)系呢？一、電荷間相互作用力小球受力示意圖TGF偏角越大，力越大α歸納：F與q、r有什么具體關(guān)系？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……和萬(wàn)有引力的特點(diǎn)很相似？事實(shí)上，電荷之間的作用力與萬(wàn)有引力是否相似的問(wèn)題早已引起當(dāng)年一些研究者的注意，英國(guó)科學(xué)家卡文迪什和普里斯特利等人都確信“平方反比”規(guī)律適用于電荷間的力?？ㄎ牡鲜财绽锼固乩惐确ú贿^(guò)，最終解決這一問(wèn)題的是法國(guó)科學(xué)家?guī)靵?。?kù)侖設(shè)計(jì)了十分精妙的扭秤實(shí)驗(yàn)，于1785年提出庫(kù)侖定律。庫(kù)侖1.庫(kù)侖定律：內(nèi)容：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，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、表達(dá)式：3、適用條件：真空中靜止的點(diǎn)電荷那么，什么是點(diǎn)電荷呢？+只有電量，沒(méi)有大小、形狀的理想化模型4、點(diǎn)電荷特點(diǎn)（1）在研究帶電體間的相互作用時(shí)，如果帶電體自身的大小遠(yuǎn)小于它們之間的距離，以至帶電體自身的大小、形狀及電荷分布狀況對(duì)研究的問(wèn)題影響甚小，可把帶電體看作一帶電的點(diǎn)，叫做點(diǎn)電荷。（2）點(diǎn)電荷是一個(gè)理想化的模型，實(shí)際上是不存在的。（3）相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷，不論它們的電量是否相等，它們受到的庫(kù)侖力是一對(duì)作用力和反作用力。+同種電荷分布在金屬球外側(cè)電荷距離>L異種電荷分布在金屬球內(nèi)側(cè)電荷距離<L思考：兩個(gè)靠近的帶電球體，是否可看成是集中在球心的點(diǎn)電荷？+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++【課堂反饋1】如圖所示，小球A固定在絕緣支架上，小球B用絲線懸掛，兩小球均帶有正電荷?，F(xiàn)將A向右移近B，觀察到絲線與豎直方向的夾角增大，這表明電荷間的作用力（）A．隨距離的減小而增大B．隨距離的減小而減小C．隨電荷量的減小而增大D．隨電荷量的減小而減小A二、庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)遇到困難電荷量無(wú)法直接測(cè)量距離不便測(cè)量微小力不易測(cè)量庫(kù)侖做實(shí)驗(yàn)的裝置—庫(kù)侖扭秤平分電荷量放大微小力等倍改變距離C細(xì)銀絲平面鏡平衡小球B帶電小球C帶電小球A靈感來(lái)自于卡文迪什扭秤1、實(shí)驗(yàn)器材：細(xì)銀絲、絕緣架、帶電的金屬小球A和C、不帶電的小球B想一想：B球的作用是什么呢？使A球在水平面內(nèi)平衡2、實(shí)驗(yàn)原理：A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)的角度和力的大小有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系3、實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法4、實(shí)驗(yàn)步驟①改變A和C之間的距離，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出力F與r的關(guān)系。②改變A和C的帶電荷量，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出力F與q之間的關(guān)系思考：在庫(kù)侖那個(gè)時(shí)代，還不知道怎么樣測(cè)量物體所帶的電荷量，甚至連電荷量的單位都沒(méi)有，又怎么樣做到改變A和C的電荷量呢？ACQAACAD5、實(shí)驗(yàn)結(jié)論①當(dāng)電量不變時(shí)，F(xiàn)與距離r的二次方成反比②當(dāng)距離不變時(shí)，F(xiàn)與q1q2的乘積成正比答：選擇完全相同的小球，進(jìn)行多次電量均分綜合結(jié)論這就是庫(kù)侖定律的表達(dá)式，式中的k是比例系數(shù)，叫做靜電力常量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定其值為:【課堂檢測(cè)2】對(duì)庫(kù)侖定律，下列說(shuō)法正確的是（）A．凡計(jì)算真空中的兩個(gè)電荷間的相互作用力，就可以使用庫(kù)侖公式B．兩個(gè)帶電小球即使距離非常近，也能用庫(kù)侖定律計(jì)算庫(kù)侖力C．相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷，不論它們的電荷量是否相同，它們之間的庫(kù)侖力一定大小相等D．庫(kù)侖定律中的靜電力常量k只是一個(gè)比例常數(shù)，只有數(shù)值，沒(méi)有單位C三、靜電力計(jì)算思考2：根據(jù)庫(kù)侖定律，兩個(gè)電荷量為1C的點(diǎn)電荷在真空中相距1m時(shí)，相互作用力是__________。差不多相當(dāng)于一百萬(wàn)噸的物體所受的重力！可見(jiàn)，庫(kù)侖是一個(gè)非常____的電荷量單位。思考1：在庫(kù)侖定律中，當(dāng)r→0時(shí)，兩個(gè)電荷間的作用力F→∞，這種說(shuō)法正確嗎？9.0×109N大這是沒(méi)有物理意義的。因?yàn)檫@時(shí)的兩個(gè)帶電體已不能看作點(diǎn)電荷，不能直接用庫(kù)侖定律來(lái)計(jì)算它們之間的相互作用力。【例題1】已知?dú)浜说馁|(zhì)量是1.67×10-27kg，電子的質(zhì)量是9.1×10-31kg，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫原子中氫核與電子之間的庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力。1.庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力雖然形式上非常類似，但性質(zhì)不同，數(shù)量級(jí)也不同。在分析微觀粒子的相互作用力時(shí)可忽略萬(wàn)有引力。2.如果存在兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷怎樣求靜電力？庫(kù)侖力是矢量，某一點(diǎn)電荷受到的的庫(kù)侖力等于其他點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力的矢量和。3.

任一帶電體都可看作由許多點(diǎn)電荷組成。只要知道了電荷分布情況，根據(jù)庫(kù)侖定律和力的合成，就可以求出任意帶電體之間的靜電力。靜電力計(jì)算需注意FBAFCA【例題2】真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，固定在邊長(zhǎng)50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是+2×10-6C，求它們各自所受的庫(kù)侖力。q1q3q2F1F2F解：三個(gè)點(diǎn)電荷的受力情況都相同，以q3為例q3受到大小相同的庫(kù)侖力F1和F2方向沿q1與q2連線的垂直平分線向外課堂小結(jié)1.影響電荷間相互作用力的因素：電荷量、距離2.庫(kù)侖定律的內(nèi)容和表達(dá)式及適用條件真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。3.表達(dá)式：4.點(diǎn)電荷理想模型的建立【課堂檢測(cè)1】如圖所示，光滑絕緣的水平面上的P點(diǎn)固定一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，在它的右側(cè)N點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放一個(gè)也帶正電的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，以向右為正方向，下列選項(xiàng)中能反映小球運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化規(guī)律的是 (

)B【課堂檢測(cè)2】真空中兩個(gè)相同的帶等量異號(hào)電荷的金屬小球A、B(均可看作點(diǎn)電荷），分別固定在兩處，兩球間靜電力為F?，F(xiàn)用一個(gè)不帶電的同樣的金屬小球C先與A接觸，再與B接觸，然后移開(kāi)，此時(shí)A、B球間的靜電力變?yōu)槎啻?？CCB+QA-QrBAr所以：解析【課堂檢測(cè)3】光滑絕緣的水平面上有相距為L(zhǎng)的點(diǎn)電荷A、B，帶電量為－4Q和+Q，今引入第三