2023學(xué)年完整公開課版庫侖定律2

2庫倫定律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，那么電荷之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？探究影響電荷間相互作用的因素猜想：實(shí)驗(yàn)裝置觀察現(xiàn)象結(jié)果分析改變小球電量和兩小球間距離觀察小球偏離豎直方向的夾角大小，對(duì)應(yīng)兩球間靜電力的大小電荷之間作用力隨電荷量增大而增大，隨距離的增大而減小電荷量間距q1q2

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規(guī)律,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?庫侖做了大量實(shí)驗(yàn),1785年得出了庫侖定律.2、庫倫扭秤實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置ABC

庫侖做實(shí)驗(yàn)用的裝置

叫做庫倫扭秤。如圖，細(xì)銀

絲的下端懸掛一根絕緣棒，

棒的一端是一個(gè)帶電的金屬

小球A，另一端有一個(gè)不帶

電的球與A球的重力平衡。

當(dāng)把另一個(gè)帶電的小球C插

入容器并使它靠近A時(shí)，A

和C之間的作用力使懸絲扭

轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可

以比較力的大小。 1、保持A、C兩球的

帶電量不變，改變A、C之

間的距離r，記錄每次懸絲

扭轉(zhuǎn)的角度，便可以找到

力F與距離r的關(guān)系。

2、保持A、C兩球之

間的距離r不變，改變A、

C的帶電量q1和q2，記錄每

次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度,便可以

找到力F與q1和q2的關(guān)系。1.F與r有關(guān)2.F與q有關(guān)庫侖的實(shí)驗(yàn)研究方法：控制變量法.

結(jié)論：保持兩球上的電量不變，改變兩球之間的距離r，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F∝1/r2

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量的乘積成正比，即F∝q1q23、庫倫定律真空中兩個(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，與它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。表達(dá)式3、庫倫定律的說明（1）適用范圍：①真空中靜止的點(diǎn)電荷（一般空氣中的點(diǎn)電荷也適用）點(diǎn)電荷（理想模型）：當(dāng)帶電體間距離比它們自身的大小大很多，帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)它們間作用力的影響可忽略不計(jì)時(shí)，可將其看作有電荷量的點(diǎn)(R<<r)rR3、庫倫定律的說明（1）適用范圍：②均勻帶電球體或球殼對(duì)其外部點(diǎn)電荷的作用，r是兩球心間的距離③公式不適用于的情況r電荷間相互作用力叫做靜電力或庫侖力.3、庫倫定律的說明（2）：比例系數(shù)，稱為靜電力常量國際單位：靜電力常量是一個(gè)與帶電體周圍介質(zhì)有關(guān)的量真空中（空氣中近似相等）物理意義：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9.0×109N估算一下，這么大的庫侖力相當(dāng)于多重的物體相距一米時(shí)的萬有引力？G=6.67×10-11Nm2/kg21010kg?。?、庫倫定律的說明（3）使用庫倫定律計(jì)算時(shí)，點(diǎn)電荷電量用絕對(duì)值代入公式進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)同性相斥、異性相吸判斷方向（4）庫侖力（靜電力）具有自己獨(dú)特的大小和方向，同時(shí)它也具有力的一切性質(zhì)（獨(dú)立性、合成和分解時(shí)遵守平行四邊形定則，相互作用力）典型例題 [例1]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

B.點(diǎn)電荷是一種理想模型

C.足夠?。ㄈ珞w積小于1）的電荷就是點(diǎn)電荷

D.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)所研究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)．典型例題 [例1]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

B.點(diǎn)電荷是一種理想模型

C.足夠小（如體積小于1）的電荷就是點(diǎn)電荷

D.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)所研究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)．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(diǎn)不同點(diǎn)影響大小的因素庫侖定律只有引力①都與距離的平方成反比。②都有一個(gè)常數(shù)。萬有引力定律點(diǎn)電荷質(zhì)點(diǎn)有引力，也有斥力。Q1、Q2、rM、m、r 【例2】已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）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。試比較氫核與核外電

子之間的庫倫力和萬有引力。 【例2】已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）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。試比較氫核與核外電

子之間的庫倫力和萬有引力。 【例2】已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）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。試比較氫核與核外電

子之間的庫倫力和萬有引力。

從例題可以

看出：電子和質(zhì)子

的靜電力是它們間

萬有引力的

2.3×1039倍。正因

如此，以后在研究

帶電微粒間相互作

用時(shí)，經(jīng)常忽略萬

有引力。 【例2】已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）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。試比較氫核與核外電

子之間的庫倫力和萬有引力。

庫侖定律

和萬有引力定律

都遵從平方反比

規(guī)律，人們至今

還不能說明它們

的這種相似性，

物理學(xué)家還在繼

續(xù)研究。練習(xí)1兩個(gè)半徑相同的金屬小球其球心間距r遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于球半徑R，帶電荷量之比為1：7，兩者相互接觸后再放回原來位置上，則相互作用力可能為原來的（）A.4/7B.3/7C.9/7D.16/7CD思維嚴(yán)密，考慮多種情況

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？

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？

兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不因第三個(gè)

點(diǎn)電荷的存在而有所改變。因此，兩個(gè)或

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

力的矢量和。

【例3】真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長(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，求它們所受的庫倫力。 【例3】真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在

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，求它們所受的庫倫力。例4在一條直線上有兩個(gè)相距0.4m的點(diǎn)電荷A、B，A帶電荷量為+Q，B帶電荷量為-9Q?，F(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷處于平衡狀態(tài)。則C應(yīng)帶什么性質(zhì)的電荷，電荷量為多少？AB三個(gè)點(diǎn)電荷平衡規(guī)律:共線，同夾異，大夾小，近小遠(yuǎn)大例5光滑絕緣水平面上帶電小球A、B質(zhì)量分別為