高中物理選修3-11.2《庫侖定律》.

1、1.2庫侖定律教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能（一）知識(shí)與技能 1掌握庫侖定律，要求知道點(diǎn)電荷的概念，理解庫侖定律的含義及其公式表達(dá)，知道靜電力常量 2會(huì)用庫侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算 3知道庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)原理 （二）過程與方法（二）過程與方法 通過演示讓學(xué)生探究影響電荷間相互作用力的因素，再得出庫侖定律 （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 培養(yǎng)學(xué)生的觀察和探索能力 重點(diǎn)：重點(diǎn)：掌握庫侖定律 難點(diǎn)：難點(diǎn)：會(huì)用庫侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算 教具教具：庫侖扭秤(模型或掛圖)既然電荷之間存在相互作用，那么電荷之間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相互作

2、用力的大小決定于那些因素呢同種電荷相互排斥、同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引異種電荷相互吸引。早在我國東漢時(shí)期人們就掌握了電荷間相早在我國東漢時(shí)期人們就掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律互作用的定性規(guī)律,定量討論電荷間相互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)靵鲎饔脛t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)庫侖做了大量實(shí)驗(yàn),于于1785年得出了庫侖年得出了庫侖定律定律.影響兩點(diǎn)電荷間作用力的因素：距離和電荷量 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。庫侖定律1.swf庫侖定律2.swf庫侖定律庫侖定律真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的

3、電真空中兩個(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。用力的方向在它們的連線上。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.大?。捍笮。?22q qFkr 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=9.0109Nm2/C2是由實(shí)驗(yàn)測定出來的是由實(shí)驗(yàn)測定出來的 點(diǎn)電荷是實(shí)際帶電體在一定條件下的抽象，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引進(jìn)的一個(gè)理是為了簡化某些問題的討

4、論而引進(jìn)的一個(gè)理想化的模型。在研究帶電體間的相互作用時(shí)，想化的模型。在研究帶電體間的相互作用時(shí)，如果帶電體之間的距離遠(yuǎn)大于它們本身的大如果帶電體之間的距離遠(yuǎn)大于它們本身的大小以致電體的形狀、大小以及電荷分布狀小以致電體的形狀、大小以及電荷分布狀況對它們之間相互作用力的影響甚小，這樣況對它們之間相互作用力的影響甚小，這樣的帶電體就可以看作帶電的點(diǎn)，并稱它為點(diǎn)的帶電體就可以看作帶電的點(diǎn)，并稱它為點(diǎn)電荷。但點(diǎn)電荷本身的線度不一定很小，它電荷。但點(diǎn)電荷本身的線度不一定很小，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)中的力學(xué)中的“質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)”類似。類似。 點(diǎn)電荷點(diǎn)電

5、荷典型例題例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所研究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)答案：A、B、D 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2.31039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. 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.典型例題例2、例3、圖1.2-3庫侖扭秤庫侖的實(shí)驗(yàn) 庫倫做實(shí)驗(yàn)用的裝置叫做庫倫扭

6、秤。庫倫做實(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，如圖，細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個(gè)帶電的金屬小球棒的一端是一個(gè)帶電的金屬小球A，另，另一端有一個(gè)不帶電的球與一端有一個(gè)不帶電的球與A球的重力平球的重力平衡。當(dāng)把另一個(gè)帶電的小球衡。當(dāng)把另一個(gè)帶電的小球C插入容器插入容器并使它靠近并使它靠近A時(shí)，時(shí)，A和和C之間的作用力使之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比懸絲扭轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。較力的大小。1、保持、保持A、C兩球的帶電量不變，改變兩球的帶電量不變，改變A、C之間的距離之間的距離r，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度度

7、,便可以找到力便可以找到力F與距離與距離r的關(guān)系。的關(guān)系。2、保持、保持A、C兩球之間的距離兩球之間的距離r不變，改不變，改變變A、C的帶電量的帶電量q1和和q2，記錄每次懸絲，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度扭轉(zhuǎn)的角度,便可以找到力便可以找到力F與與q1和和q2的關(guān)的關(guān)系。系。1.F1.F與與r 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)研究方法：研究方法：控制變量法控制變量法. .庫侖扭秤1.avi庫侖扭秤3.avi結(jié)論：保持兩球上的電量不變，改變兩球之間結(jié)論：保持兩球上的電量不變，改變兩球之間的距離的距離r，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中庫侖得出靜電力與距離，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，即的平方

8、成反比，即 F1/r2庫侖扭秤1.avi庫侖扭秤2.avi結(jié)論：保持兩球間的距離不變，改變兩球的帶結(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，即乘積成正比，即 F q1q2典型例題例2、下列說法中正確的是：A . .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 的帶電體C . .根據(jù) 可知，當(dāng)r 0 時(shí)，F(xiàn) D . .靜電力常量的數(shù)值是由實(shí)驗(yàn)得到的122q qFkr 答案：D 1.3電場強(qiáng)度教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能（一）知識(shí)與技能 1知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，知道電場

9、是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài) 2理解電場強(qiáng)度的概念及其定義式，會(huì)根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算，知道電場強(qiáng)度是矢量，知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的 3能根據(jù)庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式，并能用此公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算 4知道電場的疊加原理，并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡單的計(jì)算一、電場一、電場 1 1、你在不接觸的情況下要對某一同學(xué)施力，、你在不接觸的情況下要對某一同學(xué)施力，會(huì)采用什么辦法？會(huì)采用什么辦法？力可通過某種力可通過某種“媒介媒介”來傳遞來傳遞2 2、你認(rèn)為力有沒有可能在、你認(rèn)為力有沒有可能在“不接觸不接觸”、而又、而又“無媒介無媒介”傳遞的情況下發(fā)生在物體之間？傳遞的情況

10、下發(fā)生在物體之間？ 力不可能是力不可能是“超距作用超距作用” 力要么通過直接接觸來施加，要么通過力要么通過直接接觸來施加，要么通過“媒介媒介”來傳遞來傳遞 傳遞力的媒介物有的看不見，被稱為傳遞力的媒介物有的看不見，被稱為“場場” 重力是通過所謂重力是通過所謂“重力場重力場”來傳遞的來傳遞的 電荷周圍空間存在著一種特殊的物質(zhì)叫電電荷周圍空間存在著一種特殊的物質(zhì)叫電場，它起著傳遞場，它起著傳遞“電力電力”的作用的作用 “場場”是物質(zhì)存在的一種形式是物質(zhì)存在的一種形式電荷電荷電場電場電荷電荷用電場的觀點(diǎn)解釋電荷之間的作用：用電場的觀點(diǎn)解釋電荷之間的作用：電場對電荷的作用力叫電場力電場對電荷的作用力叫

11、電場力1、如圖表示電荷、如圖表示電荷A和電荷和電荷B通過電場傳遞相互作用力。針對這通過電場傳遞相互作用力。針對這個(gè)情形，正確的是個(gè)情形，正確的是A電荷電荷B受電場力的作用，自身也激發(fā)電場受電場力的作用，自身也激發(fā)電場B撤去撤去B ，電荷，電荷A激發(fā)的電場就不存在了激發(fā)的電場就不存在了C電荷電荷A的電場和電荷的電場和電荷B的電場是不同的特殊物質(zhì)的電場是不同的特殊物質(zhì)D電荷電荷A和電荷和電荷B都可以激發(fā)電場，都可以激發(fā)電場，而且它們還可以疊加成一個(gè)新的電場而且它們還可以疊加成一個(gè)新的電場2.關(guān)于電場，下列說法正確的是關(guān)于電場，下列說法正確的是A電場雖然沒有靜止質(zhì)量，但它是一種客觀電場雖然沒有靜止質(zhì)

12、量，但它是一種客觀 存在的特殊物質(zhì)形態(tài)存在的特殊物質(zhì)形態(tài)B我們雖然不能用手觸摸到電場的存在，卻可以用試探電荷我們雖然不能用手觸摸到電場的存在，卻可以用試探電荷 去探測它的存在和強(qiáng)弱去探測它的存在和強(qiáng)弱C電場既可以存在于絕緣體中，也可以存在于導(dǎo)體中電場既可以存在于絕緣體中，也可以存在于導(dǎo)體中D在真空中，電荷無法激發(fā)電場在真空中，電荷無法激發(fā)電場鞏固訓(xùn)練：鞏固訓(xùn)練：ADABC二、電場的描述二、電場的描述 電場最基本的特性，就是對處于場中的電電場最基本的特性，就是對處于場中的電荷施加電場力的作用荷施加電場力的作用對電場的對電場的“特性特性”，可用，可用“試探電荷試探電荷”來研來研究：究： 1 1、同

13、一試探電荷在電場不同位置所受電場力、同一試探電荷在電場不同位置所受電場力大小、方向一般各不相同，這說明什么？大小、方向一般各不相同，這說明什么？2 2、不同的電荷在電場的同一點(diǎn)上受電場力大、不同的電荷在電場的同一點(diǎn)上受電場力大小不同，這說明什么？小不同，這說明什么？電場中不同點(diǎn)的強(qiáng)弱不同，且存在方向性電場中不同點(diǎn)的強(qiáng)弱不同，且存在方向性電場的強(qiáng)弱不能用電場力來描述電場的強(qiáng)弱不能用電場力來描述3 3、以點(diǎn)電荷的電場為例，試計(jì)算這一電場某、以點(diǎn)電荷的電場為例，試計(jì)算這一電場某點(diǎn)的試探電荷所受電場力與這個(gè)電荷的電量之比？點(diǎn)的試探電荷所受電場力與這個(gè)電荷的電量之比？改變電荷的電量，這個(gè)比值改變嗎？在不

14、同的點(diǎn)，改變電荷的電量，這個(gè)比值改變嗎？在不同的點(diǎn)，這個(gè)比值相同嗎？這個(gè)比值能體現(xiàn)電場的強(qiáng)弱嗎？這個(gè)比值相同嗎？這個(gè)比值能體現(xiàn)電場的強(qiáng)弱嗎？ 定義：定義：在電場中某一點(diǎn)，試探電荷所受電場力在電場中某一點(diǎn)，試探電荷所受電場力的大小與這個(gè)電荷的電量的比值，叫電場在這一點(diǎn)的大小與這個(gè)電荷的電量的比值，叫電場在這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度，簡稱的電場強(qiáng)度，簡稱“場強(qiáng)場強(qiáng)” 公式：公式： EFq是矢量：是矢量：與正點(diǎn)電荷受力方向一致與正點(diǎn)電荷受力方向一致 單位：單位： SI制中：為制中：為 NC 電場強(qiáng)度是描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量，電場強(qiáng)度是描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量，它由電場自身決定，實(shí)際它與試探電荷無關(guān)它由電

15、場自身決定，實(shí)際它與試探電荷無關(guān)4 4、你能借助于庫侖定律導(dǎo)出點(diǎn)電荷電場中、距、你能借助于庫侖定律導(dǎo)出點(diǎn)電荷電場中、距這一點(diǎn)電荷為這一點(diǎn)電荷為r r處的電場強(qiáng)度的計(jì)算式嗎？處的電場強(qiáng)度的計(jì)算式嗎？ 點(diǎn)電荷場強(qiáng)計(jì)算式：點(diǎn)電荷場強(qiáng)計(jì)算式： EkQr2它只適用于點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算！它只適用于點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算！5 5、若空間同時(shí)存在著幾個(gè)點(diǎn)電荷，你認(rèn)為這時(shí)、若空間同時(shí)存在著幾個(gè)點(diǎn)電荷，你認(rèn)為這時(shí)在空間某處的電場強(qiáng)度如何計(jì)算？在空間某處的電場強(qiáng)度如何計(jì)算？分別獨(dú)立的計(jì)算出每個(gè)點(diǎn)電荷在該處的場強(qiáng)，分別獨(dú)立的計(jì)算出每個(gè)點(diǎn)電荷在該處的場強(qiáng)，再求再求“矢量和矢量和”，這叫，這叫“電場的疊加原理電場的疊加原理”6

16、6、如果一個(gè)帶電體不能看作點(diǎn)電荷，你有辦法、如果一個(gè)帶電體不能看作點(diǎn)電荷，你有辦法計(jì)算它在空間某處的電場強(qiáng)度嗎？計(jì)算它在空間某處的電場強(qiáng)度嗎？借助電場的疊加原理：先借助電場的疊加原理：先“微分微分”，再，再“疊疊加加”1、電場強(qiáng)度的定義式為、電場強(qiáng)度的定義式為E=F/q，則，則A、它只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場、它只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場B、無論檢驗(yàn)電荷的、無論檢驗(yàn)電荷的q值如何變化，值如何變化，F(xiàn)與與q的比值對電場中同一點(diǎn)來的比值對電場中同一點(diǎn)來講是不變的講是不變的C、電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與放在該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受的電場力成正比、電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與放在該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受的電場力成正比D、場強(qiáng)方向與檢驗(yàn)

17、電荷的極性有關(guān)、場強(qiáng)方向與檢驗(yàn)電荷的極性有關(guān)鞏固訓(xùn)練：鞏固訓(xùn)練：2、下列關(guān)于場強(qiáng)的說法正確的是：、下列關(guān)于場強(qiáng)的說法正確的是：A、公式、公式E=F/q不只適用于真空中的電場不只適用于真空中的電場B、公式、公式E=kQ/r2中的中的Q是放入電場中試探電荷的電量是放入電場中試探電荷的電量C、在一個(gè)以點(diǎn)電荷、在一個(gè)以點(diǎn)電荷Q為中心，為中心，r為半徑的球面上，各處的場強(qiáng)都相為半徑的球面上，各處的場強(qiáng)都相同同D、空間某點(diǎn)的電場強(qiáng)度、空間某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E與放在該處的試探電荷所受的電場力與放在該處的試探電荷所受的電場力F成正比，與試探電荷的電荷量成正比，與試探電荷的電荷量q成反比成反比AB3、真空中有一電場

18、，在電場中的、真空中有一電場，在電場中的P點(diǎn)放一電荷量為點(diǎn)放一電荷量為410-9C的檢驗(yàn)電荷，它受到的電場力為的檢驗(yàn)電荷，它受到的電場力為210-5N，則，則P點(diǎn)的場強(qiáng)為點(diǎn)的場強(qiáng)為_NC。把檢驗(yàn)電荷的電荷量減小為。把檢驗(yàn)電荷的電荷量減小為2109C，則檢，則檢驗(yàn)電荷所受到的電場力為驗(yàn)電荷所受到的電場力為_N。如果把這個(gè)檢驗(yàn)電荷取。如果把這個(gè)檢驗(yàn)電荷取走，則走，則P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為點(diǎn)的電場強(qiáng)度為_NC。5103110-551034、如圖，、如圖，A、B兩點(diǎn)分別放有兩點(diǎn)分別放有+210-8C和和-210-8C兩個(gè)點(diǎn)電兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距荷，相距60cm，試求：，試求：（1）AB連線中點(diǎn)連線中點(diǎn)O的場強(qiáng)；

19、的場強(qiáng)；（2）AB延長線上離延長線上離B點(diǎn)距離為點(diǎn)距離為30cm的的M點(diǎn)的場強(qiáng)；點(diǎn)的場強(qiáng)；（3）AB連線的垂直平分線上離開連線的垂直平分線上離開O點(diǎn)距離為點(diǎn)距離為30cm處的處的P點(diǎn)的點(diǎn)的場強(qiáng)。場強(qiáng)。 A+Q B-Q（1）4103N/C，方向沿，方向沿AB連線向右；連線向右；（2）1.78103N/C，方向由，方向由M指向指向B點(diǎn)；點(diǎn)；（3）1.4103N/C，方向平行于，方向平行于AB向右。向右。若若A、B都是正點(diǎn)荷，以上問題又如何？都是正點(diǎn)荷，以上問題又如何？三、電場線三、電場線 電場線可形象描述電場電場線可形象描述電場電場的強(qiáng)弱：電場的強(qiáng)弱：用電場線的疏密程度來體現(xiàn)用電場線的疏密程度來體

20、現(xiàn)電場的方向：電場的方向：與曲線的切線方向一致與曲線的切線方向一致 由正點(diǎn)荷發(fā)出，終止于負(fù)電荷由正點(diǎn)荷發(fā)出，終止于負(fù)電荷 任意兩條電場線不相交任意兩條電場線不相交幾種幾種典型電場的電場線的分布典型電場的電場線的分布 勻強(qiáng)電場：勻強(qiáng)電場：場中各點(diǎn)電場強(qiáng)度大小、方向場中各點(diǎn)電場強(qiáng)度大小、方向都相同，電場線為等距的平行直線都相同，電場線為等距的平行直線1、關(guān)于電場線的說法，正確的是、關(guān)于電場線的說法，正確的是A、電場是客觀存在的物質(zhì)，但電場線是人為引入的、電場是客觀存在的物質(zhì)，但電場線是人為引入的B、電場線越密的地方，同一電荷所受電場力越大、電場線越密的地方，同一電荷所受電場力越大C、靜電場的電場線

21、不可能是閉合的、靜電場的電場線不可能是閉合的D、電場中的任意兩條電場線絕不相交、電場中的任意兩條電場線絕不相交2、下列說法錯(cuò)誤的是、下列說法錯(cuò)誤的是A、電場線就是初速度為、電場線就是初速度為0的帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的的帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的 軌跡軌跡B、電場線的方向，就是電荷受力的方向、電場線的方向，就是電荷受力的方向C、沿電場線方向，電場強(qiáng)度越來越小、沿電場線方向，電場強(qiáng)度越來越小D、正電荷只在電場力作用下一定沿電場線運(yùn)動(dòng)、正電荷只在電場力作用下一定沿電場線運(yùn)動(dòng)鞏固訓(xùn)練：鞏固訓(xùn)練：ABCDABCD4、一帶電粒子在如圖所示的電場中的運(yùn)、一帶電粒子在如圖所示的電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線動(dòng)軌跡如圖中虛線AB，據(jù)圖可作出下列，據(jù)圖可作出下列判斷，正確的是判斷，正確的是 A、粒子帶正電、粒子帶正電B、電場在、電場在A點(diǎn)的場強(qiáng)比點(diǎn)的場強(qiáng)比B點(diǎn)大點(diǎn)大C、粒子在、粒子在A點(diǎn)的加速度比點(diǎn)的加速度比B點(diǎn)大點(diǎn)大D、粒子通過、粒子通過A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能比通過點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能比通過B點(diǎn)時(shí)大點(diǎn)時(shí)大3、如圖所示為某一點(diǎn)電荷、如圖所示為某一點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中的一條電場線，產(chǎn)生的電場中的一條電場線，A、B為電場線上的兩點(diǎn)，一電子以某一速度沿電場線由為電場線上的兩點(diǎn)，一電子以某一速度沿電場線由A運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到B的過程中，動(dòng)能增加，則可以判斷的過程中，動(dòng)能增加，則可以判斷A、電場線方向由、