【公開課】庫(kù)侖定律+課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用第

2

節(jié)庫(kù)侖定律導(dǎo)

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課這個(gè)力的大小通過(guò)什么可以比較出來(lái)？用什么實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行研究？講

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課：

一、探究影響電荷間相互作用力的因素1.實(shí)驗(yàn)裝置：將帶正電的帶電體C置于鐵架臺(tái)旁，把系在絲線上的帶正電的小球先后掛在P1、P2、P3等位置2．實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法3．實(shí)驗(yàn)操作：（1）保持電荷量不變，改變懸點(diǎn)位置，從而改變小球間距r，觀察夾角θ變化情況，探究電荷間作用力與距離的關(guān)系。（2）保持懸點(diǎn)位置不變，改變小球帶電量q，觀察夾角θ變化情況，探究電荷間作用力與電荷量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)設(shè)置C實(shí)驗(yàn)演示講

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課：

一、探究影響電荷間相互作用力的因素實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（1）帶電體C與小球間的作用力會(huì)隨距離的減小而增大；（2）在同一位置增大或減小小球所帶的電荷量，作用力也會(huì)增大或減??；

實(shí)驗(yàn)結(jié)論電荷間的作用力與距離有關(guān)，與電荷量有關(guān)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們定性地認(rèn)識(shí)了電荷之間的相互作用力，如何定量計(jì)算這種力呢？講

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課：

一、探究影響電荷間相互作用力的因素1.庫(kù)侖定律法國(guó)科學(xué)家?guī)靵鲈O(shè)計(jì)了一個(gè)精妙實(shí)驗(yàn)（扭秤實(shí)驗(yàn)），進(jìn)行研究，得出規(guī)律，即庫(kù)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。電荷之間的相互作用力叫作靜電力或庫(kù)侖力。庫(kù)侖（1736—1806）扭秤實(shí)驗(yàn)裝置講

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二、庫(kù)侖定律講

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二、庫(kù)侖定律

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)它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)，這樣的帶電體可以看作一個(gè)帶電的點(diǎn)，叫作點(diǎn)電荷。（1）點(diǎn)電荷是一個(gè)理想化的模型，類似于質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際上是不存在的。（2）均勻帶電的球體,由于球所具有的對(duì)稱性,即使它們之間的距離不是很大,一般也可以當(dāng)作點(diǎn)電荷來(lái)處理---電荷集中在球心的點(diǎn)電荷。(帶電體本身的線度遠(yuǎn)小于它們之間的距離，帶電體的大小,形狀,電荷分布,對(duì)庫(kù)侖力沒(méi)有影響)2.點(diǎn)電荷

（1）元電荷是電荷量，點(diǎn)電荷是帶電體的理想模型

；

（2）電子的帶電量等于元電荷，研究宏觀問(wèn)題時(shí)，電子、質(zhì)子可看做點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷的帶電量可能較大也可能較小，但一定是元電荷的整數(shù)倍。庫(kù)侖是通過(guò)什么樣的實(shí)驗(yàn)方法找到電荷間作用力的關(guān)系的呢？3.點(diǎn)電荷與元電荷區(qū)別講

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二、庫(kù)侖定律講

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三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)

法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵隼门こ友芯砍隽穗姾砷g相互作用力的大小跟電量和距離的關(guān)系。B球的作用是使A球在水平面內(nèi)平衡平衡小球B細(xì)銀絲帶電小球C帶電小球A刻度盤與指針1.實(shí)驗(yàn)裝置講

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三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：1.探究F與r的關(guān)系：

(1)把另一個(gè)帶電小球C插入容器并使它靠近A時(shí)，記錄扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。(2)改變A和C之間的距離r，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出F與r的關(guān)系。2.探究F與q的關(guān)系：改變A和C的電量q1、q2，記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可找出F與q1、q2的關(guān)系實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法講

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三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)演示ABC++++++++FF庫(kù)侖扭秤模擬實(shí)驗(yàn)講

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三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)A++++F++++BFCBC力矩平衡：相當(dāng)于杠桿平衡α為了容易改變距離在頂部可以裝旋鈕講

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三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)AC++++FB++++F根據(jù)之前桿子轉(zhuǎn)過(guò)角度α和旋鈕轉(zhuǎn)過(guò)的角度β就可以計(jì)算力的大小βBC可以驗(yàn)證q不變，F(xiàn)和r的關(guān)系那么如何保持r不變呢?繼續(xù)調(diào)節(jié)旋鈕，使小球回到原來(lái)位置講

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三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)AC++++FB++++FγBC可以驗(yàn)證r不變，F(xiàn)和q的關(guān)系講

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三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)講

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課：三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)ACQA電量均分ACQAD2Q條件：大小、形狀、材料等完全相同的小球結(jié)論：1.當(dāng)電量不變時(shí)，F(xiàn)與距離r的二次方成反比

F∝

4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論講

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課：

三、庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)5.庫(kù)侖定律的表達(dá)式：1、式中的k是比例系數(shù)，叫做靜電常量。k＝9.0×109N·m2/C2、適用條件：

①嚴(yán)格條件：只適用于真空中的兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷。

②近似條件：空氣中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷，也可以應(yīng)用庫(kù)侖定律。3.注意：①利用庫(kù)倫定律表達(dá)式計(jì)算時(shí)只代電荷量的絕對(duì)值；②需通過(guò)同種電荷相斥、異種電荷相吸來(lái)判斷庫(kù)侖力的方向。課堂思考思考1、兩個(gè)靠近的帶電球體，是否可以看出是集中在球心位置的點(diǎn)電荷？（2）如果是兩個(gè)球形帶電導(dǎo)體（1）如果是兩個(gè)電荷分布均勻的帶電球體

可以。均勻帶電的球體,由于球所具有的對(duì)稱性,即使它們之間的距離不是很大,一般也可以當(dāng)作點(diǎn)電荷來(lái)處理——電荷集中在球心的點(diǎn)電荷。不可以思考2：有人根據(jù)推出當(dāng)r→0時(shí)，F(xiàn)→∞，你認(rèn)為他的說(shuō)法正確嗎？

從數(shù)學(xué)角度分析似乎正確，但從物理意義上分析，這種看法是錯(cuò)誤的。因?yàn)楫?dāng)r→0時(shí)，兩帶電體已不能看作點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律及其公式也就不再適用了。同種電荷電荷分布在金屬球外側(cè)異種電荷電荷分布在金屬球內(nèi)側(cè)思考3：兩個(gè)靠近的帶電球體，是否可以看作是集中在球心位置的點(diǎn)電荷？適用于r=0的情況?+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++物體間靜電力大嗎？課堂思考★★兩個(gè)導(dǎo)體球，球心之間的距離為r，由于電荷間力的作用，電荷在導(dǎo)體球上的分布如圖所示，兩球帶同種電荷時(shí)F<

，兩球帶異種電荷時(shí)，F(xiàn)>。課堂思考講

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課：四、靜電力的計(jì)算1.靜電力的計(jì)算：靜電力的大小計(jì)算和方向判斷一般分開進(jìn)行：（1）大小計(jì)算：利用庫(kù)侖定律計(jì)算大小時(shí)，不必將表示電性的正、負(fù)號(hào)代入公式，只代入q1、q2的絕對(duì)值即可。（2）方向判斷：利用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引來(lái)判斷。2.靜電力的理解：庫(kù)侖力是一種性質(zhì)力，與重力、彈力、摩擦力地位等同。對(duì)帶電體的受力分析，一定不要忘記畫庫(kù)侖力。庫(kù)侖力的合成與分解遵循平行四邊形定則。庫(kù)侖力遵守牛頓第三定律，一對(duì)庫(kù)侖力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。3.多個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力疊加：【例題】真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長(zhǎng)0.5m的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷的帶電量都是2×10-6C,求它們各自所受的庫(kù)侖力。q1q2q3＋＋＋實(shí)驗(yàn)證明：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。所以，如果知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫(kù)侖定律和平行四邊形定則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向．講

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課：四、靜電力的計(jì)算【解析】q3共受F1和F2兩個(gè)力的作用，q1=q2=q3=q，相互間的距離

r都相同,所以根據(jù)平行四邊形定則，合力是:合力的方向沿q1與q2連線的垂直平分線向外。講

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課：四、靜電力的計(jì)算②任何兩個(gè)電荷之間的庫(kù)侖力不因其他電荷存在而受影響③任何一個(gè)電荷所受的庫(kù)侖力等于周圍其他各點(diǎn)電荷對(duì)它的作用力的合力④幾個(gè)庫(kù)侖力或庫(kù)侖力和其他性質(zhì)的力合成時(shí)均遵守平行四邊形法則或三角形定則①任意兩個(gè)電荷間都存在一對(duì)庫(kù)侖力，且滿足庫(kù)侖定律應(yīng)用多個(gè)電荷的庫(kù)侖定律時(shí)，應(yīng)注意：講

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課：四、靜電力的計(jì)算課堂練習(xí)【練習(xí)1】要使真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力增大到原來(lái)4倍，下列方法中可行的是（）A．每個(gè)點(diǎn)電荷的帶電荷量都增大到原來(lái)的2倍，電荷間的距離不變B．保持點(diǎn)電荷的帶電荷量不變，使兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離增大到原來(lái)的2倍C．每個(gè)點(diǎn)電荷的帶電荷量都增大到原來(lái)的2倍，同時(shí)將兩點(diǎn)電荷間的距離減小為原來(lái)的1/2D．保持點(diǎn)電荷的帶電荷量不變，將兩點(diǎn)電荷間的距離減小到原來(lái)的1/4

A課堂練習(xí)【練習(xí)2】如圖所示,直角三角形ABC中,∠B=30°,在A、B處的