【公開(kāi)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2節(jié)庫(kù)倫定律第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用電荷之間存在“同性相斥，異性相吸”，那么電荷之間相互作用力會(huì)遵循什么樣規(guī)律呢？1.知道庫(kù)侖定律的內(nèi)容及適用條件。2.了解庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)。3.知道點(diǎn)電荷的概念，知道帶電體看成點(diǎn)電荷的條件。4.理解庫(kù)侖定律的表達(dá)式，并會(huì)計(jì)算點(diǎn)電荷間的靜電力。知識(shí)點(diǎn)一：電荷之間的作用力帶正電的帶電體C置于鐵架臺(tái)旁，把系在絲線上帶正電的小球先后掛在P1、P2、P3等位置。帶電體C與小球間的作用力會(huì)隨距離的不同怎樣改變呢?在同一位置增大或減小小球所帶的電荷量，作用力又會(huì)怎樣變化?電荷之間作用力的大小與哪些因素有關(guān)?定性研究實(shí)驗(yàn)探究方法控制變量法研究：（1）距離r不變，改變電荷量（2）電荷量q不變，改變距離q1q2+P1C+P2P3演示實(shí)驗(yàn)1研究：（1）距離r不變，改變電荷量結(jié)論：距離r保持不變，電荷量q增大，F(xiàn)增大。演示實(shí)驗(yàn)2研究：（2）電荷量q不變，改變距離結(jié)論：電荷量q保持不變，距離r增大，F(xiàn)減小。猜想：電荷之間的作用力會(huì)不會(huì)與萬(wàn)有引力具有相似的形式呢？帶電物體之間的相互作用力，會(huì)不會(huì)與他們電荷量的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比？定量研究：庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)①微力難于測(cè)量＋－＋FFq1q2rF非常微弱庫(kù)倫扭秤的結(jié)構(gòu)：帶電小球A與后來(lái)的球C，產(chǎn)生庫(kù)倫力不帶電小球B、用來(lái)來(lái)平衡小球A重力——小量放大細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒懸絲扭轉(zhuǎn)的角度比較力的大小改變A和C之間的距離r記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度力F與距離r的關(guān)系庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)當(dāng)把另一個(gè)帶電的金屬球C插入容器并使它靠近A時(shí)A與C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)棒的一端是一個(gè)帶電的小球A另一端是一個(gè)不帶電的球BB與A所受的重力平衡C細(xì)銀絲平面鏡平衡小球B帶電小球C帶電小球A使A球在水平面內(nèi)平衡

視頻：扭秤實(shí)驗(yàn)②電量無(wú)法測(cè)量+q+3q猜想：接觸+2q+2q均分驗(yàn)證：+F+2q電量均分它們對(duì)相隔同樣距離的第三個(gè)帶電小球的作用力相等，因此，可以斷定這兩個(gè)小球接觸后所帶的電荷量相等?！姾删諪∝q1q21.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，跟它們電荷量的乘積成正比，跟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）適用范圍:①真空中②靜止的點(diǎn)電荷庫(kù)侖（1）內(nèi)容：電荷間這種相互作用力叫做靜電力或庫(kù)侖力。（2）表達(dá)式：

比例系數(shù)k

叫做靜電力常量，國(guó)際單位制中，k=9.0×109N·m2/C2對(duì)庫(kù)侖定律的理解：1.兩個(gè)帶電體間的庫(kù)侖力是一對(duì)作用力和反作用力。不要認(rèn)為電荷量大的電荷對(duì)電荷量小的電荷的作用力大。2.代入公式計(jì)算時(shí)，一般將電荷量的絕對(duì)值代入。然后根據(jù)“同種電荷相斥、異種電荷相吸”來(lái)判斷力的方向。3.兩個(gè)均勻帶電絕緣球體，可視為電荷集中在球心的點(diǎn)電荷，為兩球心間距離。對(duì)于兩個(gè)帶電金屬球，要考慮靜電力會(huì)使金屬球表面的電荷重新分布。

思考：在兩帶電體之間距離接近0時(shí)，能根據(jù)庫(kù)侖定律得到靜電力無(wú)窮大的結(jié)論嗎？不正確。

因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷距離為0時(shí)，兩個(gè)電荷不能被看做是點(diǎn)電荷。也就是說(shuō)，距離很小很小，或者距離為0時(shí)，它們的自身的大小是不能忽略不計(jì)的，即庫(kù)侖定律不再適用于此情況。2.點(diǎn)電荷：當(dāng)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、分布對(duì)它們之間的作用力可以忽略不計(jì)時(shí)，這樣的帶電體就可以看做帶電的電，叫做點(diǎn)電荷（1）性質(zhì)：（2）條件：類(lèi)似于力學(xué)的質(zhì)點(diǎn)，也是一種理想化模型。形狀和大小對(duì)所研究的問(wèn)題的影響是否可以忽略不計(jì)。注意：一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷，是相對(duì)于具體問(wèn)題而言的，不能單憑其形狀和大小確定。

思考：兩個(gè)靠近的帶電球體，是否可以看做是集中在球心位置的點(diǎn)電荷？+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++因?yàn)殡姾砷g的作用力，電荷并不能均勻的分布在球體上，所以不可以。同種電荷異種電荷跟蹤導(dǎo)練1.關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說(shuō)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(wèn)題的影響是否可以忽略不計(jì)ABD2.兩個(gè)半徑為0.3m的金屬球，球心相距1.0m放置，當(dāng)他們都帶1.5×10?5C的正電時(shí)，相互作用力為F1

，當(dāng)它們分別帶+1.5×10?5C和?1.5×10?5C的電量時(shí)，相互作用力為F2,則（）A．F1=F2

B．F1

＜F2

C．F1

＞F2

D．無(wú)法判斷B知識(shí)點(diǎn)二：靜電力計(jì)算1C1C1m代入數(shù)據(jù)：庫(kù)侖是一個(gè)非常大的電荷量單位100萬(wàn)噸mg只有百萬(wàn)分之一庫(kù)倫可達(dá)幾百庫(kù)侖1.庫(kù)侖定律與萬(wàn)有引力的對(duì)比【例題1】在氫原子內(nèi)，氫原子核與電子之間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫原子核與電子之間的靜電力和萬(wàn)有引力。分析氫原子核與質(zhì)子所帶的電荷量相同，是1.6×10-19C。電子帶負(fù)電，所帶的電荷量也是1.6×10-19C。質(zhì)子質(zhì)量為1.67×10-27kg，電子質(zhì)量為9.1×10-31kg。根據(jù)庫(kù)侖定律和萬(wàn)有引力定律就可以求解。

微觀粒子間的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于庫(kù)倫力。在研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)，可以把萬(wàn)有引力忽略。2.靜電力的疊加①庫(kù)侖定律描述的是兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力。如果存在兩個(gè)以上點(diǎn)電荷，那么要對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力進(jìn)行的矢量求和?！纠}2】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(kù)侖力。F1F2F3q1q2q3+++分析根據(jù)題意作圖（如右圖）。每個(gè)點(diǎn)電荷受到其他兩個(gè)點(diǎn)電荷的斥力，因此，只要求出一個(gè)點(diǎn)電荷（例如q3）所受的力即可。

②三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問(wèn)題對(duì)其中一個(gè)電荷受力分析可知，若不共線，則無(wú)法保持平衡。三個(gè)帶電體在一條直線上，都在靜電力作用下處于平衡狀態(tài)，它們遵循的規(guī)律是：中間的電荷與兩邊的電荷電性相反，兩邊電荷電性相同，中間電荷量最小，即“兩同夾一異，兩大夾一小?！?/p>

C③任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的，如果知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫(kù)倫定律和平行四邊形定則就可以求出帶電體間的靜電力。【例題4】如圖所示用三根長(zhǎng)度相同的絕緣細(xì)線將三個(gè)帶電小球連接后懸掛在空中。三個(gè)帶電小球質(zhì)量相等，A球帶負(fù)電，平衡時(shí)三根絕緣細(xì)線都是直的，但拉力都為零。則（

）A.

B球和C球都帶負(fù)電B.

B球帶負(fù)電荷，C球帶正電荷C.

B球和C球所帶電量不一定相等

D.

B球和C球所帶電量一定相等【解析】AB選項(xiàng)，B球受重力及A、C對(duì)B球的庫(kù)侖力而處于平衡狀態(tài)，則A與C球?qū)球的庫(kù)侖力的合力應(yīng)與重力大小相等，方向相反；庫(kù)侖力的方向只能沿兩電荷的連線方向，說(shuō)明A對(duì)B的庫(kù)侖力應(yīng)指向A，C對(duì)B的作用力應(yīng)指向B