《高中物理 第1章 第2节 库仑定律课件 新人教版选修3-1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第1章 第2节 库仑定律课件 新人教版选修3-1.ppt（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第2节库仑定律节库仑定律1通通过演演示示实验，定定性性了了解解电荷荷之之间的的作作用用力力大大小小与与电荷荷量量的的多多少少以以及及电荷荷之之间距距离离大大小小的的关关系系2明明确确点点电荷荷是是个个理理想想模模型型知知道道带电体体简化化为点点电荷荷的的条条件件，感感悟悟科科学学研研究究中中建建立立理理想想模模型型的的重要意重要意义3知知道道库仑定定律律的的文文字字表表述述及及其其公公式式表表述述，通通过静静电力力与与万万有有引引力力的的对比比，体体会会自自然然规律律的的多多样性和性和统一性一性4了解了解库仑扭秤扭秤实验要点一探究影响电荷间相互作用力的因素要点一探究影响电荷间相互作用力的因素
2、1实验装置与原理实验装置与原理把把一一个个绝缘的的、带正正电的的小小球球放放在在A处，另另把把一一个个带正正电的的轻质小小球球悬挂挂在在丝线上上，先先后后挂挂在在P1、P2、P3等等位位置置(如如图所示所示) 小小球球所所受受带电球球A作作用用力力的的大大小小可可以以通通过丝线偏偏离离竖直直方方向向的的角角度度显示示出出来来观察察小小球球在在不不同同位位置置时丝线偏偏离离竖直方向的角度，可以比直方向的角度，可以比较小球所受力的大小小球所受力的大小再再把把小小球球挂挂在在某某个个固固定定位位置置，增增大大或或减减小小它它所所带的的电荷量，比荷量，比较小球受力大小的小球受力大小的变化化 2探究过程
3、探究过程3.探究结果探究结果电荷荷之之间的的作作用用力力随随着着电荷荷量量的的增增大大而而增增大大，随随着着距距离的增大而减小离的增大而减小实验现象象实验表明表明电荷量荷量一定一定时电荷荷间的距离越的距离越小，偏角越大小，偏角越大库仑力大小随着距力大小随着距离的减小而增大离的减小而增大电荷荷间的距的距离一定离一定时电荷量越大，偏荷量越大，偏角越大角越大库仑力大小随着力大小随着电荷量的增大而增大荷量的增大而增大(2)对点点电荷的理解荷的理解点点电荷荷是是只只有有电荷荷量量，没没有有大大小小、形形状状的的理理想想化化模模型，型，类似于力学中的似于力学中的质点，点，实际上并不存在上并不存在一一个个带
4、电体体能能否否看看做做点点电荷荷，是是相相对于于具具体体问题而而言的，不能言的，不能单凭其大小和形状确定凭其大小和形状确定有有的的同同学学误认为“大大的的带电体体一一定定不不能能看看成成点点电荷荷，小的小的带电体一定能看成点体一定能看成点电荷荷”辨辨析析：一一个个带带电电体体能能否否看看成成点点电电荷荷，并并不不在在于于它它体体积积的的大大小小，而而是是应应具具体体问问题题具具体体分分析析即即使使是是大大的的带带电电体体，在在一一定定条条件件下下，也也可可以以看看成成点点电电荷荷，即即使使是是小小的的带带电电体体，在一定条件下也不一定能看成点电荷在一定条件下也不一定能看成点电荷2库仑定律库仑定
5、律(1)内容内容真真空空中中两两个个静静止止点点电荷荷之之间的的相相互互作作用用力力，与与它它们的的电荷荷量量的的乘乘积成成正正比比，与与它它们的的距距离离的的二二次次方方成成反反比比，作作用用力力的的方方向向在在它它们的的连线上上电荷荷之之间的的这种种作作用用力力称称为静静电力，又叫做力，又叫做库仑力力库库仑仑定定律律仅仅适适用用于于真真空空中中两两个个点点电电荷荷间间静静电电力力的的计计算算，对对于于不不能能看看做做点点电电荷荷的的带带电电体体，不不能能直直接接应应用用库库仑仑定定律律计计算算静静电电力力对对于于两两个个均均匀匀带带电电的的球球体体，相相距距较较远远时时也也可可视视为点电荷
6、，此时为点电荷，此时r是两球心的距离是两球心的距离3应用库仑定律解题应注意的问题应用库仑定律解题应注意的问题(1)真真空空中中两两个个静静止止点点电荷荷间相相互互作作用用力力的的大大小小只只跟跟两两电荷荷的的电荷荷量量及及间距距有有关关，跟跟它它们的的周周围是是否否有有其其他他电荷等无关荷等无关(2)两两个个点点电荷荷之之间相相互互作作用用的的库仑力力遵遵守守牛牛顿第第三三定定律律，即即两两带电体体间的的库仑力力是是一一对作作用用力力与与反反作作用用力力不要不要认为电荷量大的荷量大的电荷荷对电荷量小的荷量小的电荷作用力大荷作用力大(3)库仑力力也也称称为静静电力力，它它具具有有力力的的共共性性
7、它它与与学学过的的重重力力、弹力力、摩摩擦擦力力是是并并列列的的它它具具有有力力的的一一切切性性质，它它是是矢矢量量，合合成成分分解解时遵遵循循平平行行四四边形形定定则，能能与与其其他他的的力平衡，使物体力平衡，使物体发生形生形变，产生加速度生加速度(4)可可将将计算算库仑力力的的大大小小与与判判断断库仑力力的的方方向向两两者者分分别进行行即即用用公公式式计算算库仑力力大大小小时，不不必必将将表表示示电荷荷Q1、Q2的的带电性性质的的正正、负号号代代入入公公式式中中，只只将将其其电荷荷量量的的绝对值代代入入公公式式中中从从而而算算出出力力的的大大小小；力力的的方方向向再再根根据据同同种种电荷荷
8、相相互互排排斥斥，异异种种电荷荷相相互互吸吸引引加加以以判判别也也可可将将Q1、Q2带符符号号运运算算，F为“”表表示示斥斥力力，F为“”表表示示引引力力4库仑定律与万有引力定律的比较库仑定律与万有引力定律的比较(1)库仑定定律律和和万万有有引引力力定定律律都都遵遵从从与与二二次次平平方方成成反反比比规律，人律，人们至今至今还不能不能说明它明它们的的这种相似性种相似性(2)两个定律列表比两个定律列表比较如下：如下：公式公式FGm1m2/r2Fkq1q2/r2产生生原因原因只要有只要有质量就有引力，因量就有引力，因此称此称为万有引力，两物体万有引力，两物体间的万有引力的万有引力总是引力是引力存在
9、于存在于电荷荷间，两，两带电体的体的库仑力既有引力，也有斥力，力既有引力，也有斥力，由由电荷的性荷的性质决定决定相互相互作用作用吸引力与它吸引力与它们质量的量的积成成正比正比库仑力与它力与它们电荷量的荷量的积成成正比正比相似相似遵从牛遵从牛顿第三定律第三定律与距离的关系与距离的关系为平方反比平方反比都有一个常量都有一个常量(3)对于于微微观的的带电粒粒子子，它它们之之间的的库仑力力要要比比万万有有引引力力大大得得多多电子子和和质子子的的静静电引引力力F1是是它它们间万万有有引引力力F2的的2.31039倍倍，正正因因如如此此，以以后后在在研研究究带电微微粒粒间的的相互作用相互作用时，可以忽略万
10、有引力，可以忽略万有引力当当弹性性扭扭丝处于于自自然然状状态时，调节螺螺丝，使使A与与C接接触触，接接着着使使C带上上电荷荷，因因A、C之之间的的斥斥力力，使使AB转动当当A、C间的的斥斥力力产生生的的转动力力矩矩与与扭扭丝阻阻碍碍绝缘棒棒AB转动的的力力矩矩达达到到平平衡衡时，AB就就静静止止在在某某一一角角度度上上根根据据这一角度，便可一角度，便可测出出带电小球小球间的斥力的斥力库仑实验中的思想方法库仑实验中的思想方法1根据库仑扭秤原理可以测量较小的相互作用力根据库仑扭秤原理可以测量较小的相互作用力2利利用用电电荷荷在在两两个个相相同同金金属属球球之之间间等等量量分分配配的的原原理理来来控
11、控制制带带电电体体的的电电荷荷量量，就就可可以以保保证证实实验验中中金金属属球球的的电电荷荷量成倍变化量成倍变化3根根据据电电荷荷在在金金属属球球表表面面均均匀匀分分布布的的特特点点，把把金金属属球球上上的的电电荷荷想想象象成成集集中中在在球球心心的的“点点电电荷荷”这这样样可可以以解解决决测量带电体之间距离的问题测量带电体之间距离的问题2三个自由点电荷的共线平衡问题三个自由点电荷的共线平衡问题若若要要使使三三个个自自由由点点电荷荷均均处于于平平衡衡状状态，三三个个电荷荷的的电荷量大小、荷量大小、电性关系及相性关系及相对位置关系有如下特点：位置关系有如下特点：(1)三三自自由由点点电荷荷电性性
12、必必为“两两同同一一异异”若若三三者者均均带同种同种电荷，无荷，无论怎么放，外怎么放，外侧点点电荷都不可能平衡荷都不可能平衡(2)异异种种电荷荷必必放放中中间若若异异种种电荷荷B放放外外侧，它它本本身身就不可能平衡就不可能平衡(3)放放在在内内侧的的异异种种电荷荷B电荷荷量量最最小小因因为若若QBQC，则FBAFCA，A不不能能平平衡衡；若若QBQA，则FBCFAC，C不能平衡不能平衡可可形形象象地地概概括括为“三三点点共共线、两两同同夹异异，两两大大夹小小，近近小小远大大”即即三三个个电荷荷必必须在在同同一一直直线上上，且且中中间近近的的电荷荷量量小小，与与旁旁边两两个个为异异种种电荷荷，两
13、两边电荷荷靠靠近近中中间近近的的电荷量荷量较小，小，远的的电荷量荷量较大大共共线线力力的的平平衡衡问问题题可可用用直直接接合合成成法法处处理理；若若为为三三个个互互成成角角度度的的力力的的平平衡衡问问题题，常常用用直直接接合合成成法法，即即两两个个力力的的合合力力和和第第三三个个力力等等大大反反向向，也也可可用用正正交交分分解解法法处处理理；若若为为多多个个互互成成角角度度的的共共点点力力的的平平衡衡问问题题，首首先先用用正正交交分分解解法法，也也可用平行四边形法可用平行四边形法如如图图所所示示，两两个个半半径径均均为为r的的金金属属球球放放在在绝绝缘缘支支架架上上，两两球球面面最最近近距距离
14、离为为r，带带等等量量异异种种电电荷荷，电电荷荷量量为为Q，关关于于两两球球之之间间的的静静电电力力，下下列列选选项项中中正正确确的的是是()题题 型型 1 1库仑定律及其适用条件库仑定律及其适用条件【分分析析】首首先先判判断断两两个个带带电电球球能能否否简简化化成成点点电电荷荷，如不能简化成点电荷就不符合库仑定律的适用条件如不能简化成点电荷就不符合库仑定律的适用条件【解解析析】两两球球间间的的距距离离和和球球本本身身的的大大小小差差不不多多，不不符符合合简简化化成成点点电电荷荷的的条条件件，因因为为库库仑仑定定律律的的公公式式计计算算只只适适用用于于点点电电荷荷，所所以以不不能能用用公公式式
15、去去计计算算我我们们可可以以根根据据电电荷荷间间的的相相互互作作用用的的规规律律来来做做一一个个定定性性分分析析，由由于于两两带带电电体体带带等量异种电荷，电荷间相互吸引，等量异种电荷，电荷间相互吸引， 【答案】【答案】B【方法总结方法总结】带带电电体体能能否否简简化化为为点点电电荷荷，是是库库仑仑定定律律应应用用中中的的关关键键点点另另一一个个条条件件是是“真真空空”中中，一一般般没没有有特特殊殊说说明明的的情情况况下下，都可按真空来处理都可按真空来处理求求解解实实际际带带电电体体间间的的静静电电力力，可可以以把把实实际际带带电电体体转转化化为为点点电电荷荷，再再求求解解库库仑仑力力；对对于
16、于不不要要求求定定量量计计算算的的实实际际带带电体间的静电力，可以用库仑定律定性分析电体间的静电力，可以用库仑定律定性分析变式训练变式训练 1-1答案：答案：D有有三三个个完完全全相相同同的的金金属属小小球球A、B、C，A带带电电荷荷量量为为7Q，B带带电电荷荷量量为为Q，C不不带带电电将将A、B固固定定起起来来，然然后后让让C球球反反复复与与A、B接接触触，最最后后移移去去C球球，试试问问A、B间的库仑力变为原来的多少？间的库仑力变为原来的多少？【解解析析】题题中中所所说说“C与与A、B反反复复接接触触”隐隐含含一一个个解解题题条条件件：即即A、B原原先先所所带带电电荷荷量量的的总总和和最最
17、后后被被三三小小球球平平分分 题题 型型 2 2 库仑定律与电荷守恒定律的结合库仑定律与电荷守恒定律的结合【方法总结方法总结】(1)一一类类题题型型是是两两定定律律的的结结合合，需需对对电电荷荷进进行行电电性性的的分析分析(2)另另一一类类题题型型需需对对电电荷荷在在不不同同带带电电体体间间接接触触后后电电荷荷量的分配进行定量分析量的分配进行定量分析如如图所所示示，半半径径相相同同的的两两个个金金属属小小球球M、N带有有电荷荷量量相相等等的的电荷荷(可可视为点点电荷荷)，相相隔隔一一定定距距离离，两两球球之之间的的相相互互吸吸引引力力的的大大小小是是F.现让第第三三个个半半径径相相同同的的不不
18、带电的的金金属属小小球球P先先后后与与M、N两两球球接接触触后移开，后移开，这时M、N两球之两球之间的相互作用力的相互作用力为()变式训练变式训练 2-1答案：答案：A(2014河河北北区区模模拟拟)如如图所所示示，A、B两两个个点点电荷荷的的电量量分分别为Q和和q，放放在在光光滑滑绝缘水水平平面面上上，A、B之之间用用绝缘的的轻弹簧簧连接接当当系系统平平衡衡时，弹簧簧的的伸伸长量量为x0.若若弹簧簧发生的均是生的均是弹性形性形变，则()题题 型型 3 3 库仑定律与力的平衡的综合应用库仑定律与力的平衡的综合应用 A保保持持Q不不变，将将q变为2q，平平衡衡时弹簧簧的的伸伸长量量等等于于2x0
19、B保保持持q不不变，将将Q变为2Q，平平衡衡时弹簧簧的的伸伸长量量小于小于2x0C保保持持Q不不变，将将q变为q，平平衡衡时弹簧簧的的缩短短量量等于等于x0D保保持持q不不变，将将Q变为Q，平平衡衡时弹簧簧的的缩短短量量小于小于x0【答案】【答案】B【方法总结方法总结】“平平衡衡”指指带带电电体体加加速速度度为为零零或或匀匀速速直直线线运运动动状状态态，仍仍属属于于“静静力力学学”范范畴畴，分分析析受受力力时时，只只是是带带电电体体受受的的外外力力中中多一项电场力而已解题步骤为：多一项电场力而已解题步骤为：(1)明确研究对象；明确研究对象；(2)分分析析研研究究对对象象所所受受外外力力，其其中
20、中的的电电场场力力要要根根据据电电荷的正、负及电场的方向来判定；荷的正、负及电场的方向来判定；(3)根据平衡条件根据平衡条件F合合0列方程；列方程；(4)解方程，求出结果解方程，求出结果如如图所所示示，大大小小可可以以不不计的的带有有同同种种电荷荷的的小小球球A和和B互互相相排排斥斥，静静止止时两两球球位位于于同同一一水水平平面面，绝缘细线与与竖直直方方向向的的夹角角分分别为和和，且且，由此可知，由此可知()AB球球带的的电荷量荷量较多多BB球球质量量较大大CB球受的拉力球受的拉力较大大D两两球球接接触触后后，再再静静止止下下来来，两两绝缘细线与与竖直直方方向的向的夹角角变为、，则仍有仍有 变
21、式训练变式训练 3-1答案：答案：D题题 型型 4 4 与库仑力相关的学科内综合问题与库仑力相关的学科内综合问题【解解析析】C球球存存在在时时两两悬悬线线都都处处于于竖竖直直方方向向，A、B两两球球处处于于受受力力平平衡衡状状态态，说说明明A、B两两球球带带异异种种电电荷荷；移移走走C球球，A、B两两球球相相互互吸吸引引，隔隔离离分分析析A球球或或B球球，库库仑仑力力属属于于相相互互作作用用力力，质质量量大大的的小小球球，悬悬线线与与竖竖直直方方向向的的夹夹角小，故角小，故A选项正确选项正确【答案】【答案】A【方法总结方法总结】库库仑仑定定律律给给出出了了两两个个点点电电荷荷作作用用力力的的大
22、大小小及及方方向向，库库仑仑力力毕毕竟竟也也是是一一种种力力，同同样样遵遵循循力力的的合合成成与与分分解解法法则则，遵遵循循共共点点力力平平衡衡条条件件、牛牛顿顿定定律律等等力力学学基基本本规规律律因因此此，处处理库仑力问题实际就是力学规律方法的合理迁移理库仑力问题实际就是力学规律方法的合理迁移一一根根置置于于水水平平面面上上的的光光滑滑玻玻璃璃管管(绝缘体体)，内内部部有有两两个个完完全全相相同同的的弹性性金金属属球球A、B，带电量量分分别为9Q和和Q，从从图中中所所示示位位置置由由静静止止开开始始释放放，一一切切摩摩擦擦均均不不计问：两两球球再再次次经过图中中位位置置时，两球的加速度是两球
23、的加速度是释放放时的多少倍？的多少倍？变式训练变式训练 4-1答案：答案：16/9倍倍1(2014扬扬州州模模拟拟)关关于于点点电荷荷的的说法法，正正确确的的是是()A只有体只有体积很小的很小的电荷，才能作荷，才能作为点点电荷荷B体体积很大的很大的电荷，一定不能作荷，一定不能作为点点电荷荷C点点电荷一定是荷一定是带电量很小的量很小的电荷荷D两两个个带电的的金金属属小小球球，不不一一定定能能将将它它们作作为电荷荷集中在球心的点集中在球心的点电荷荷处理理解解析析：点点电电荷荷属属于于理理想想化化的的物物理理模模型型，带带电电体体看看作作点点电电荷荷的的条条件件，当当一一个个带带电电体体的的形形状状
24、及及大大小小对对它它们们间间相相互互作作用用力力的的影影响响可可忽忽略略时时，这这个个带带电电体体可可看看作作点点电电荷荷，是是由由研研究究问问题题的的性性质质决决定定的的，与与自自身身大大小小形形状状无无具具体体关关系系故故D选项正确选项正确答案：答案：D答案：答案：B答案：答案：B4如如图所所示示，等等边三三角角形形ABC，边长为L，在在顶点点A、B处有有等等量量异异种种点点电荷荷QA、QBQAQ，QBQ，求在求在顶点点C处的点的点电荷荷QC所受的静所受的静电力力(静静电力常量力常量为k)解解析析：当当QC为为正正电电荷荷时时，受受力力情情况况如如图图所所示示，QA、QB对对QC的的作作用用力力大大小小和和方方向向都都不不因因其其他他电电荷荷的的存存在在而而改改变变，仍然遵守库仑定律仍然遵守库仑定律答案：答案：见解析见解析
