庫侖定律(精品)

1、第二節(jié)第二節(jié)2.2.電荷守恒定律電荷守恒定律1.1.起電方法起電方法1. .摩擦起電摩擦起電 2. .接觸起電接觸起電 3. .感應(yīng)起感應(yīng)起電電 復(fù)習(xí)回顧3.3.元電荷元電荷Ce191060. 1復(fù)習(xí)回顧1.1.萬有引力定律的內(nèi)容萬有引力定律的內(nèi)容? ? 自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體質(zhì)量的乘積成正比引力的大小與物體質(zhì)量的乘積成正比, ,與它與它們之間距離的二次方們之間距離的二次方成反比。成反比。2.2.其表達(dá)式為其表達(dá)式為: :221rmmGF 萬3.3.兩個(gè)物體之間的作用力（引力）隨著質(zhì)量?jī)蓚€(gè)物體之間的作用力（引力）隨著質(zhì)量的增大而增大，隨

2、著距離的增大而減小。的增大而增大，隨著距離的增大而減小。同種電荷之間存在斥力同種電荷之間存在斥力異種電荷之間存在引力異種電荷之間存在引力甲乙丙探究起航探究起航電荷之間作用力的大小決定于哪些因素呢？電荷之間作用力的大小決定于哪些因素呢？F一、探究影響電荷間相互作用力的因素一、探究影響電荷間相互作用力的因素演示演示：2.2.距離越近，偏角越大，力越大；距離越近，偏角越大，力越大；距離越遠(yuǎn)，距離越遠(yuǎn)， 力越小。力越小。1.1.帶電量越大，偏角越大，力越大；帶電量越大，偏角越大，力越大； 帶電量越小，帶電量越小， 力越小。力越小。小球受力小球受力示意圖示意圖TGFtanGF 偏角越大，偏角越大，力越大

3、力越大結(jié)論：結(jié)論：一、探究影響電荷間相互作用力的因素一、探究影響電荷間相互作用力的因素rQQkF221再猜想再猜想：電荷之間相互作用力的大小會(huì)不會(huì)電荷之間相互作用力的大小會(huì)不會(huì)與萬有引力定律的大小具有相似的形式呢？與萬有引力定律的大小具有相似的形式呢？會(huì)不會(huì)是會(huì)不會(huì)是 ？猜想猜想：F F與與Q Q、r r有什么具體關(guān)系？有什么具體關(guān)系？ 二、庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)二、庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)平衡小球平衡小球細(xì)銀絲細(xì)銀絲帶電小球帶電小球C帶電小球帶電小球A刻度盤與指針刻度盤與指針二、庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)二、庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)研究方法：研究方法：1 1 1、F F與與r r的關(guān)系的關(guān)系(Q(Q不變）不變） 結(jié)論：結(jié)論：21Fr控制變

4、量法控制變量法ACQA4Q電量均分A2QC2QAD2Q條件：完全相同的小球條件：完全相同的小球二、庫侖的實(shí)驗(yàn)二、庫侖的實(shí)驗(yàn)2 2、F F與與Q Q的關(guān)系的關(guān)系（r r不變）不變）結(jié)論：結(jié)論：QQF21綜合結(jié)論:221rQQkF QQF21rF21 式中的式中的k是比例系數(shù)，叫做靜電力常量。是比例系數(shù)，叫做靜電力常量。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定其值為通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定其值為:229/100 . 9CmNk221rQQF 三、庫侖定律三、庫侖定律 1、 內(nèi)容：內(nèi)容：真空中真空中兩個(gè)兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷靜止點(diǎn)電荷之間相互之間相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與作用力，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

5、，作用力的方向在它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。它們的連線上。 電荷間這種相互作用力叫做電荷間這種相互作用力叫做靜電力靜電力或或庫侖力庫侖力。 2、表達(dá)式：表達(dá)式： 3、適用條件：、適用條件：rQQkF221真空中靜止點(diǎn)電荷真空中靜止點(diǎn)電荷 4 4、點(diǎn)電荷、點(diǎn)電荷 （1 1）在研究帶電體間的相互作用時(shí)，如在研究帶電體間的相互作用時(shí)，如果帶電體自身的大小遠(yuǎn)小于它們之間的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、形狀及距離，以至帶電體自身的大小、形狀及電荷分布狀況對(duì)我們所討論的問題影響電荷分布狀況對(duì)我們所討論的問題影響甚小，甚小，相對(duì)相對(duì)來說可把帶電體看作一

6、帶電來說可把帶電體看作一帶電的點(diǎn)，叫做點(diǎn)電荷。的點(diǎn)，叫做點(diǎn)電荷。 均勻帶電的球體均勻帶電的球體, ,由于球所具有的對(duì)稱由于球所具有的對(duì)稱性性, ,即使它們之間的距離不是很大即使它們之間的距離不是很大, ,一般一般也可以當(dāng)作電電荷來處理也可以當(dāng)作電電荷來處理-電荷集中在電荷集中在球心的點(diǎn)電荷。球心的點(diǎn)電荷。 （2 2）點(diǎn)電荷是一個(gè)點(diǎn)電荷是一個(gè)理想化理想化的模型，的模型， 類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)。類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)。 5 5、相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷，不、相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷，不論它們的電量是否相等，它們受論它們的電量是否相等，它們受到的庫侖力是一對(duì)作用力和反作到的庫侖力是一對(duì)作用力和反作用力。用力。庫侖

7、定律庫侖定律公式公式221rQQkF 方向方向四、兩定律比較四、兩定律比較萬有引力定律萬有引力定律考慮考慮場(chǎng)合場(chǎng)合221rmmGF 電荷中心連電荷中心連線線質(zhì)量中心連線質(zhì)量中心連線微觀粒子微觀粒子, ,宏觀帶電體宏觀帶電體真空真空宏觀天體宏觀天體我們收獲了多少？ 1.影響電荷間相互作用力的因素：影響電荷間相互作用力的因素：電荷量、距離電荷量、距離2.庫侖定律的內(nèi)容和表達(dá)式及適用條件庫侖定律的內(nèi)容和表達(dá)式及適用條件 真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間相互作用力，與真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間相互作用力，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

8、它們的連線上。次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。3.表達(dá)式表達(dá)式：4.點(diǎn)電荷理想模型的建立點(diǎn)電荷理想模型的建立5.庫侖實(shí)驗(yàn)的方法：庫侖實(shí)驗(yàn)的方法：控制變量法控制變量法rQQkF221即時(shí)應(yīng)用例題例題1 1、關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中正確的是：、關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中正確的是： A. A.真正的點(diǎn)電荷是不存在的真正的點(diǎn)電荷是不存在的 B. B.點(diǎn)電荷是一種理想化模型點(diǎn)電荷是一種理想化模型 C. C.足夠小足夠小（如體積小于（如體積小于1 1）的電荷就是點(diǎn)電荷的電荷就是點(diǎn)電荷 D. D.一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它一個(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)所研的尺

9、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)究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)答案：A、B、D 點(diǎn)電荷自身的大小不一定很小，它所帶的點(diǎn)電荷自身的大小不一定很小，它所帶的電量也可以很大。點(diǎn)電荷這個(gè)概念與力學(xué)電量也可以很大。點(diǎn)電荷這個(gè)概念與力學(xué)中的中的“質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)”類似，但與質(zhì)點(diǎn)要注意區(qū)分類似，但與質(zhì)點(diǎn)要注意區(qū)分。 五、解題方法指導(dǎo)1 1、計(jì)算時(shí)，、計(jì)算時(shí)，Q Q1 1、Q Q2 2 取絕對(duì)值代入取絕對(duì)值代入公式，再根據(jù)帶電性質(zhì)判斷庫公式，再根據(jù)帶電性質(zhì)判斷庫 侖力的方向。侖力的方向。例題例題2 2：已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）質(zhì)量：已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）質(zhì)量1.671.671010-27-27kgk

10、g電子的質(zhì)量是電子的質(zhì)量是9.19.11010-31-31kgkg，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為5.35.31010-11 -11 m m。試比較氫核與核外電子之間的庫侖力和萬有引力。試比較氫核與核外電子之間的庫侖力和萬有引力。解：氫核與電子所帶的電荷量都是氫核與電子所帶的電荷量都是 1.61.61010-19-19c c.221rQQkF庫=（9.0109）2111919103 . 5106 . 1106 . 1=8.210-8 N221rmmGF 萬 N211312711103 . 5101 . 91067. 1107 . 6N47106 . 3萬庫FF3

11、9103 . 2可見，微觀粒子間的萬有引力遠(yuǎn)小于庫侖力，因此在研究微觀粒子可見，微觀粒子間的萬有引力遠(yuǎn)小于庫侖力，因此在研究微觀粒子的相互作用時(shí)，可以把萬有引力忽略。另外的相互作用時(shí)，可以把萬有引力忽略。另外, ,二者的性質(zhì)也不同。二者的性質(zhì)也不同。五、解題方法指導(dǎo)2、 兩個(gè)完全相同小球接觸時(shí)的電量分配規(guī)律：兩個(gè)完全相同小球接觸時(shí)的電量分配規(guī)律： 若原來帶異種電荷，則先中和后平分；若原來帶異種電荷，則先中和后平分； 若原來帶同種電荷，則電荷總量平分；若原來帶同種電荷，則電荷總量平分； 例題例題3 3：真空中兩個(gè)相同的帶等量異號(hào)電荷的金屬小球真空中兩個(gè)相同的帶等量異號(hào)電荷的金屬小球A、B(均可看

12、作點(diǎn)電荷），分別固定在兩處，兩球間靜電力為均可看作點(diǎn)電荷），分別固定在兩處，兩球間靜電力為F?，F(xiàn)用一個(gè)不帶電的同樣的金屬小球現(xiàn)用一個(gè)不帶電的同樣的金屬小球C先與先與A接觸，再與接觸，再與B接觸，接觸，然后移開，此時(shí)然后移開，此時(shí)A、B球間的靜電力變?yōu)槎啻?？若再使球間的靜電力變?yōu)槎啻?？若再使A、B間距離增大為原來的間距離增大為原來的2倍，則它們間靜電力又為多大？倍，則它們間靜電力又為多大？解析：C32412FFF4Q2QC2QAB2Q4Q81FF B+QA-QrBAr2r所以：所以：82QQQBA3、多個(gè)點(diǎn)電荷的問題Q2Q1Q3 實(shí)驗(yàn)證明：兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不因第實(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)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)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)電荷的作用力的電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)電荷的作用力的矢量矢量和和。五、解題方法指導(dǎo)例題例題4 4：真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長(zhǎng)：真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長(zhǎng)50 cm50 cm的等的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是 +2+21010-6 -6 c,c,求：求：Q Q3 3所受的庫侖力。所受的庫侖力。解：解：Q3共