2.庫侖定律 (3)

1、1.2 庫侖定律第一章 靜電場知識回顧：1、自然界中存在著兩種電荷， 即： 與 。2、同種電荷相互 、 異種電荷相互 。3、起電方法： 起電、 起電、 起電 4、電荷守恒定律： 電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過程中,電荷的總量不變.1、質(zhì)子 質(zhì)子是構(gòu)成原子的基本粒子，常用符號p表示。它和中子一起構(gòu)成原子核。質(zhì)子帶1個單位正電荷，它帶的電量等于電子帶的電量，只是電性相反。 舉例：氫的原子核就是質(zhì)子，它的質(zhì)量是1.672610-27kg。約為電子質(zhì)量的1836.2倍。 原子中所有質(zhì)子的質(zhì)量和所有中子的質(zhì)量之和，近似地等于

2、原子的質(zhì)量。 原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定元素的名稱，也決定該元素在周期表中的原子序數(shù)和核外的電子總數(shù)。2、電子 電子是構(gòu)成原子的基本粒子之一，常用符號e 表示質(zhì)量極小，帶單位負電荷，在原子中圍繞原子核旋轉(zhuǎn)。 不同的原子擁有的電子數(shù)目不同，例如，每一個碳原子中含有6個電子，每一個氧原子中含有8個電子。 能量高的離核較遠，能量低的離核較近。通常把電子在離核遠近不同的區(qū)域內(nèi)運動稱為電子的分層排布。質(zhì)子和電子（1）什么樣的情況下，可以將物體看成質(zhì)點？（2）質(zhì)點實際存在嗎？想一想： 通過與質(zhì)點相類比，你能說出出什么樣的情況下可以將帶點體看成是點電荷呢？一、點電荷：（1）點電荷：當一個帶電體本身的線度比它到其他

3、帶電體的距離小很多，以至在研究它與其他帶電體的相互作用時，該帶電體的形狀大小以及電荷在其上的分布狀況均無關(guān)緊要，該帶電體可看做一個帶電的點，這樣的電荷稱為點電荷.（2）點電荷：是一種理想化的模型. 質(zhì)點：在物體的大小和形狀不起作用，或者所起的作用并不顯著而可以忽略不計時，我們近似地把該物體看作是一個只具有質(zhì)量而其體積、形狀、大小可以忽略不計的理想物體，用來代替物體的有質(zhì)量的點稱為質(zhì)點，是物理學(xué)的一個理想化模型。線度一般指物體從各個方向來測量時的最大的長（寬）度 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與哪些因素有關(guān)呢？ A是一個帶正電的物體。把系在絕緣絲線上的帶正電的小球分別系在

4、P1、P2、P3位置，比較相同的小球在不同位置所受帶電體的作用力的大小思考一：這個力的大小通過什么可以比較出來？思考二：你認為這個力的大小會與哪些因素有關(guān)？思考三：多個因素影響的時候，我們一般會采用什 么方法進行研究？二、探究影響電荷間相互作用力的因素A 早在我國東漢時期人們就掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律,定量（用數(shù)學(xué)公式語言進行相關(guān)描述）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?。庫侖做了大量實?于1785年得出了庫侖定律。實驗定性（用文字語言進行相關(guān)描述）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三、庫侖的實驗1、實驗裝置：庫侖扭秤2、器材組成：細銀絲、

5、絕緣架、帶電的金屬小球A和C、不帶電的小球B3、實驗原理：A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)的角度和力的大小有一定的對應(yīng)關(guān)系 思考：B球的作用是什么呢？使A球在水平面內(nèi)平衡4、實驗方法：控制變量法5、實驗步驟：探究F與r的關(guān)系：（1）把另一個帶電小球C插入容器并使它靠近A時，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 在庫侖那個時代，還不知道怎么樣測量物體所帶的電荷量，甚至連電荷量的單位都沒有，又怎么樣做到改變A和C的電荷量呢？庫侖定

6、律1、當電量不變時，F(xiàn)與距離r的二次方成反比:F2、當之間距離不變時，F(xiàn)與、 的乘積成正比: F實驗結(jié)論：1、內(nèi)容：真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力（斥力或引力）與這兩個電荷所帶電荷量的乘積成正比，跟它們之間距離的二次方成反比，作用力的方向沿著這兩個點電荷的連線。2、表達式：其中：k叫靜電力常量，k=9.0109Nm2/C2四、庫侖定律注意：（1）計算庫侖力的大小時，Q1、Q2只代大小，“+”和“-”號不代入；（2）庫侖力的方向沿著兩個點電荷連線，通過同種電荷排斥，異種電荷吸引來確定；（3）k：靜電力恒量。k=9.0109Nm2/C2，其大小是用實驗方法確定的。其單位是由公式中的F、Q、r的

7、單位確定的； 使用庫侖定律計算時，各物理量必須統(tǒng)一國際單位： F N; Q C; r m。（4）庫侖力也稱為靜電力，它是一種性質(zhì)力，是矢量，合成分解時遵從平行四邊形定則；（5）在 中，F(xiàn)是Q1與Q2之間的相互作用力，是一對作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解為Q1Q2，受的力也不等。4、實用范圍：真空、靜止、點電荷三、點電荷：（1）點電荷：當一個帶電體本身的線度比它到其他帶電體的距離小很多，以至在研究它與其他帶電體的相互作用時，該帶電體的形狀大小以及電荷在其上的分布狀況均無關(guān)緊要，該帶電體可看做一個帶電的點，這樣的電荷稱為點電荷.（2）點電荷：是一種理想化的模型.一、真空： 在真空科

8、學(xué)中，真空的含義是指在給定的空間內(nèi)低于一個大氣壓力的氣體狀態(tài)。 人們通常把這種稀薄的氣體狀態(tài)稱為真空狀況。 簡言之，就是在一個空間內(nèi),如果完全沒有氣體,那就是完全真空.所謂宇宙空間也就是這樣的.二、靜止：2、運動點電荷周圍的電場因點電荷運動而發(fā)生變化,所以會產(chǎn)生磁場,因此要算相互作用力的話還要加上洛倫茲力；1、庫侖定律的真正形式是 F=q1*q2/(4r2)其中是介電常數(shù),它是和材料有關(guān)的常數(shù).在真空中 =0=8.8510(-12)C/(Nm2)在高中物理中,為了簡單起見,通常令K=1/4,將庫侖定律化簡為 F=Kq1*q2/(r2)由此可見,K是和材料有關(guān)的物理常數(shù)；3、如果不是點電荷，那么

9、電荷就會分布在一定的空間范圍里，那么此時想要處理庫侖力就必須要用積分等數(shù)學(xué)工具。條件拓展：1、下列說法中正確的是：A、點電荷是一種理想模型，真正的點電荷是 不存在的B、點電荷就是體積和帶電量都很小的帶電體C、根據(jù)庫侖定律可知，當r 0 時,F D、一個帶電體能否看成點電荷，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答案：AD 例題講解 2、在真空中，一個電荷量為 2.0109 C 的點電荷q ，受到另一個點電荷Q 的吸引力為 8.110-3 N, q 與Q 間的距離為 0.1 m , 求Q 的電荷量？解：解：氫原子核與電子之間的庫侖力 F電為：3、 在氫原

10、子中，原子核只有1個質(zhì)子, 核外只有1個電子, 它們之間的距離 r = 5.310-11 m 。求氫原子核與電子之間的庫侖力 F電與它們之間的萬有引力F引 的比值？ (已知質(zhì)子的質(zhì)量為1.67 10-27kg，電子的質(zhì)量為9.110-31kg）氫原子核與電子之間的萬有引力 F 引 為：發(fā)現(xiàn)：微觀粒子間的萬有引力遠小于庫侖力，在無特殊說明情況下，研究微觀帶電粒子的相互作用時，可以把萬有引力忽略。F電F 引方法歸納： 靜電力（庫侖力）疊加 對于兩個以上的點電荷，其中每一個點電荷所受的總的庫侖力，等于其他點電荷分別單獨存在時對該點電荷的作用力的矢量和。（平行四邊形定則求合力）4、見教材P9例題5、真空中有三個點電荷,它們固定在邊長為50cm 的等邊三角形的三個頂點上,每個點電荷都是q=+210-6 C,求它們的庫侖力？q1q3q26、在真空中兩個相同的帶等量異號電荷的金屬小球A和B(均可看做點電荷),分別固定在兩處,兩球間靜電力為F?，F(xiàn)用一個不帶電的同樣的金屬小球C先與A接觸,再與B接觸,