遼寧省大連市高中物理第1章靜電場(chǎng)1.2庫(kù)侖定律課件新人教版選修3 .ppt

導(dǎo)入新課,力的大小可以求嗎？,第一章靜電場(chǎng),1.2庫(kù)倫定律,教學(xué)目標(biāo),1.知識(shí)與能力,熟記庫(kù)侖定律的文字表述及其公式，掌握庫(kù)侖定律的適用條件。了解庫(kù)倫扭秤實(shí)驗(yàn)，通過演示實(shí)驗(yàn)，了解電荷之間的作用力與哪些因素有關(guān)。明確點(diǎn)電荷是理想物理模型。知道帶電體簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷的條件。,2.過程與方法,分析問題給定條件是否滿足庫(kù)侖定律的適用條件。正確應(yīng)用庫(kù)侖定律解決多電荷之間的作用。,3.情感態(tài)度與價(jià)值觀,培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的精神。有參與實(shí)驗(yàn)總結(jié)規(guī)律的熱情，從而能更方便的解決實(shí)際問題。,教學(xué)重難點(diǎn),教學(xué)重點(diǎn)：,教學(xué)難點(diǎn)：,庫(kù)倫扭秤實(shí)驗(yàn)庫(kù)侖定律求解注意問題,影響電荷間相互作用力的因素庫(kù)侖定律的內(nèi)容及條件,一、庫(kù)侖定律,二、庫(kù)倫的實(shí)驗(yàn),內(nèi)容解析,影響電荷間相互作用力的因素,實(shí)驗(yàn)裝置圖,把一個(gè)帶正電的物體放在A處，然后把掛在絲線上的帶正電的小球先后掛在p1,p2,p3等位置如上圖比較小球在不同位置所受電力的大小。小球所受電力的大小可以通過絲線偏離豎直方向的角度顯示出來，偏角越大，表示小球受到的電力越大。把小球掛在同一位置，增大或減小它所帶的電荷量，比較小球所受電力大小的變化。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,通過實(shí)驗(yàn)?zāi)阌^察到了什么現(xiàn)象？你能總結(jié)出都有哪些因素在影響電荷間的相互作用了嗎？這些因素對(duì)作用力的大小有什么影響？,結(jié)論,影響電荷間的相互作用的因素有電荷量的多少和電荷之間距離的長(zhǎng)短。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。,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。電荷間這種相互作用的電力叫做靜電力或庫(kù)倫力。,庫(kù)倫在前人工作的基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)研究確認(rèn)：,一、庫(kù)侖定律,注意,該定律包括三層含義：,條件:真空中靜止電荷大?。号c電荷量的乘積成正比，與它們距離的二次方成反比。方向：它們的連線上（同種電荷沿連線向內(nèi)，異種電荷沿連線向外）。,什么是點(diǎn)電荷呢？,點(diǎn)電荷屬于理想化模型，是不存在的。點(diǎn)電荷不一定很小如同質(zhì)子。對(duì)任何形狀的帶電體，如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)，這樣的帶電體可以看作點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷可以視為有質(zhì)量、有電量、不占空間，與運(yùn)動(dòng)學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)類似的微小電荷。,實(shí)驗(yàn)裝置,庫(kù)倫做實(shí)驗(yàn)用的裝置叫做庫(kù)倫扭秤。,如右圖所示，細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個(gè)帶電的金屬小球A，另一端有一個(gè)不帶電的球B，B與A所受重力平衡。當(dāng)把一個(gè)帶電的金屬球C插入容器并使它靠近A時(shí)，A和C之間的作用力使旋線扭轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。改變和之間的距離，,二、庫(kù)倫的實(shí)驗(yàn),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。,歸納,記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度，便可以得到力與距離的關(guān)系，結(jié)果是力與距離的二次方成反比，即,由于當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備限制，無法用實(shí)驗(yàn)測(cè)得物體所帶電量，庫(kù)倫的實(shí)驗(yàn)中沒有準(zhǔn)確的電荷量，而是一系列電荷量的均分。,庫(kù)倫發(fā)現(xiàn)：,兩個(gè)相同的金屬小球，一個(gè)帶電、一個(gè)不帶電，互相接觸后，它們對(duì)相隔同樣距離的第三個(gè)小球的作用力相等，所以他斷定這兩個(gè)小球的帶電量相等。,上式中和表示兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量，用r表示它們之間的距離，用F表示它們之間的相互作用力。式中的k是一個(gè)常量，叫做靜電力常量。,用一個(gè)公式來表示庫(kù)倫定律,就是,在國(guó)際單位制中，電荷量的單位是庫(kù)倫，簡(jiǎn)稱庫(kù)，符號(hào)是C。在上式中如果各個(gè)物理量都用國(guó)際制單位，即電荷量的單位用C，力的單位用N，距離的單位用m，則由實(shí)驗(yàn)得出,注意,r為兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離，若帶電體為金屬小球，應(yīng)先考慮電荷間的排斥與吸引問題。,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),想一想,庫(kù)倫定律是定量分析電荷間相互作用力的基本規(guī)律，表達(dá)式，請(qǐng)你思考下面的問題：,庫(kù)倫定律只適用于真空中的點(diǎn)電荷，當(dāng)兩個(gè)帶電體無限靠近，即r0時(shí)，帶電體不能看成點(diǎn)電荷，當(dāng)然就不能應(yīng)用庫(kù)侖定律來計(jì)算。,將，和點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式電場(chǎng)力F=Eq，聯(lián)系起來，庫(kù)侖定律可以理解為點(diǎn)電荷Q1在Q2處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與Q2的乘積或點(diǎn)電荷Q2在Q1處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與Q1的乘積。,提示,庫(kù)倫（1736-1806），法國(guó)物理學(xué)家，用庫(kù)倫扭秤實(shí)驗(yàn)研究了電荷間相互作用的電力，于1785年發(fā)現(xiàn)了庫(kù)侖定律。,庫(kù)倫,小資料,兩個(gè)帶電量為1C的點(diǎn)電荷在真空中相距1m時(shí)，相互作用力是9.0109N,差不多相當(dāng)于一百多噸的物體的重力!由此可見，庫(kù)倫是一個(gè)非常大的電荷量單位。,通常一把梳子和衣袖摩擦所帶的電荷量不到百分之一庫(kù)倫，但在天空中發(fā)生閃電之前，巨大的云層中積累的電荷可達(dá)幾百庫(kù)倫。,已知質(zhì)子的質(zhì)量是1.6710-27Kg，電子的質(zhì)量是9.110-31Kg，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為5.310-11m。試比較氫原子中氫核與電子之間的庫(kù)倫力和萬有引力。,解：氫核與電子所帶的電荷量都是1.610-19C,可見,微觀粒子間的萬有引力小于庫(kù)倫力,因此在研究微觀帶電粒子相互作用時(shí),可以把萬有引力忽略掉。,庫(kù)侖定律是電磁學(xué)的基本定律之一。庫(kù)侖定律給出的雖然是點(diǎn)電荷的靜電力，但是，任一帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的，所以，如果知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫(kù)侖定律和力的合成法則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向。,注意,如果存在兩個(gè)以上電荷，那么每個(gè)電荷都要受到其它所有電荷對(duì)它的作用力。因此，兩個(gè)或兩個(gè)以上電荷對(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（遵循平行四邊形定則）。,課堂小結(jié),一、庫(kù)侖定律,公式：,二、庫(kù)倫的實(shí)驗(yàn),由于當(dāng)時(shí)的條件所限，庫(kù)倫無直接測(cè)定帶電金屬球所帶電荷量，只能通過實(shí)驗(yàn)，將帶電小球所帶的電量均分給兩個(gè)完全一樣的小球，通過觀察受力來判斷帶電量是相等。庫(kù)倫的實(shí)驗(yàn)中并未涉及到確切的電荷量，只是一系列電荷的均分值,庫(kù)侖定律的適用條件：真空中點(diǎn)電荷,課堂練習(xí),1.關(guān)于庫(kù)侖定律，下列說法正確的是（）,CD,A.庫(kù)侖定律適用于點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的帶電體。B.根據(jù)，當(dāng)兩個(gè)帶電體間的距離趨近于零時(shí)，庫(kù)侖力將趨向無窮大。C.庫(kù)侖定律的表達(dá)式和萬有引力定律的表達(dá)式很相似，它們都是跟距離的平方成反比例的定律。D.靜電力常量k的值為。,2.圖兩個(gè)相同的金屬球放在光滑絕緣的水平面上，其中A求帶9Q的正電荷，B求帶Q的負(fù)電荷，由靜止開始釋放，經(jīng)圖示位置時(shí)，加速度大小均為a，然后發(fā)生彈性正碰，返回到圖示位置時(shí)的加速度均為_。,3.設(shè)氫原子核外電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑為r，電子質(zhì)量為m，電荷量為e，則電子繞核運(yùn)動(dòng)的速度為_,轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為_。,4.將緣來相距較近的兩個(gè)帶同種電荷的小球同時(shí)由靜止釋放（小球放在光滑絕緣的水平面上），它們僅在相互作用間庫(kù)倫力作用下運(yùn)動(dòng)的過程中（）,A.它們的相互作用力不斷減少；B.它們的加速度之比不斷減少；C.它們的動(dòng)量之和不斷增加；D.它們的動(dòng)能之和不斷增加。,AD,5.如圖所示，一個(gè)掛在絲線下端的帶正電的小球B靜止在圖示位置，固定的帶正電荷的A球電荷量為Q,B球的質(zhì)量為m，電荷量為q，=30，A和B在同一水平線上，整個(gè)裝置處在真空中，求AB兩球間的距離。,A.E=mg/qB.E=2mg/qC.E=3mg/qD.不能確定,C,7.如圖所示，在光滑水平面上的O點(diǎn)系一長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線，線的另一端系一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球。當(dāng)沿細(xì)線方向,加上場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，小球處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)給小球一垂直于細(xì)線方向的初速度，使小球在水平面上開始運(yùn)動(dòng)。若很小，則小球第一次回到平衡位置所需要的時(shí)間為_。,用周期公式解答。,提示,高考鏈接,1.（2004年全國(guó)）一帶正電的小球，系于長(zhǎng)為l的不可伸長(zhǎng)的輕線一端，線的另一端固定在O點(diǎn)，它們處在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)的方向水平向右，場(chǎng)強(qiáng)的大小為E.已知電場(chǎng)對(duì)小球的作用力大小等于小球的重力?，F(xiàn)在把小球拉到圖示的P1處，使輕線拉直，并與場(chǎng)強(qiáng)方向平行，然后由靜止釋放小球。已知小球在經(jīng)過最低點(diǎn)的瞬間，因受線的拉力作用，其速度的豎直分量突變?yōu)榱?，水平分量沒有變化，則小球到達(dá)與P1點(diǎn)等高的P2點(diǎn)時(shí)速度的大小為（）。,C,小球從P1到最低點(diǎn)，小球水平方向的速度為：,點(diǎn)撥,（1）若q2為正電荷，則q1為_電荷，q3為_電荷。（2）q1，q2，q3三者電荷量大小之比為_。,2.（2001年全國(guó)）如圖所示，q1，q2，q3分別表示在一條直線上的三個(gè)點(diǎn)電荷，已知q1與q2之間的距離為l1，q2與q3之間的距離為l2，且每個(gè)電荷都處于平衡狀態(tài)。,負(fù),負(fù),點(diǎn)撥,3.（2007年重慶）如圖所示，懸掛在O點(diǎn)的一根不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線下端有一個(gè)帶電荷量不變的A。在兩次試驗(yàn)中，均緩慢移動(dòng)另一帶同種電荷的小球B。當(dāng)B達(dá)到懸點(diǎn)O的正下方并與A在同一