高中物理 第2节 库仑定律精品课件（二）课件 新人教选修31 49页

\n※知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法※※掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求解有关问题※通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性\n将两个气球充气后挂起来，让他们碰在一起(图a)．用毛织品分别摩擦两个气球相接触的部分(图b)．放开气球后，你观察到什么现象？你能解释这个现象吗？你能得到气球间相互作用的规律与哪些因素有关吗？\n1．把一个带正电的物体放在A处，然后把挂在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置(下图)，比较小球在所受．小球所受电力的大小可以通过丝线偏离显示出来，偏角，表示小球受到的电力．不同位置电力的大小越大竖直方向的角度越大\n把小球挂在，增大或减小它所带的，比较小球所受的变化．实验表明，电荷之间的作用力随着电荷量的而，随着距离的而．同一位置电荷量电力大小增大减小增大增大\n2．大家知道，英国科学家卡文迪许用实验的方法测出了常量，开历史先河，打开了微量观测的大门．(如下图)扭秤万有引力\n1773年法国科学家库仑(见下图)用实验验证了静电力的定律．库仑扭秤平方反比\n3．电荷之间存在着的相互作用力称为或．在真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的的二次方成反比，作用力的方向在上．静电力库仑力距离它们的连线\n(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际并不存在．(2)在带电体的大小比起它到其它带电体的距离小得多，以致带电体的形状和电荷在它上面的分布已无关紧要时，带电体可视为点电荷．\n特别提醒：物理学中的理想模型是不存在的，但是在处理某些问题时往往要抓住主要矛盾，忽略次要因素，建立理想模型，这样可使研究的问题大大简化，同时可得到物理本质的东西，否则，将是一团乱麻，无从下手，寸步难行．\n现有一个半径为20cm的带电圆盘，问能否把它看作点电荷？答案：能否把带电圆盘看作点电荷，不能只看大小，要视具体情况而定．若考虑它与10m远处的一个电子的作用力时，完全可以把它看作点电荷；若电子距圆盘只有1mm时，这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面，而不能看作点电荷．\n(1)内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比，跟它们的距离r的二次方成反比，作用力的方向沿着它们的连线．(2)库仑力(静电力)的大小：，其中静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2.方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸．(3)定律的适用范围：真空中的点电荷．\n特别提醒：对于均匀带电的绝缘球体之间的作用力，公式F＝k仍然适用，r为球心之间的距离．如果不是点电荷，则可以通过分割的办法，将带电体转化为许多点电荷，求出点电荷间的作用力，再叠加．\n库仑定律与万有引力定律的异同点是什么？答案：定律共同点区别影响大小的因素万有引力定律①都与距离的平方成反比②都有一个常量与两个物体质量有关，只有引力m1、m2、r库仑定律与两个物体电荷量有关，有引力，也有斥力Q1、Q2、r\n(1)实验装置：库仑扭秤(如图所示)\n(2)实验步骤：①改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可找到力F与距离r的关系，结果是力F与距离r的二次方成反比，即②通过带电金属小球与另一个不带电的相同金属球接触，前者的电荷量分给后者一半的办法，改变带电小球的电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，可得出力F与q1和q2的乘积成正比即F∝q1q2(3)实验结果：\n(1)适用条件：真空中两个点电荷间的相互作用．(2)库仑力具有力的一切性质：矢量性、相互性等，两点电荷间的库仑力是相互作用的，其大小相等，方向相反．(3)将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行．即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、Q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判定．\n(4)要统一国际单位，与k＝9.0×109N·m2/C2统一．(5)如果一个点电荷同时受到另外两个或更多的点电荷的作用力，可根据静电力叠加的原理求出合力．特别提醒：①因为基本粒子(电子、质子、原子核、离子等)之间的静电力远比它们之间的万有引力大得多，也比本身受的地球引力(重力)大得多，所以都不考虑万有引力作用，但像质量较大的带电体小球、液滴、灰尘等，一般要考虑重力作用．②在解决多个点电荷间的作用力问题时，要注意每两个点电荷间就有一对库仑力，它们之间的关系遵从牛顿第三定律．\n误区1：当电荷Q1、Q2间的距离r→0时，由公式F＝kQ1Q2/r2可知，两电荷间的相互作用力F→∞.\n点拨：若纯粹由数学知识出发，确实可以认为r→0时F→∞.但是我们必须注意，公式F＝kQ1Q2/r2仅适用于可将带电体视为点电荷的情形．什么是点电荷？如果带电体的大小比带电体间的距离小很多，即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就可将带电体视为点电荷．事实上，当Q1、Q2间的距离r→0时已不能将Q1、Q2视为点电荷了，当然也就不能用公式F＝kQ1Q2/r2来计算Q1、Q2间相互作用力的大小了．可见，尽管数学是解决物理问题的重要工具，但也不能不顾物理意义而将物理问题纯数学化．\n两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量为Q，两球之间的静电力为下列选项中的哪一个()\n解析：由于两带电体带等量异种电荷，电荷间相互吸引，因此电荷在导体球上的分布不均匀，会向正对的一面集中，电荷间的距离就要比3r小．根据库仑定律，静电力一定大于电荷的吸引不会使电荷全部集中在相距为r的两点上，所以说静电力也不等于正确选项为B.答案：B点评：两球间的距离和球本身的大小差不多，不符合简化点电荷的条件，因为库仑定律的公式计算只适用于点电荷，所以不能用公式去计算．我们可以根据电荷间的相互作用的规律来作一个定性分析．\n(2020·福建仙游现代中学高二检测)关于库仑定律的公式下列说法中正确的是()\nA．当真空中的两个点电荷间的距离r→∞，它们之间的静电力F→0B．当真空中的两个点电荷间的距离r→0时，它们之间的静电力F→∞C．当两个点电荷之间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了D．当两个点电荷之间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了答案：AD\n如图所示，光滑平面上固定金属小球A，用长L0的绝缘弹簧将A与另一个金属小球B连接，让它们带上等量同种电荷，弹簧伸长量为x1，若两球电荷量各漏掉一半，弹簧伸长量变为x2，则有()\n错解分析：B球先后受到的库仑力为F1、F2，电荷量变为原来的一半，根据库仑定律再设弹簧的劲度系数为k0，则F1＝k0x1，F2＝k0x2，所以解得x2＝x0.故选B.\n错解原因：只注意到电荷电荷量改变，忽略了两者距离也随之变化，导致错误．正确解答：以B球为研究对象，因B球先后平衡，于是有弹簧弹力等于库仑力，则漏电前，有：漏电后，有：联立解得：由于L0＋x2