库伦定律

学习目标1、掌握库仑定律，知道点电荷的概念，并理解真空中的库仑定律．2、会用库仑定律进行有关的计算．过程与方法1、渗透理想化方法，树立由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力意识．2、进一步体会控制变量的科学研究方法.情感态度价值观领略自然界的奇妙与和谐；体会库仑定律探究过程智慧与方法；学习重点、难点库仑定律的理解与应用3.电荷守恒定律2.起电方法1.摩擦起电2.感应起电3.接触带（起）电在一个与外界没有电荷交换的系统内，电荷的代数和总是保持不变。复习回顾4.元电荷Ce191060.11.万有引力定律表达式221rmmGF万同种电荷之间存在斥力异种电荷之间存在引力甲乙丙探究起航电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？F一、探究影响电荷间相互作用力的因素演示：1.距离越近，偏角越大，力越大；距离越远，力越小。2.带电量越大，偏角越大，力越大；带电量越小，力越小。小球受力示意图TGtanGF偏角越大，力越大结论：αF一、探究影响电荷间相互作用力的因素rqqkF221关系：两个电荷之间的作用力（F）随着电荷量（q）的增大而增大，随着距离（r）的增大而减小。再猜想：电荷之间相互作用力的大小会不会与万有引力定律的大小具有相似的形式呢？会不会是？猜想：F与q、r有什么具体关系？两个物体之间的作用力（F）随着质量（m）的增大而增大，随着距离（r）的增大而减小。影响两电荷之间相互作用力的因素：电量q、距离r。二、库仑的实验——库仑扭秤实验库仑扭秤平衡小球细银丝带电小球C带电小球A刻度盘与指针库仑的实验研究方法：库仑扭秤1库仑扭秤31、F与r的关系1、F与r的关系(q不变）结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离r，从实验结果中库仑得出静电力与距离平方成反比。即rF21∝控制变量法库仑扭秤1库仑扭秤2库仑的实验2、F与q的关系（r不变）结论：保持两球间的距离不变，改变两球带电量，从实验结果中库仑得出了静电力与电量乘积成正比。即qqF21综合有:221rqqkFqqF21rF21∝式中的k是比例系数，叫做静电力常量。通过实验测定其值为:229/100.9CmNk221rqqFACqA4q电量均分A2qC2qAD2q条件：完全相同的小球二、库仑定律内容：真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。表达式：适用条件：rqqkF221真空中(静止)点电荷点电荷1、在研究带电体间的相互作用时，如果带电体自身的大小远小于它们之间的距离．以至带电体自身的大小、形状及电荷分布状况对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说可把带电体看作一带电的点，叫做点电荷。2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型，类似于力学中的质点。QQL=4r不是点电荷【例题1】：已知氢核（质子）质量1.67×10-27kg．电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。N211312711103.5101.91067.1107.6万库FF解：氢核与电子所带的电荷量都是1.6×10-19c.221rqqkF库=（9.0×109）×2111919103.5106.1106.1=8.2×10-8N221rmmGF万N47106.339103.2典题评析可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。另外,二者的性质也不同。两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5×10−5C的正电时，相互作用力为F1，当它们分别带+1.5×10−5C和−1.5×10−5C的电量时，相互作用力为F2,则（）A．F1=F2B．F1＜F2C．F1＞F2D．无法判断NFLqkqF025.20.1105.1105.1109255912211.0m0.3mNF025.20.1105.1105.110925592难点突破1难点突破11.0m0.3m1.0m0.3m1.0m0.3m1.0m0.3m关于库仑定律，下列说法正确的是：（）A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积最小的带电体；B．根据F=kq1q2/r2，当两个带电体间的距离趋近于零时，库仑力将趋向无穷大；C．带电量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到的静电力的3倍；D．库仑定律的适用条件是：真空和点电荷。难点突破2多个点电荷的问题q2q1q3实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变。因此两个或两个以上点电荷某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。【例题2】：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6c,求它们所受的库仑力。解：q3共受F1和F2两个力的作用，q1=q2=q3=q，相互间的距离r都相同,所以F1=F2=K22rq=22695.0102100.9N=0.144N根据平行四边形定则，合力是:q1q2q3F2F1FNFF25.030cos21合力的方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外.30°典题评析如图所示，+Q1和-Q2是两个可自由移动的电荷，且Q2=4Q1．现再取一个可自由移动的点电荷Q3放在Q1与Q2连接的直线上，欲使整个系统平衡，那么()A．Q3应为负电荷，放在Q1的左边．B．Q3应为负电荷，放在Q2的右边C．Q3应为正电荷，放在Q1的左边．D．Q3应为正电荷，放在Q2的右边．难点突破3A当堂训练当堂训练1、关于点电荷说法中正确的是（）A.真正的点电荷是不存在的．B.点电荷是一种理想模型．C.足够小的电荷就是点电荷．D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计ABD当堂训练当堂训练2、三个相同的金属小球a、b和c，原来c不带电，而a和b带等量异种电荷，相隔一定距离放置，a、b之间的静电力为F。现将c球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的库仑力将变为（）。A．F/2B．F/4C．F/8D．3F/8当堂训练当堂训练C4q2q2q81FFB+qA-qrBAr所以：82qqqBA当堂训练当堂训练2、三个相同的金属小球a、b和c，原来c不带电，而a和b带等量异种电荷，相隔一定距离放置，a、b之间的静电力为F。现将c球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的库仑力将变为（）。A．F/2B．F/4C．F/8D．3F/8C当堂训练3带电量分别为+4Q和-6Q的两个相同的金属小球，相距一定距离时，相互作用力的大小为F。若把它们接触一下后，再放回原处，它们的相互作用力的大小变为()A．F/24B．F/16C．F/8D．F/4A当堂训练4、如图所示，质量分别为m1和m2带电量分别为q1和q2的小球，用长度不等的绝缘细线悬挂起来，两细线与竖直方向的夹角分别为α和β（αβ），两小球恰在同一水平面上，那么（）Ａ．两球一定带异种电荷B．q1一定大于q2C．m1一定小于m2D．m1所受库仑力力一定大于m2所受的库仑力AC★我们收获了多少？1.库仑定律的内容和表达式及适用条件真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。2.表达式：3.点电荷理想模型的建立4.库仑实验的方法：控制变量法rqqkF221