第二节《库仑定律》解说.ppt

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？ 1．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 ． 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 ． 2．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) 1773年法国科学家库仑(见下图)用 实验验证了静电力的 定律． 3．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． (1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的物理模型，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． 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． 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． (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． (1)实验装置：库仑扭秤(如图所示) (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： (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． (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． 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→∞. 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/r