库仑定律高二上学期物理人教版（2019）必修三.pptxVIP

新人教版必修三

第九章静电场及其应用

第2节库仑定律

新课引入

如图，带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。带电体C与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？

（2）电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？

（1）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？

实验演示

学习任务一：电荷之间的作用力

电荷之间的作用力与万有引力是否具有相似的形式呢？是否也满足“平方反比”的规律呢？

（1）带电体与小球间的作用力会随距离的减小而增大；

（2）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力也会增大或减小；

2.实验现象

早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律。

学习任务一：电荷之间的作用力

事实上，电荷之间的作用力与万有引力是否相似的问题早已引起当年一些研究者的注意，英国科学家卡文迪什和普里斯特利等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。

类比法

不过，最终解决这一问题的是法国科学家库仑。

库仑设计了十分精妙的扭秤实验，于1785年提出库仑定律。

学习任务一：电荷之间的作用力

①.内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

②.适用条件：真空中静止的点电荷

那么，什么是点电荷呢？

学习任务一：电荷之间的作用力

3.库仑定律

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它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作一个带电的点，叫作点电荷。

（1）点电荷是一个理想化的模型，类似于力学中的质点，实际上是不存在的。

（2）均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作点电荷来处理---电荷集中在球心的点电荷。

学习任务一：电荷之间的作用力

4.点电荷

二、光的折射

学习任务一：电荷之间的作用力

③带电体能否看作点电荷，不取决于带电体的大小，而取决于它们的大小、形状与距离相比能否忽略。

同一带电体，在不同问题中有时可以看作点电荷，有时不可以看作点电荷。

④点电荷与元电荷的区分

元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值

点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它一定是元电荷的整数倍

(1).实验器材：细银丝、绝缘架、带电的金属小球A和C、不带电的小球B

想一想：B球的作用是什么呢？

使A球在水平面内平衡

(2).实验原理：A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系

(3).实验方法：控制变量法

学习任务二：库仑的实验

1.库仑的实验

4、实验步骤

①改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与r的关系。

②改变A和C的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与q之间的关系

学习任务二：库仑的实验

(4)、实验步骤

①改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与r的关系。

②改变A和C的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与q之间的关系

学习任务二：库仑的实验

放大思想

如图乙，卡文迪什扭秤除了采取这种措施来放大力的效果，还进一步利用光的反射进行二次放大，从而可以定量测量极其微弱的万有引力。

学习任务二：库仑的实验

拓展思考

扭秤实验利用了放大的思想，可以测量微小的力。如图甲，库仑扭秤通过较长的力臂可以产生较大的力矩，使悬丝产生一定角度的扭转，来放大力的效果；

在库仑那个时代，还不知道怎么样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，又怎么样做到改变A和C的电荷量呢？

①当电量不变时，F与距离r的二次方成反比

②当距离不变时，F与q1q2的乘积成正比

答：选择完全相同的小球，进行多次电量均分

学习任务二：库仑的实验

实验结论

定量实验——实验的创新

（1）电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系

在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与电荷间距离的平方成反比

学习任务二：库仑的实验

（2）距离r不变，探究作用力F与电荷量q的关系

在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与两带电体电荷量乘积成正比。

学习任务二：库仑的实验

2.库仑定律的表达式：

①式中的k是比例系数，叫做静电常量，

②计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。

③方向：

在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。

学习任务二：库仑的实验

④库仑定律是电学发展史上的第一个定量实验定律。类比法在库仑定律建立过程中发挥了重要作用。

万有引力定律

库仑定律

不同点

只有引力

既有引力又有斥力

天体间表现明显

微观带电粒子间表现明显

都是场力

万有引