1、 庫侖定律庫侖定律學習目標學習目標1.知道點電荷的概念，了解帶電體知道點電荷的概念，了解帶電體能被看作點電荷的條件能被看作點電荷的條件2 2掌握庫侖定律，理解庫侖定律掌握庫侖定律，理解庫侖定律的含義及其公式，知道靜電力常量；的含義及其公式，知道靜電力常量；（重點重點）3 3會用庫侖定律的公式進行有關會用庫侖定律的公式進行有關的計算；（的計算；（重點與難點重點與難點）4 4知道庫侖扭秤的實驗原理。知道庫侖扭秤的實驗原理。探究影響電荷間相互作用力的因素探究影響電荷間相互作用力的因素實驗結論實驗結論電荷之間的相互作用：電荷之間的相互作用：隨電荷量的增大而增大，隨電荷量的增大而增大，隨它們之間距離的增

2、大而減小隨它們之間距離的增大而減小下面讓我們下面讓我們沿著庫侖當年的設沿著庫侖當年的設計思路來了解計思路來了解一下定律發現的一下定律發現的過程過程帶電體之間的相互作用與它們之間帶電體之間的相互作用與它們之間定量關系是什么呢？定量關系是什么呢？ 庫侖庫侖 (1736-1806) 電學是物理學的一個重要分支，在它電學是物理學的一個重要分支，在它的發展過程中，很多物理學巨匠都曾作出的發展過程中，很多物理學巨匠都曾作出過杰出的貢獻。法國物理學家查利過杰出的貢獻。法國物理學家查利奧古斯奧古斯丁丁庫侖就是其中影響力非常巨大的一員。庫侖就是其中影響力非常巨大的一員。 庫侖在庫侖在17851785年到年到17

3、891789年之間，通過精密的實驗對電年之間，通過精密的實驗對電荷間的作用力作了一系列的研究，連續在皇家科學院備荷間的作用力作了一系列的研究，連續在皇家科學院備忘錄中發表了很多相關的文章。忘錄中發表了很多相關的文章。 17851785年，庫侖用自己發明的扭秤建立了靜電學中著年，庫侖用自己發明的扭秤建立了靜電學中著名的庫侖定律。同年，他在給法國科學院的名的庫侖定律。同年，他在給法國科學院的電力定律電力定律的論文中詳細地介紹了他的實驗裝置，測試經過和實驗的論文中詳細地介紹了他的實驗裝置，測試經過和實驗結果。結果。庫侖簡介庫侖簡介1 1庫侖扭秤實驗庫侖扭秤實驗(1)(1)原理：原理：通過懸絲扭轉的角

4、度來確定通過懸絲扭轉的角度來確定靜電力的大小靜電力的大小(2)(2)控制變量法控制變量法探究電荷間作用力的大小探究電荷間作用力的大小跟距離的關系：保持電荷的跟距離的關系：保持電荷的電荷量不變電荷量不變; ;探究電荷間作用力的大小探究電荷間作用力的大小跟電荷量的關系：保持兩個跟電荷量的關系：保持兩個電荷之間的距離不變電荷之間的距離不變. .真空中兩個靜止的點電荷靜止的點電荷的相互作用力跟它們所帶電量的乘積電量的乘積成正比，跟它們之間距離的二次方距離的二次方成反比，作用力的方向作用力的方向在它們的連線上。庫侖力或靜電力庫侖力或靜電力內內容容表表達達式式122q qFkr=k叫靜電力常量，k=9.0

5、109Nm2/C2注注意意（1 1）大小：計算時只將電荷量的絕對）大小：計算時只將電荷量的絕對值代入值代入（2 2）方向：在兩點電荷的連線上）方向：在兩點電荷的連線上, ,同種電荷相斥同種電荷相斥, ,異種電荷相吸異種電荷相吸. .適用范圍：真空、靜止、點電荷（1 1）什么樣的情況下，可）什么樣的情況下，可以將帶電體看成點電荷？以將帶電體看成點電荷？（2 2）點電荷實際存在嗎？）點電荷實際存在嗎？靜止兩個兩個靜止的靜止的電荷電荷一個靜止一個靜止, ,另一個運動的情另一個運動的情況況對點電荷的正確理解對點電荷的正確理解1 1點電荷是物理模型點電荷是物理模型只有電量，沒有大小、形狀的理想化只有電量

6、，沒有大小、形狀的理想化的模型，類似于力學中的質點，實際的模型，類似于力學中的質點，實際中并不存在中并不存在2 2帶電體看成點電荷的條件帶電體看成點電荷的條件如果帶電體間的距離比它們自身的大如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至于帶電體的形狀和大小大得多，以至于帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響很小，就可以小對相互作用力的影響很小，就可以忽略形狀、大小等次要因素，帶電體忽略形狀、大小等次要因素，帶電體就能看成點電荷就能看成點電荷3 3點電荷只具有相對意義點電荷只具有相對意義一個帶電體能否看做點電荷，是相對一個帶電體能否看做點電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其大小于具體問題而言的

7、，不能單憑其大小和形狀確定和形狀確定4 4注意區分點電荷與元電荷注意區分點電荷與元電荷(1)(1)元電荷是一個電子或一個質子所帶元電荷是一個電子或一個質子所帶電荷量的絕對值，是電荷量的最小單電荷量的絕對值，是電荷量的最小單位位(2)(2)點電荷只是不考慮帶電體的大小和點電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀，其帶電量可以很大也可以很小，形狀，其帶電量可以很大也可以很小，但它一定是元電荷電量的整數倍但它一定是元電荷電量的整數倍問題探索想一想問題 1現有一個半徑為 20cm的帶電圓盤， 問能否把它看做點電荷？【答案】 能否把帶電圓盤看做點電荷，不能只看大小，要視具體情況而定若另一帶電體離它很遠(如10m

8、)，完全可以將它視為點電荷；若另一帶電體離它很近(如1cm)，帶電圓盤的大小不能忽略，則不能視為點電荷下面關于點電荷的說法正確的是()A只有體積很小的帶電體才能看成點電荷B體積很大的帶電體一定不能看成點電荷C當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時，可將這兩個帶電體看成點電荷D一切帶電體都可以看成點電荷【解析】 帶電體能否看成點電荷，和帶電體的體積無關，主要看帶電體的體積相對所研究的問題是否可以忽略， 如果能夠忽略，則帶電體可以看成點電荷，否則就不能【答案】C例例1 1、在氫原子中，原子核只有、在氫原子中，原子核只有1 1個質子個質子, , 核外核外只有只有1 1個電子個電子, , 它們之間的

9、距離它們之間的距離 r = 5.310-11 m 。求氫原子核與電子之間的庫侖力求氫原子核與電子之間的庫侖力 F電電及它及它們之間的萬有引力們之間的萬有引力F F引引 ？ ( (已知質子的質量已知質子的質量為為1.67 10-27kg，電子的質量為電子的質量為9.110-31kg）221rqqkF 電電N)103 . 5()106 . 1 (100 . 92112199 解：氫原子核與電子之間的庫侖力解：氫原子核與電子之間的庫侖力 F F電電為為N102 . 88 氫原子核與電子之間的萬有引力F引為：221rmmGF 引引N)103 . 5 (1067. 1101 . 91067. 62112

10、73111 N106 . 347 39103.2引電FF相相異處異處：相同相同處處：。 . .因此研究微因此研究微觀觀粒子粒子間間的相互作用的相互作用時時，經經常把常把萬萬有引力忽略不有引力忽略不計計。 通過這道題目請你對庫通過這道題目請你對庫侖侖力力與萬與萬有引力有引力做一下比較做一下比較問題?在研究什么物體的運動和受力時， 只考慮庫侖力而萬有引力可以忽略？在研究什么物體的運動和受力時， 只考慮萬有引力而庫侖力可以忽略？【答案】 在研究微觀粒子的運動和受力時，萬有引力相對于庫侖力很小，可以忽略不計；在研究天體間的相互作用時，天體間的庫侖力相對萬有引力很小，可以忽略不計1 1、下列說法中、下列

11、說法中正確正確的是：的是：( )( )A .A .點電荷就是體積很小的電荷點電荷就是體積很小的電荷B .B .點電荷就是帶電量都很小的帶電體點電荷就是帶電量都很小的帶電體C .C .根據根據 可知，當可知，當r r 0 0 時，時，F F D .D .靜電力常量的數值是由實驗得靜電力常量的數值是由實驗得 到的到的221krqqF D2 2、兩個半徑為兩個半徑為0.3m的金屬球，球的金屬球，球心相距心相距1.0m放置，當他們都帶放置，當他們都帶1.5105C的正電時，相互作用的正電時，相互作用力為力為F1,當它們分別帶當它們分別帶+1.5105 C和和1.5105 C的電量時，相的電量時，相互作

12、用力為互作用力為F2 , , 則則（ ） AF1 = F2 BF1 F2 CF1 F2 D無法判斷無法判斷 B3真空中A、B兩個點電荷相距10cm，A帶電荷量是B帶電荷量的50倍，B受到的庫侖力是1N，則A受到的庫侖力為()A50N B0.02NC1N D無法確定C4.有三個完全一樣的球A、B、C，A 球帶電荷量為 7Q，B 球帶電荷量為Q，C 球不帶電，將 A、B 兩球固定，然后讓C 球先跟 A 球接觸，再跟B 球接觸，最后移去C 球，則 A、B 球間的作用力變為原來的多少倍？【解析】設 A、B 兩球間的距離為r，由庫侖定律知，開始時A、B 兩球之間的作用力為Fk7QQr2當 A、C 兩球接

13、觸時， 據電荷均分原理可知， 兩球均帶電72Q當 B、C 兩球接觸時，兩球均帶電1272QQ54Q故后來A、B 兩球間的作用力Fk72Q54Qr258F.【答案】585.把質量為 2.0g 的帶負電的小球 A 用絕緣細繩懸掛起來，若將帶電量為 Q4.0106C 的帶電小球 B 靠近小球 A， 如圖所示 當兩個帶電小球在同一高度相距 30cm 時， 繩與豎直方向恰成 45角(小球 A、B 可看成點電荷)g 取 10m/s2，求：(1)A 球所受的庫侖力大小；(2)A 球所帶電荷量含庫侖力的共點力的平衡含庫侖力的共點力的平衡 分析方法與力學相同分析方法與力學相同(1)(1)確定對象確定對象(2)(

14、2)受力分析受力分析(3)(3)合成或正交分解合成或正交分解(4)(4)運用平衡條件運用平衡條件例例. .如圖如圖A、B兩個點電荷，相距為兩個點電荷，相距為r，A帶帶有有9Q的正電荷，的正電荷，B帶有帶有4Q的正電荷的正電荷（1 1）如果）如果A和和B固定，應如何放置第三個固定，應如何放置第三個點電荷點電荷C，才能使此電荷處于平衡狀態，才能使此電荷處于平衡狀態？此時對？此時對C C的電性及電量的電性及電量q q有無要求？有無要求？（2 2）如果）如果A和和B是自由的，又應如何放置是自由的，又應如何放置第三個點電荷，使系統處于平衡狀態？第三個點電荷，使系統處于平衡狀態？此時對第三個點電荷此時對第

15、三個點電荷C的電量的電量q的大小及的大小及電電性有無要求？性有無要求？AB9Q4Q-三個自由電荷的平衡規律：條件：每個點電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等、方向相反規律：“三點共線”三個點電荷分布在同一直線上；“兩同夾異”正負電荷相互間隔；“兩大夾小”中間電荷的電荷量最小；“近小遠大”中間電荷靠近電荷量較小的電荷變式：變式：如圖，質量均為如圖，質量均為m的三個帶電小的三個帶電小球球A、B、C，放置在光滑的絕緣水平放置在光滑的絕緣水平面上，彼此相隔的距離為面上，彼此相隔的距離為L，（L比球比球半徑半徑r大的多），大的多），B球帶電量為球帶電量為QB=-3q，A球帶電量為球帶電量為QA=6q,若在若

16、在C上加一水上加一水平向右的恒力平向右的恒力F F，要使，要使A、B、C三球始三球始終保持終保持L L的間距運動，求的間距運動，求（1 1）F F的大小？的大小？（2 2）C C球所帶電量為多少？帶何種電荷球所帶電量為多少？帶何種電荷？ACB-6q-3qQC+C帶正電，電量為6q（F=27Kq2/L2）（）如果A和B是自由的，而電荷變為負，又應如何放置第三個點電荷，使系統處于平衡狀態？此時對第三個點電荷C的電量q的大小及電性有無要求？9Q4QAB 答案：應放在連線上距離右側處，電荷應帶正庫侖力作用下的非平衡問題1.如圖所示，在絕緣的光滑水平面上，相隔一定距離有兩個帶同種電荷的小球，從靜止同時釋放，則兩個小球的加速度和速度大小隨時間變化的情況是()A速度變大，加速度變大B速度變小，加速度變小C速度變大，加速度變小D速度變小，加速度變大a/23.如圖所示，在光滑絕緣的水平面上，沿一條直線依次排列三個等質量的帶電小球A、B、C.在C上沿連線方向施加一恒力F后，三小球恰能在運動中保持相對位置不變已知A球電荷量QA10q，B球電荷量QBq.開始時，小球間距離為r，求所施恒力F的大小、小球C所帶電荷量