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1、第2节 库仑定律物理（选修3-1） 第一章 静电场同种电荷之间存在斥力同种电荷之间存在斥力异种电荷之间存在引力异种电荷之间存在引力甲乙丙探究起航探究起航电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？F影响因素影响因素可能为可能为:电荷量电荷量Q，两电荷，两电荷间的距离间的距离r，带电体形状，带电体形状 、大小，、大小，环境，质量等环境，质量等简单着手研究思想简单着手研究思想真空真空点电荷点电荷点电荷点电荷 1 1、在研究带电体间的相互作用时，如果带、在研究带电体间的相互作用时，如果带电体自身的大小电体自身的大小远小于远小于它们之间的距它们之间的距离以至带电体自身的
2、大小、形状及电荷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，分布状况对我们所讨论的问题影响甚小，相对相对来说可把带电体看作一带电的点，叫来说可把带电体看作一带电的点，叫做点电荷。做点电荷。 2 2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽、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象，是为了简化某些问题的讨论而引进的一个一个理想化理想化的模型，类似于力学中的质点。的模型，类似于力学中的质点。 QQL=4r不是点电荷不是点电荷一、探究影响电荷间相互作用力的因素一、探究影响电荷间相互作用力的因素 影响两电荷之间相互作用力影响两电荷之间相互作用力F F
3、的因素：的因素： 研究方法：研究方法： 控制变量法控制变量法GuessF与与r的大小变化关系的大小变化关系F与与Q1,Q2的大小变化关系的大小变化关系两个电荷的电量两个电荷的电量q 、距离、距离r 探究：影响电荷间相互作用力的因素？探究：影响电荷间相互作用力的因素？实验表明：电荷之间的作用力实验表明：电荷之间的作用力（1）与带电量有关（）与带电量有关（2）与距离有关）与距离有关 库仑库仑(Coulomb 17361806): 法国物理学家；法国物理学家；1785年年，库仑定律，库仑定律库仑扭秤构造库仑扭秤构造平衡小球平衡小球(不不带电）带电）细银丝细银丝带电小球带电小球C带电小球带电小球A刻度
4、盘与指针刻度盘与指针研究方法：研究方法：1 1、F F与与r r的关系的关系(q(q不变）不变）rF21控制变量法控制变量法2 2、F F与与q q的关系的关系（r r不变）不变）qqF21综合有:221rqqkFqqF21rF21式中的式中的k是比例系数，叫做是比例系数，叫做静电力常量静电力常量。通。通过实验测定其值为过实验测定其值为:229/100 . 9CmNk221rqqF 库仑定律库仑定律 内容：内容：真空中真空中两个两个静止点电荷静止点电荷之间相互作之间相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它用力，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距离的二
5、次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。们的连线上。 电荷间这种相互作用力叫做电荷间这种相互作用力叫做静电力静电力或或库仑力库仑力。 表达式：表达式： 适用条件：适用条件：rqqkF221真空中真空中(静止静止)点电荷点电荷 库仑定律与万有引力定律的比较：库仑定律与万有引力定律的比较：定定律律公式公式公式公式适用适用范围范围共同点共同点不同点不同点影响大小影响大小的因素的因素库库仑仑定定律律221rQQkF 只有引力只有引力都与都与距离的距离的平方成平方成反比。反比。都有都有一个常一个常数。数。万万有有引引力力定定律律2rMmGF 点点电电荷荷质质点点有引力，有引力，也有斥力。也有斥力。Q1、
6、Q2、rM、m、r【例题例题1】：已知氢核（质子）质量已知氢核（质子）质量1.6710-27kg电电子的质量是子的质量是9.110-31kg，在氢原子内它们之间的最，在氢原子内它们之间的最短距离为短距离为5.310-11 m。试比较氢核与核外电子之间。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。（电子带电量的库仑力和万有引力。（电子带电量-1.610-19c） N211312711103 . 5101 . 91067. 1107 . 6万库FF解：氢核与电子所带的电荷量都是氢核与电子所带的电荷量都是 1.610-19c.221rqqkF库=（9.0109）2111919103 . 5106 .
7、 1106 . 1=8.210-8 N221rmmGF万N47106 . 339103 .2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。二者的性质也不同。F2q0q2r02q1r01F1F库仑力的矢量叠加原理：多个点电荷的问题实验证明实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三：两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，等于各点以
8、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电荷单独对这个电荷的作用力的矢量矢量和和。【例题例题2】：真空中有三个点电荷，它们固定在边长：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2 10-6 c,求求 它们所受的库仑力。它们所受的库仑力。解：解：q3共受共受F1和和F2两个力的作用，两个力的作用，q1=q2=q3=q，相互间的距离，相互间的距离 r 都相同都相同,所以所以F1=F2=K22rq=22695 . 0102100 . 9N=0.144 N根据根据平行四边形定则平行四边形定则
9、，合力是，合力是:q1q2q3F2F1FNFF25. 030cos21合力的方向沿合力的方向沿q1与与q2连线的垂直平分线向外连线的垂直平分线向外.30关于库仑定律，下列说法正确的是：（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；带电体；B根据根据F=kq1q2/r2，当两个带电体间的距离趋近于零时，当两个带电体间的距离趋近于零时，库仑力将趋向无穷大；，库仑力将趋向无穷大；C带电量分别为带电量分别为Q和和3Q的点电荷的点电荷A、B相互作用时，相互作用时，B受到的静电力是受到的静电力是A受到的静电力的
10、受到的静电力的3倍；倍；D库仑定律的适用条件是：真空和点电荷。库仑定律的适用条件是：真空和点电荷。当堂训练当堂训练2、三个相同的金属小球、三个相同的金属小球a、b和和c，原来，原来c不带电，而不带电，而a和和b带等量异种电荷，相隔一带等量异种电荷，相隔一定距离放置，定距离放置，a、b之间的静电力为之间的静电力为F 。现。现将将c球分别与球分别与a、b接触后拿开，则接触后拿开，则a、b之之间的库仑力将变为（间的库仑力将变为（ ）。）。 AF/2 BF/4 CF/8 D3F/8当堂训练当堂训练C4q2qC2q81FF B+qA-qrBAr所以：所以：82qqqBA 两个半径为0.3m的金属球，球心
11、相距1.0m放置，当他们都带1.5105 C的正电时，相互作用力为F1 ，当它们分别带+1.5105 C和1.5105 C的电量时，相互作用力为F2 , 则（ ） AF1 = F2 BF1 F2 CF1 F2 D无法判断 NFLqkqF025. 20 . 1105 . 1105 . 1109255912211.0m0.3mNF025. 20 . 1105 . 1105 . 110925592难点突破难点突破我们收获了多少？1.库仑定律的内容和表达式及适用条件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。次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。2.表达式表达式：3.点电荷理想模型的建立点电荷理想模型的建立4.库仑实验的方法：库仑实验的方法：控制变量法控制变量法rqqkF221