山西省运城市高中物理 第一章 静电场 1.2 库仑定律课件 新人教版选修31.ppt

1 2库仑定律 1 库仑力 静电力 静止的电荷间的相互作用 库仑力 静电力 电荷间的相互作用的强弱和什么有关 库仑力的大小和什么有关 探究影响电荷间相互作用的因素 猜想 实验装置观察现象结果分析 改变小球电量和两小球间距离 观察小球偏离竖直方向的夹角大小 对应两球间静电力的大小 电荷之间作用力随电荷量增大而增大 随距离的增大而减小 电荷量 间距 q1 q2 2 库仑定律 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 与它们距离的二次方成反比 表达式 作用力的方向在它们的连线上 3 库仑定律的说明 1 适用范围 静止点电荷点电荷 理想模型 当带电体间距离比它们自身的大小大很多 带电体的形状 大小及电荷分布状况对它们间作用力的影响可忽略不计时 可将其看作有电荷量的点 r r 均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用 r是两球心间的距离 公式不适用于的情况 3 库仑定律的说明 2 比例系数 称为静电力常量国际单位 静电力常量是一个与带电体周围介质有关的量真空中 空气中近似相等 物理意义 两个电荷量为1c的点电荷在真空中相距1m时 相互作用力是9 0 109n 估算一下 这么大的库仑力相当于多重的物体相距一米时的万有引力 g 6 67 10 11nm2 kg2 1010kg 3 库仑定律的说明 3 使用库仑定律计算时 点电荷电量用绝对值代入公式进行计算 然后根据同性相斥 异性相吸判断方向 4 库仑力 静电力 具有自己独特的大小和方向 同时它也具有力的一切性质 独立性 合成和分解时遵守平行四边形定则 相互作用力 4 库仑扭秤实验 实验装置 a b c 5 库仑定律与万有引力定律 分析库仑扭秤实验中小球在水平面内受力状况万有引力是否影响扭秤扭转 例1 p7 已知氢核的质量是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 试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力 5 库仑定律与万有引力定律 库仑力和万有引力虽然形式上非常类似 但性质不同 数量级也不同 在分析微观粒子的相互作用力时可忽略万有引力有奖征集 为提高库仑实验的精确度 可采用哪些措施 练习1 两个半径相同的金属小球其球心间距r远远大于球半径r 带电荷量之比为1 7 两者相互接触后再放回原来位置上 则相互作用力可能为原来的 a 4 7b 3 7c 9 7d 16 7 cd 思维严密 考虑多种情况 例2 p8 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 求它们各自所受的库仑力 q1 q3 q2 三个点电荷的受力情况都相同 以q3为例 q3受到大小相同的库仑力f1和f2 方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外 练习2 若上题中将点电荷q1和q2变成一根均匀带电直棒 带电量为 q1 q2 此棒对q3的作用力方向如何 任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的 例3 在一条直线上有两个相距0 4m的点电荷a b a带电荷量为 q b带电荷量为 9q 现引入第三个点电荷c 恰好使三个点电荷仅在静电力作用下处于平衡状态 则c应带什么性质的电荷 电荷量为多少 a b 三个点电荷仅在静电力作用下平衡规律 三点共线 两同夹异 两大夹小 近小远大 例4 光滑绝缘水平面上带电小球a b质量分别为m1 2g m2 1g 它们的电荷量q1 q2 10 7c a球带正电 b球带负电 现在水平恒力f1向右作用于a球 这时a b一起向右运动 且保持距离d 0 1m不变 试问 f1多大 它们如何运动 f1 a b 注意力 电模型的类比 迁移 练习3 两小球用等长的绝缘细线悬挂于同一点o 两小球因带同号电荷而使球b悬线竖直地靠在墙上 a球被推开一定角度而平衡 今令其失去部分电量 结果 角变小后又重新平衡 则关于悬线对a球的拉力大小变化情况为 a 一定增大b 一定减小c 一定不变d 无法确定 b a o c 练习4 在竖直放置的半径为r的光滑半圆形绝缘细管的圆心o处