学鲁科版选修31 1.2静电力 库仑定律 课件（4）（24张）.ppt

静电力库仑定律 1 自然界有几种电荷 如何使物体带电 知识回顾 2 如何检测物体是否带电 3 电荷的多少用什么表示 设问二 那么带电体相互吸引和排斥的力有多大 猜想一下带电体间的作用力与哪些因素有关呢 同种电荷相斥 异种电荷相吸 研究方法 影响因素可能为 电荷量 两电荷间的距离 带电体形状 大小 环境 质量等 点电荷 带电体有时可以看做点电荷 物体有时可以看作质点 带电体的形状和大小对相互作用力的大小可以忽略 那么带电体可以看作一个点 称为点电荷 理想化模型 电荷间作用力的大小与距离 电量的关系 控制变量法 保持电量q不变 f与距离r有什么关系 探究 作用力f随距离r的增大而减小 随距离r的减小而增大 保持距离r不变 f与电量q有什么关系 作用力f随电量q的减小而减小 随电量q的增大而增大 库仑扭秤实验 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 定量讨论电荷间相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑 库仑做了大量实验 于1785年得出了库仑定律 库仑 coulomb1736 1806 法国物理学家 1785年 库仑定律 库仑扭秤实验 1 库仑做实验的装置 库仑扭秤 操作方法 力矩平衡 静电力力矩 金属细丝扭转力矩 思想方法 放大 转化 设计思想 控制变量法 控制 四 库仑定律 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 电荷间相互作用的力f叫做静电力或库仑力 k 静电力常量 k 9 0 109n m2 c2 1 真空 空气中可近似成立 适用条件 2 静止的点电荷 两点电荷的连线上 方向 同性相斥 异性相吸 同种电荷 电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力 根据可知 当r0时 f 思考 库仑定律与万有引力定律的比较 定律 公式 公式适用范围 共同点 不同点 影响大小的因素 库仑定律 与两个物体质量有关 只有引力 都与距离的平方成反比 都有一个常数 万有引力定律 点电荷 质点 与两个物体电量有关 有引力 也有斥力 q1 q2 r m m r 例1 两个放在绝缘上的相同金属球a b 相距d 球的半径比d小得多 分别带有电荷3q和q a球受到的库仑引力大小为f 1 b球受到的库仑引力为 2 若保持球a b的电荷量不变 电荷间的距离增大为原来的2倍 电荷间的作用力为 3 若保持球a b间距离不变 电荷量都增大为原来的2倍 电荷间的作用力为 4 现将这两个金属球接触 然后仍放回原处 则电荷间的作用力将变为 引力或斥力 大小为 f f 4 4f 斥力 f 3 解 质子与电子之间的库仑力f电为 例2试比较电子和质子间的静电引力和万有引力 已知电子的质量m1 9 10 10 31kg 质子的质量m2 1 67 10 27kg 电子和质子的电荷量都是1 60 10 19c 距离是5 3 10 11m 质子与电子之间的万有引力f引为 电子和质子的静电引力远大于它们间万有引力 研究带电微粒间相互作用时 经常忽略万有引力 库仑力与万有引力的比值为 例3 有两个半径为r的带电金属球中心相距为l l 4r 对于它们之间的静电作用力 设每次各球带电量绝对值相同 a 带同种电荷时大于带异种电荷时b 带异种电荷时大于带同种电荷时c 带等量负电荷时大于带等量正电荷时d 大小与带电性质无关 只取决于电量 q q l 4r b 课堂训练 1 关于点电荷的下列说法中正确的是 a 真正的点电荷是不存在的 b 点电荷是一种理想模型 c 足够小的电荷就是点电荷 d 一个带电体能否看成点电荷 不是看它的尺寸大小 而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 abd 课堂训练 2 两个半径为0 3m的金属球 球心相距10m放置 当他们都带1 5 10 5c的正电时 相互作用力大小为f1 当它们分别带 1 5 10 5c和 1 5 10 5c的电量时 相互作用力大小为f2 则 a f1 f2b f1 f2c f1 f2d 无法判断 a 小结 在应用库仑定律求电荷间的相互作用力时 电荷量的正负号不要代入公式进行计算 只用它们的绝对值进行计算 方向另外说明 课堂训练 3 三个相同的金属小球a b和c 原来c不带电 而a和b带等量异种电荷 相隔一定距离放置 a b之间的静电力为f 现将c球分别与a b接触后拿开 则a b之间的静电力将变为 a f 2b f 4c f 8d 3f 8 c 解析 4 真空中有三个点电荷 它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上 每个点电荷都是 求它们的库仑力大小 对于两个以上的点电荷 其中每一个点电荷所受的总的静电力 等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和 静电力叠加原理 0 25n 悬挂小球 ma 2q q l l 课本p14 2 两球完全相同 知m l 求q qa qb ma mb 平衡时两球位于同一水平面 tan f mag tan f mbg 摆角由质量ma mb决定 与带电量无关 mb 当ma mb时 可得 两球系统重心左移 重力产生逆时针力矩 整体逆时针转动 变小 变大 知识小结 真空中两个点电荷之间的相互作用力 跟它们的电荷量的乘积成正比 跟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 3 适用条件 4 点电荷 k 9 0 109n m2 c2 2 公式 1 内容 真空 空气中近似成立 点电荷 是一种理想模型 带电体的形状 大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略不计时