高中物理 1.2 探究电荷相互作用规律 课件 沪科版选修3-1

新课标高中物理选修3 1 1 2探究电荷相互作用规律 既然电荷之间存在相互作用 那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 实验表明 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大 随着距离的增大而减小 电荷间的作用力与它们带的电荷量以及距离有关 那么电荷之间相互作用力的大小会不会与万有引力的大小具有相似的形式呢 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 我有办法 库仑在1736年6月14日生于法国昂古莱姆 库仑家里很有钱 在青少年时期 他就受到了良好的教育 著有 电力定律 电气与磁性 等书 不仅在力学和电学上都做出了重大的贡献 做为一名工程师 他在工程方面也作出过重要的贡献 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 2 电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力 静电力常量 k 9 0 109N m2 C2 4 方向 同性相斥 异性相吸 3 公式 库仑研究定律的过程 1 提出假设2 做出假说3 实验探究 1 实验构思 2 实验方案 3 对假说进行进行修正和推广 定性关系 电荷量越大 距离越小 电荷之间的作用力越大 定量关系 r一定时 q一定时 提出困难 测F q1 q2 r 1 F太小不易测量2 没有电荷量的概念q无法测量 阅读问题1 库仑通过什么方法比较力的大小 2 库仑通过什么方法比较电荷量的大小 1 q1 q2一定时 探究F与r的关系 2 r一定时 探究F与的q1 q2关系 库仑的实验 研究方法 结论 F 1 r2 结论 即F q1q2 实验方案 思想方法1 小量放大思想2 电荷均分原理 控制变量法 5 适用条件 1 真空中 空气中近似成立 2 点电荷 b 点电荷是一个理想化的模型 实际生活中并不存在 a 内容 当带电体的大小 形状比起相互作用的距离小很多时 以至带电体的形状 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 带电体可视为点电荷 课堂训练 1 下列说法中正确的是 A 点电荷是一种理想模型 真正的点电荷是不存在的 B 点电荷就是体积和带电量都很小的带电体C 根据可知 当r0时 F 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 答案 AD 当带电球体的大小 形状不可以忽略时 是否可以看做是集中在球心位置的点电荷 2 如果是两个球形带电导体 不可以 1 如果是两个电荷分布均匀的带电球体可以 思考题 课堂训练 2 两个半径为0 3m的金属球 球心相距1 0m放置 当他们都带1 5 10 5C的正电时 相互作用力为F1 当它们分别带 1 5 10 5C和 1 5 10 5C的电量时 相互作用力为F2 则 A F1 F2B F1 F2C F1 F2D 无法判断 答案 B 3 已知电子的质量m1 9 10 10 31kg 质子的质量m2 1 67 10 27kg 它们之间的距离为5 3 10 11m 结果保留一位有效数值 F引 3 6 10 47N 2 异种电荷相互吸引质子给电子的的引力为多少 1 它们之间的万有引力 3 电子给质子的库仑力 4 电子绕质子运动的向心力由谁提供 5 在电子 质子连线的垂直平分线上放一电子 与质子 电子构成等边三角形 求此时质子受到的合力 F电 8 2 10 8N F电 8 2 10 8N F合 14 2 10 8N 从例题可以看出 电子和质子的静电力是它们间万有引力的2 3 1039倍 正因如此 以后在研究带电微粒间相互作用时 经常忽略万有引力 库仑定律和万有引力定律都遵从平方反比规律 人们至今还不能说明它们的这种相似性 物理学家还在继续研究 典型例题 图1 2 3 小结 1 内容 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 真空 空气中近似