高中物理选修3-11.2《库仑定律》.

1、1.2库仑定律教学目标教学目标 （一）知识与技能（一）知识与技能 1掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量 2会用库仑定律的公式进行有关的计算 3知道库仑扭秤的实验原理 （二）过程与方法（二）过程与方法 通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律 （三）情感态度与价值观（三）情感态度与价值观 培养学生的观察和探索能力 重点：重点：掌握库仑定律 难点：难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算 教具教具：库仑扭秤(模型或挂图)既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间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相互作

2、用力的大小决定于那些因素呢同种电荷相互排斥、同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引。早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相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互作用的定性规律,定量讨论电荷间相互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.库仑做了大量实验库仑做了大量实验,于于1785年得出了库仑年得出了库仑定律定律.影响两点电荷间作用力的因素：距离和电荷量 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。库仑定律1.swf库仑定律2.swf库仑定律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

3、电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。用力的方向在它们的连线上。电荷间相互作用力叫做电荷间相互作用力叫做静电力静电力或或库仑力库仑力.大小：大小：122q qFkr 适用范围：适用范围：1.真空中；真空中； 2.点电荷点电荷.其中其中K叫静电力常量：叫静电力常量：k=9.0109Nm2/C2是由实验测定出来的是由实验测定出来的 点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，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一个理是为了简化某些问题的讨

4、论而引进的一个理想化的模型。在研究带电体间的相互作用时，想化的模型。在研究带电体间的相互作用时，如果带电体之间的距离远大于它们本身的大如果带电体之间的距离远大于它们本身的大小以致电体的形状、大小以及电荷分布状小以致电体的形状、大小以及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响甚小，这样况对它们之间相互作用力的影响甚小，这样的带电体就可以看作带电的点，并称它为点的带电体就可以看作带电的点，并称它为点电荷。但点电荷本身的线度不一定很小，它电荷。但点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电量也可以很大。点电荷这个概念与所带的电量也可以很大。点电荷这个概念与力学中的力学中的“质点质点”类似。类似。 点电荷点电

5、荷典型例题例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（如体积小于1）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答案：A、B、D 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2.31039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.典型例题例2、例3、图1.2-3库仑扭秤库仑的实验 库伦做实验用的装置叫做库伦扭

6、秤。库伦做实验用的装置叫做库伦扭秤。如图，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，如图，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球棒的一端是一个带电的金属小球A，另，另一端有一个不带电的球与一端有一个不带电的球与A球的重力平球的重力平衡。当把另一个带电的小球衡。当把另一个带电的小球C插入容器插入容器并使它靠近并使它靠近A时，时，A和和C之间的作用力使之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。较力的大小。1、保持、保持A、C两球的带电量不变，改变两球的带电量不变，改变A、C之间的距离之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角，记录每次悬丝扭转的角度度

7、,便可以找到力便可以找到力F与距离与距离r的关系。的关系。2、保持、保持A、C两球之间的距离两球之间的距离r不变，改不变，改变变A、C的带电量的带电量q1和和q2，记录每次悬丝，记录每次悬丝扭转的角度扭转的角度,便可以找到力便可以找到力F与与q1和和q2的关的关系。系。1.F1.F与与r r有关有关 2.F与与q有关有关 库仑的实验研究方法：研究方法：控制变量法控制变量法. .库仑扭秤1.avi库仑扭秤3.avi结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离的距离r，从实验结果中库仑得出静电力与距离，从实验结果中库仑得出静电力与距离的平方成反比，即的平方

8、成反比，即 F1/r2库仑扭秤1.avi库仑扭秤2.avi结论：保持两球间的距离不变，改变两球的带结论：保持两球间的距离不变，改变两球的带电量，从实验结果中库仑得出静电力与电量的电量，从实验结果中库仑得出静电力与电量的乘积成正比，即乘积成正比，即 F q1q2典型例题例2、下列说法中正确的是：A . .点电荷就是体积很小的电荷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r 0 时，F D . .静电力常量的数值是由实验得到的122q qFkr 答案：D 1.3电场强度教学目标教学目标 （一）知识与技能（一）知识与技能 1知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场

9、是客观存在的一种特殊物质形态 2理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的 3能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算 4知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算一、电场一、电场 1 1、你在不接触的情况下要对某一同学施力，、你在不接触的情况下要对某一同学施力，会采用什么办法？会采用什么办法？力可通过某种力可通过某种“媒介媒介”来传递来传递2 2、你认为力有没有可能在、你认为力有没有可能在“不接触不接触”、而又、而又“无媒介无媒介”传递的情况下发生在物体之间？传递的情况

10、下发生在物体之间？ 力不可能是力不可能是“超距作用超距作用” 力要么通过直接接触来施加，要么通过力要么通过直接接触来施加，要么通过“媒介媒介”来传递来传递 传递力的媒介物有的看不见，被称为传递力的媒介物有的看不见，被称为“场场” 重力是通过所谓重力是通过所谓“重力场重力场”来传递的来传递的 电荷周围空间存在着一种特殊的物质叫电电荷周围空间存在着一种特殊的物质叫电场，它起着传递场，它起着传递“电力电力”的作用的作用 “场场”是物质存在的一种形式是物质存在的一种形式电荷电荷电场电场电荷电荷用电场的观点解释电荷之间的作用：用电场的观点解释电荷之间的作用：电场对电荷的作用力叫电场力电场对电荷的作用力叫

11、电场力1、如图表示电荷、如图表示电荷A和电荷和电荷B通过电场传递相互作用力。针对这通过电场传递相互作用力。针对这个情形，正确的是个情形，正确的是A电荷电荷B受电场力的作用，自身也激发电场受电场力的作用，自身也激发电场B撤去撤去B ，电荷，电荷A激发的电场就不存在了激发的电场就不存在了C电荷电荷A的电场和电荷的电场和电荷B的电场是不同的特殊物质的电场是不同的特殊物质D电荷电荷A和电荷和电荷B都可以激发电场，都可以激发电场，而且它们还可以叠加成一个新的电场而且它们还可以叠加成一个新的电场2.关于电场，下列说法正确的是关于电场，下列说法正确的是A电场虽然没有静止质量，但它是一种客观电场虽然没有静止质

12、量，但它是一种客观 存在的特殊物质形态存在的特殊物质形态B我们虽然不能用手触摸到电场的存在，却可以用试探电荷我们虽然不能用手触摸到电场的存在，却可以用试探电荷 去探测它的存在和强弱去探测它的存在和强弱C电场既可以存在于绝缘体中，也可以存在于导体中电场既可以存在于绝缘体中，也可以存在于导体中D在真空中，电荷无法激发电场在真空中，电荷无法激发电场巩固训练：巩固训练：ADABC二、电场的描述二、电场的描述 电场最基本的特性，就是对处于场中的电电场最基本的特性，就是对处于场中的电荷施加电场力的作用荷施加电场力的作用对电场的对电场的“特性特性”，可用，可用“试探电荷试探电荷”来研来研究：究： 1 1、同

13、一试探电荷在电场不同位置所受电场力、同一试探电荷在电场不同位置所受电场力大小、方向一般各不相同，这说明什么？大小、方向一般各不相同，这说明什么？2 2、不同的电荷在电场的同一点上受电场力大、不同的电荷在电场的同一点上受电场力大小不同，这说明什么？小不同，这说明什么？电场中不同点的强弱不同，且存在方向性电场中不同点的强弱不同，且存在方向性电场的强弱不能用电场力来描述电场的强弱不能用电场力来描述3 3、以点电荷的电场为例，试计算这一电场某、以点电荷的电场为例，试计算这一电场某点的试探电荷所受电场力与这个电荷的电量之比？点的试探电荷所受电场力与这个电荷的电量之比？改变电荷的电量，这个比值改变吗？在不

14、同的点，改变电荷的电量，这个比值改变吗？在不同的点，这个比值相同吗？这个比值能体现电场的强弱吗？这个比值相同吗？这个比值能体现电场的强弱吗？ 定义：定义：在电场中某一点，试探电荷所受电场力在电场中某一点，试探电荷所受电场力的大小与这个电荷的电量的比值，叫电场在这一点的大小与这个电荷的电量的比值，叫电场在这一点的电场强度，简称的电场强度，简称“场强场强” 公式：公式： EFq是矢量：是矢量：与正点电荷受力方向一致与正点电荷受力方向一致 单位：单位： SI制中：为制中：为 NC 电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，它由电场自身决定，实际它与试探电荷无关它由电

15、场自身决定，实际它与试探电荷无关4 4、你能借助于库仑定律导出点电荷电场中、距、你能借助于库仑定律导出点电荷电场中、距这一点电荷为这一点电荷为r r处的电场强度的计算式吗？处的电场强度的计算式吗？ 点电荷场强计算式：点电荷场强计算式： EkQr2它只适用于点电荷场强的计算！它只适用于点电荷场强的计算！5 5、若空间同时存在着几个点电荷，你认为这时、若空间同时存在着几个点电荷，你认为这时在空间某处的电场强度如何计算？在空间某处的电场强度如何计算？分别独立的计算出每个点电荷在该处的场强，分别独立的计算出每个点电荷在该处的场强，再求再求“矢量和矢量和”，这叫，这叫“电场的叠加原理电场的叠加原理”6

16、6、如果一个带电体不能看作点电荷，你有办法、如果一个带电体不能看作点电荷，你有办法计算它在空间某处的电场强度吗？计算它在空间某处的电场强度吗？借助电场的叠加原理：先借助电场的叠加原理：先“微分微分”，再，再“叠叠加加”1、电场强度的定义式为、电场强度的定义式为E=F/q，则，则A、它只适用于点电荷产生的电场、它只适用于点电荷产生的电场B、无论检验电荷的、无论检验电荷的q值如何变化，值如何变化，F与与q的比值对电场中同一点来的比值对电场中同一点来讲是不变的讲是不变的C、电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比、电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比D、场强方向与检验

17、电荷的极性有关、场强方向与检验电荷的极性有关巩固训练：巩固训练：2、下列关于场强的说法正确的是：、下列关于场强的说法正确的是：A、公式、公式E=F/q不只适用于真空中的电场不只适用于真空中的电场B、公式、公式E=kQ/r2中的中的Q是放入电场中试探电荷的电量是放入电场中试探电荷的电量C、在一个以点电荷、在一个以点电荷Q为中心，为中心，r为半径的球面上，各处的场强都相为半径的球面上，各处的场强都相同同D、空间某点的电场强度、空间某点的电场强度E与放在该处的试探电荷所受的电场力与放在该处的试探电荷所受的电场力F成正比，与试探电荷的电荷量成正比，与试探电荷的电荷量q成反比成反比AB3、真空中有一电场

18、，在电场中的、真空中有一电场，在电场中的P点放一电荷量为点放一电荷量为410-9C的检验电荷，它受到的电场力为的检验电荷，它受到的电场力为210-5N，则，则P点的场强为点的场强为_NC。把检验电荷的电荷量减小为。把检验电荷的电荷量减小为2109C，则检，则检验电荷所受到的电场力为验电荷所受到的电场力为_N。如果把这个检验电荷取。如果把这个检验电荷取走，则走，则P点的电场强度为点的电场强度为_NC。5103110-551034、如图，、如图，A、B两点分别放有两点分别放有+210-8C和和-210-8C两个点电两个点电荷，相距荷，相距60cm，试求：，试求：（1）AB连线中点连线中点O的场强；

19、的场强；（2）AB延长线上离延长线上离B点距离为点距离为30cm的的M点的场强；点的场强；（3）AB连线的垂直平分线上离开连线的垂直平分线上离开O点距离为点距离为30cm处的处的P点的点的场强。场强。 A+Q B-Q（1）4103N/C，方向沿，方向沿AB连线向右；连线向右；（2）1.78103N/C，方向由，方向由M指向指向B点；点；（3）1.4103N/C，方向平行于，方向平行于AB向右。向右。若若A、B都是正点荷，以上问题又如何？都是正点荷，以上问题又如何？三、电场线三、电场线 电场线可形象描述电场电场线可形象描述电场电场的强弱：电场的强弱：用电场线的疏密程度来体现用电场线的疏密程度来体

20、现电场的方向：电场的方向：与曲线的切线方向一致与曲线的切线方向一致 由正点荷发出，终止于负电荷由正点荷发出，终止于负电荷 任意两条电场线不相交任意两条电场线不相交几种几种典型电场的电场线的分布典型电场的电场线的分布 匀强电场：匀强电场：场中各点电场强度大小、方向场中各点电场强度大小、方向都相同，电场线为等距的平行直线都相同，电场线为等距的平行直线1、关于电场线的说法，正确的是、关于电场线的说法，正确的是A、电场是客观存在的物质，但电场线是人为引入的、电场是客观存在的物质，但电场线是人为引入的B、电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大、电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大C、静电场的电场线

21、不可能是闭合的、静电场的电场线不可能是闭合的D、电场中的任意两条电场线绝不相交、电场中的任意两条电场线绝不相交2、下列说法错误的是、下列说法错误的是A、电场线就是初速度为、电场线就是初速度为0的带电粒子在电场中运动的的带电粒子在电场中运动的 轨迹轨迹B、电场线的方向，就是电荷受力的方向、电场线的方向，就是电荷受力的方向C、沿电场线方向，电场强度越来越小、沿电场线方向，电场强度越来越小D、正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动、正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动巩固训练：巩固训练：ABCDABCD4、一带电粒子在如图所示的电场中的运、一带电粒子在如图所示的电场中的运动轨迹如图中虚线动轨迹如图中虚线AB，据图可作出下列，据图可作出下列判断，正确的是判断，正确的是 A、粒子带正电、粒子带正电B、电场在、电场在A点的场强比点的场强比B点大点大C、粒子在、粒子在A点的加速度比点的加速度比B点大点大D、粒子通过、粒子通过A点时的动能比通过点时的动能比通过B点时大点时大3、如图所示为某一点电荷、如图所示为某一点电荷Q产生的电场中的一条电场线，产生的电场中的一条电场线，A、B为电场线上的两点，一电子以某一速度沿电场线由为电场线上的两点，一电子以某一速度沿电场线由A运动到运动到B的过程中，动能增加，则可以判断的过程中，动能增加，则可以判断A、电场线方向由、