省赛获奖库仑定律

课前再次强调电磁的重要性：

高一我们学习，我们学习的是生活周围看得见摸得着的物理现象。高二整个学期我们将一直开学学习更加抽象的物理现象，也就是上节课我们已经接触到的‘电磁’，高考怎么考……上节课我们学习了：

自然界中的两种电荷，一般说物体带电，指的是“净”电荷。

使物体带电有三种方式：1、摩擦起电：两物体相互摩擦后，一些束缚的地不紧的电子在物体间发生转移，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。这种现象叫静电现象。2、感应起电：一带电体靠近导体，由于电荷间性质（同斥异吸），导体自由电荷发生移动，使导体靠近带电体一端带异种电荷，远离带电体一端带同种电荷，这种起电方式叫感应起电。此现象叫静电感应。3、接触起电：一物体带电，电荷间相互排斥，如果接触另一导体，电荷会转移到这个导体上，使之也带电，这种起电方式叫接触起电。＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－－－“净”电荷：物体不带电物体带负电＋＋＋＋－－物体带正电＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－1、摩擦起电：两物体相互摩擦后，一些束缚的地不紧的电子在物体间发生转移，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。这种现象叫静电现象。－相互摩擦之后……带等量异种电荷前提是“本来不带电的两物体”常考特例：2、接触起电：一物体带电，电荷间相互排斥，如果接触另一导体，电荷会转移到这个导体上，使之也带电，这种起电方式叫接触起电。QA’=QB’=（QA+QB）1/2前提是“两完全相同的导体球”常考特例：3、感应起电：一带电体靠近导体，由于电荷间性质（同斥异吸），导体自由电荷发生移动，使导体靠近带电体一端带异种电荷，远离带电体一端带同种电荷，这种起电方式叫感应起电。此现象叫静电感应。难点分析：1、若用手接触B端2、若用手接触A端3、若用手接触中间点感应起电：本来导体带电的情况，不讲！“同性电荷相互排斥；异性电荷相互吸引

.”力力静电力相互作用需要接触吗？非接触力静电力F随电荷量q的增加而增加，随两电荷间距r的增加而减小。1、对静电力进行定性的研究的装置:A为一带正电的物体：（1）将一带正电小球分别挂在P1、P2、P3等位置，分析F与r的关系；（2）使带正电小球在同一位置，改变小球所带电荷量的多少。分析F与q的关系。F随r的增大而减小F随q的增大而增大如何定量研究静电力大小？牛顿发现万有引力遵循平方反比规律——18世纪富兰克林、艾普利斯特利都猜测静电力与万有引力一样具有“平方反比”规律，而库仑就是在这样的背景下进行他的扭秤实验的。18世纪：很多科学家都是探索电荷之间的作用力的性质和规律，但都停留在定性的判断阶段……2、库仑扭秤实验:

库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。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A，另一端有一个不带电的球与A球的重力平衡。当把另一个带电的小球C插入密闭容器中并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。(1)保持A、C两球的带电量不变，改变A、C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度,便可以找到力F与距离r的关系。(2)保持A、C两球之间的距离r不变，改变A、C的带电量q1和q2，记录每次悬丝扭转的角度,便可以找到力F与q1和q2的关系。2、库仑扭秤实验:法国.库仑1、微小量放大法。2、控制变量法。ABC1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力：大小跟他们电荷量的乘积成正比，跟他们距离的二次方成反比；方向在他们的连线上。为了纪念库仑，这个静电力也叫库仑力。2、表达式：例1第二节、库仑定律k叫静电常量:

k=9.0×109N·m2/C2由库仑测得。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。课堂例题【例1】两带电小球A、B（可视作点电荷），A带电量为+1.6C，B带电量为-9.6C,两球相距如图所示，求两球之间的静电力？

同性相吸：0.8cm1.0cm=9.0×109×1.6×9.6/0.012=1.38×1015(N)根据：

F库=kQAQB/r2A受到的静电力在AB连线上方向向右，B受到的静电力在AB连线上方向向左。F1F2库仑力计算：（1）先计算大小:Q取绝对值,r取球心间距,全部为国际单位（1）再判断方向:同种电荷：两点电荷连线上向外异种电荷：两点电荷连线上向内。课堂例题【例2】半径均为r的金属球如图所示放置，是两球的边缘相互为r。今使两球带上的异种电荷，电荷量分别为QA和QB，设两电荷间的库仑力大小为F，比较F与KQAQB/(3r)2的大小关系。

F>KQAQB/(3r)2库仑力的适用条件？1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力：大小跟他们电荷量的乘积成正比，跟他们距离的二次方成反比；方向在他们的连线上。为了纪念库仑，这个静电力也叫库仑力。2、表达式：k叫静电常量:

k=9.0×109N·m2/C2由库仑测得。二、库仑定律3、适用条件：（2）点电荷在干燥空气中的结果与真空中相差很小，因此在空气中也可近似使用。（1）真空点电荷：当带电体之间的距离比他们自身的大小大得多，以至于其形状、大小、电荷分布对之间相互作用力的影响可忽略不计时，可将其看做带电的点，叫点电荷。（1）类似“质点”，为了方便而引入。（2）不存在的理想模型。（3）与本身大小无关，只与相对大小有关。例3注：以后题目中没特别说明，带电体一般都能看做点电荷，直接利用库仑定律计算大小！【例3】关于点电荷，下列说法正确的是（）A.点电荷是一个带有电荷的几何点，它是实际带电体的抽象，是一种理想化的模型；B.体积小于1mm3的带电体就是点电荷；C.点电荷自身不一定很小，但带电量一定很少；D.体积大的带电体，只要满足一定的条件也可以看成点电荷。E.点电荷就是元电荷AD点电荷：忽略大小、体积、形状。突出电荷量课堂例题可多可少学习了库仑定律的计算，了解其使用范围，现在我们一起来思考一个问题思考根据：r→0r→∞F→∞F→0此时不能看做点电荷。r>10R

r→∞时，任何形状的电荷均可看做点电荷。【例1】两个质子在氮原子核中相距约为10-15m，它们之间的静电力。库仑力的计算：=9.0×109×（1.6×10-19）2/（10-15）2=230.4N方向沿连线向外。考点：1、库仑定律的基本计算注意:国际单位制、点电荷；先算大小再判方向。【例2】真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A和B（均可看做点电荷），分别固定在两处，两球间静电力为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先后与A、B分别接触，然后移开C，此时A、B间静电力变为多大？若再使A、B间距增大为原来2倍，则他们间的静电力又为多大？库仑力的计算：考点：1、接触起电的分配原则；2、库仑定律；思考：若QA=9C，QB=-3C，此时A、B间的库仑力为F，C球不带电，现将C球反复与A、B两球接触，后求AB间的库仑力。库仑力的受力分析：【例3】用两根13cm的绝缘细线悬挂于天花板同一点。下端挂两相同球形导体，且带有同种等量电荷（可视为点电荷）。由于静电斥力，他们之间的距离为10cm，已测得每个球形导体质量是0.6g，求他们所带的电荷量。（g=10m/s2）考点：1、构建物理模型2、静力学——受力分析“库仑力”是性质力，与“重力”、“弹力”、“摩擦力”一样具有自己的特性，受力分析时候不能漏掉。顺序：重力→库仑力→弹力→摩擦力总结：含库仑力的共点力的平衡受力分析方法：(1)确定对象(2)受力分析（G、库仑力、弹力、f）(3)正交分解、合成(4)运用平衡条件列方程(5)解方程【练习】用绝缘丝线悬挂一质量为m的带电小球B,放置在电荷量为+Q的小球A附近.如图所示，A、B两球在同一水平面上相距S，丝线与竖直方向夹角θ=37°,A、B两带电球可看成点电荷。试求(1)B球所带电荷的性质(2)丝线拉力(3)A、B两球之间的静电力(4)B球的电荷量的大小++++++ABθ

(1)同性相斥，带正电。【练习】如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B的电量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°，则q2/q1为 (

)C之前我们都分析的是：模型里只有一个库仑力，若有多个库仑力？库仑定律习题课1、库仑力作用下的平衡问题（重点）（1）静力学问题（2）仅仅受库仑力的问题2、库仑力作用下的非平衡问题（重点）（1）库仑力与力学的综合问题3、根据对称性来处理库仑力问题（难点）库仑力的应用——叠加：【例4】真空中有三个点电荷，他们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求他们各自所受的库仑力。F1F2F※两电荷间的库仑力，不受其它电荷的影响；类似：物体受的重力与其受不受拉力等无关。F1=kQ1Q2/r2=9.0×109×(2×10-6)2/(0.5)2=0.144NF合=√3F1=0.25N※所有的力分析完之后，按照必修一学过的方法，矢量合成即可。F1abc+-F2F3F4+【练习】如图所示,三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上.a和c带正电,b带负电,a所带电荷量的大小比b的小.已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示,它应是()BA.F1B.F2

C.F3D.F4

【例】A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电荷，B带有4Q的正电荷。（1）如果A和B固定，应如何放置第三个点电荷C，才能使此电荷处于平衡状态？此时对C的电性及电量q有无要求？（2）如果A和B是自由的，又应如何放置第三个点电荷，使系统处于平衡状态？此时对第三个点电荷C的电量q的大小及电性有无要求？++AB9Q4Q-QC3:2两同夹一异、两大夹一小、近小远大难点解析q1q3练习：如图所示，三个点电荷q1、q2、q3，固定在一直线上，q2与q3距离为q1与q2距离的2倍，每个点电荷所受静电力的合均为零，由此可以判定，三个点电荷的电荷量之比q1：q2：q3为（）A.-9:4:(-36)B.9:4:36C.-3:2:(-6)D.3:2:6q2A库仑力的应用——动力学：【例5】真空中两个点电荷，相距3m，A的电荷量为8C，B的电荷量为16C，A的质量为1kg，B的质量为2kg，AB电荷在此时的受力之比为：

；加速度之比为：

。2:11:1※库仑定律和其他所有力一样，均适用于牛顿运动三定律。F=-F'a=F/m100C-1CF1=kQ1Q2/r2【练习】电子质量为9.1×10-31kg，电子电量与氢原子核电量均为1.6×10-19C，电子绕核轨道半径为5.3×10-11m，可估算出氢原子的核外电子绕核运动的速度大小为？（k=9.0×109N·m2·C-2）F库=F向kq2/r2=mv2/r库仑力中的对称性问题例1：一半径为R的绝缘圆环上均匀地带有电荷量为+Q的电荷，另一电荷量为-q的电荷在圆环正中心，若将正上方的圆环去掉长为l的一小段，则-q受力方向和大小分别为？拓展：带电球壳变式：两个相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r,两者相互接触后在放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的（）

4/7B.3/7C.9/7D.16/7CD库仑定律与力学综合例：真空中A、B两