高中二年级上学期物理《库仑定律》教学课件

库伦定律第三章机械波一点电荷二库仑定律三库仑力作用下的平衡问题一.点电荷点电荷，物理学上把本身的线度比相互之间的距离小得多的带电体叫做点电荷。相当于运动学的“质点”模型。电荷都是有体积，有大小的。电荷之间存在相互作用，同种电荷相互推斥，异种电荷相互吸引。在定量地研究电荷之间相互作用的时候，发现有些电荷的大小对所研究问题的结果带来的影响微不足道，这个时候就完全可以把电荷的体积和大小忽略掉，把电荷看做只有电量，没有大小的电荷，这就是点电荷模型。当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，已致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可忽略时，这样的带电体可看成带电的点，即点电荷。与力学中质点模型类比二、库仑定律

三、库仑力作用下的平衡问题1.静电场中带电体平衡问题的解题思路（1）确定研究对象，如果有几个物体相互作用，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”，确定研究对象。（2）受力分析，注意多了一个库仑力。2.三个自由点电荷的平衡问题（1）条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反。（2）规律“三点共线”——三个点电荷分布在同一个直线上“两同夹异”——正负电荷相互间隔“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小“近小远大”——中间靠近电荷量较小的电荷12静电力常数是通过相关理论算出来的，而引力常数是库仑通过扭称实验测出的。重点3不能错误的认为，当半径r接近于零时，F趋近于无限大，因为当r0时，两个物体不能再视为点电荷。当r趋于零时，库仑定律不再适用。→一、电荷守恒定律1.内容：电荷既不能创造，也不能消失，只能从一个物体转移到另一物体到，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变.2.物体的带电(1)三种起电方式①摩擦起电②感应起电③接触起电(2)三种起电方式虽然不同，但本质相同，都是电荷的转移.(3)两完全相同的带电球接触，若带同种电荷，总电荷量平分，若带异种电荷，先中和再平分。知识精讲1.内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电场力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们距离的二次方成反比。作用力的方向在它们的连线上。2.适用条件:(1)真空;(2)点电荷。3.库仑力(1)库仑力又叫静电力，是电场力的一种，是一种性质力。(2)库伦力的方向沿两个电荷连线方向，如果是同种电荷则为斥力;如果是异种电荷则为引力。(3)两电荷间相互作用力遵守牛顿第三定律，即两电荷间的作用力总是等大反向共线，与它们的带电量是否相等、所处的状态均无关。在库伦定律这个章节中，主要的题型有电荷守恒定律的应用;带电体的平衡问题。思维升华扭秤实验是一种探究力学的科学实验。通过实验，库仑发现两点电荷之间静电力与距离平方成反比的规律；卡文迪许验证了牛顿的万有引力定律的正确性，并测出了引力常量。英国科学怪杰卡文迪许于1789年用他发明的扭秤，验证了牛顿的万有引力定律的正确性，并测出了引力常量，卡文迪许的实验结果跟现代测量结果是很接近的，它使得万有引力定律有了真正的实用价值，卡文迪许也被人们称为第一个“能称出地球质量的人”。牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律，但是万有引力到底多大？18世纪末，英国科学家亨利·卡文迪许决定要找出这个引力。他将小金属球系在长为6英尺（1英尺等于0.3048米）木棒的两边并用金属线悬吊起来，这个木棒就像哑铃一样。再将两个350磅（1磅等于0.4536千克）的铜球放在相当近的地方，以产生足够的引力让哑铃转动，并扭转金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。测量结果惊人地准确，他测出了万有引力恒量的参数，万有引力常量约为G=6.67259×10-11(N·m2

/kg2)通常取G=6.67×10-11（N·m2/kg2)，在此基础上卡文迪什计算地球的密度和质量。卡文迪什的计算结果是地球的质量为6.0×1024kg。库仑扭秤由悬丝、横杆、两个带电金属小球（库仑最初的实验是用带电木髓小球进行的），一个平衡小球，一个递电小球、旋钮和电磁阻尼部分等组成。两个带电金属小球中，一个固定在绝缘竖直支杆上，另一个固定在水平绝缘横杆的一端，横杆的另一端固定一个平衡小球。横杆的中心用悬丝吊起，和顶部的旋钮相连，转动旋钮，可以扭转悬丝带动绝缘横杆转动，停在某一适当的位置。横杆上的金属小球（称为动球）和竖直支杆上的固定小球都在以O为圆心，半杆长L为半径的圆周上，动球相对于固定小球的位置，可通过扭秤外壳上的刻线标出的圆心角来读出。当两个金属小球带电时，横杆在动球受到的库仑力力矩作用下旋转，悬丝发生扭转形变，悬丝的扭转力矩和库仑力力矩相平衡时，横杆处于静止状态。仪器的中心轴上一，旋开其上紧固螺钉，可使，以永磁体和横杆上的阻尼金属板的，调整横杆转动的电磁阻尼时间。整个仪器都装在有机玻璃罩内，既有较高的透明度，又可防灰尘。有机玻璃罩的下半部做成可开合的门，以便清洁绝缘横杆和竖立支杆，调整绝缘横杆的水平，使金属小球带电等。仪器的底座上装有三个螺旋支脚，旋转支脚，可调底座水平。三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间库仑斥力的大小为F。现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间库仑斥力的大小仍为F。由此可知A．n=3B．n=４C．n=5D．n=6两个相同金属球接触后电量平分．使球3先与球2接触后，球2与球3带电量均为球3再球1接触后，两球带电均为q．1、2之间作用力的大小仍为F，根据库仑定律分析可知两球电量乘积不变，由库仑定律列出前后两个库仑定律方程，求出n．由题，三个金属球相同，当球3先与球2接触后，球2与球3带电量均为。球3再球1接触后，两球带电均为q．由于1、2之间作用力的大小仍为F，根据库仑定律分析可知两球电量乘积不变，解得n=6．故选D如图所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B．A带电荷量+Q，B带电-9Q．现引入第三个点电荷C，恰好使第三个点电荷C处于平衡状态，问：（1）C应放于何处？（2）C所带电荷量为多少？

如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg的小球A悬挂在水平板的M、N两点，A上带有Q=3.0×10-6C的正电荷，两线夹角为120°，两线上的拉力大小分别为F1和F2，A的正下方0.3m处放有一带等量异种电荷的小球B，B与绝缘支架的总质量为0.2kg（重力加速度取g=10m/s2；静电力常量k=9.0×109N•m2/C2，A、B球可视为点电荷），则（BC）A.支架对地面的压力大小为2.0NB.两线上的拉力大小F1=F2=1.9NC.将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，此时两线上的拉力大小F1=1.225N，F2=1.0ND.将B移到无穷远处，两线上的拉力大小F1=F2=0.866N

两个大小相同的金属小球带有不等量的电荷，它们相隔某一距离时，相互作用的库仑力大小为F1，现将两小球接触后又放回到原位置，它