9.2+库仑定律+课件+-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

2.库仑定律第九章静电场及其应用1.知道点电荷的定义,以及带电体可以简化成点电荷的条件,体会物理模型在自然规律中的作用。(科学思维)2.理解库仑定律的内容、公式,会用库仑定律进行相关的计算。(科学思维)3.了解库仑扭秤,领会研究电荷间相互作用的物理思想方法。(科学探究)4.通过库仑定律与万有引力定律对比,体会物理学和谐统一之美,提高探索自然的兴趣。(科学态度与责任)学习目标基础落实•必备知识全过关一、电荷之间的作用力1.静电力(或库仑力):电荷之间的相互作用力。随着电荷量的增大而_____,随着距离的增大而______。

2.库仑定律

可类比万有引力定律

(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________,与它们的距离的__________成反比,作用力的方向在______________。

(2)点电荷:当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的__________、__________及__________状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体可以看作带电的点,叫作点电荷。电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力

类比质点,是一个理想化模型

增大减小

正比

二次方

它们的连线上

形状

大小

电荷分布

二、库仑的实验1.库仑利用扭秤实验研究电荷间的相互作用,该装置通过悬丝__________

来比较力的大小。

2.库仑时代无法测量物体所带的电荷量,库仑利用“两个相同金属小球接触后所带的电荷量__________”解决了无法测量电荷量的问题。3.关系式:F=__________,其中k=__________N·m2/C2

,叫作静电力常量。

必须是完全相同的金属小球

扭转的角度

相等

9.0×109三、静电力计算1.微观粒子间的万有引力__________库仑力。

2.两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力,等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的__________。远小于

矢量和

情境链接

如图所示,一带正电的物体位于M处,用绝缘丝线系上带正电的小球并悬挂在绝缘杆上,当带电物体向右靠近小球时,会发生什么现象?这表明哪些因素可能影响电荷之间的作用力大小?提示

小球向右偏,丝线与竖直方向的夹角变大。电荷之间的距离。教材拓展

阅读教材第6页,思考在建立库仑定律的过程中,除实验外,哪种科学思维方法起了重要作用?

提示

类比法。

易错辨析

(1)点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体。(

)(2)点电荷是一种理想模型,真正的点电荷是不存在的。(

)(3)两点电荷所带的电荷量一定时,电荷间的距离越小,它们之间的静电力就越大。(

)提示

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。√×√提示

两电荷间的作用力遵从牛顿第三定律,所以q1对q2的静电力与q2对q1的静电力大小相等。(5)关于电荷间的作用力,若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量,则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力。(

)提示

当两电荷间的距离趋近于0时,两电荷不能看成点电荷,即不满足库仑定律成立的条件。×(

)×重难探究•能力素养全提升探究点一对“点电荷”的理解导学探究某次物理课上,甲、乙两位同学探讨点电荷的对话如下:甲:“由于带电体A的体积很小,故它一定是点电荷。”乙:“由于带电体B所带电荷量很小,故它一定是点电荷。”(1)甲、乙两位同学的观点,你认为谁的正确?为什么?(2)什么是点电荷?现实中有点电荷吗?提示

(1)甲、乙两位同学的观点都不正确,一个带电体能否看作点电荷,不能只看它的体积大小,也不能只看它所带电荷量多少。(2)点电荷是一种理想模型,它是不计大小的带电体,现实中显然不存在。知识归纳1.特点:点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,类似于力学中的质点,实际上并不存在。2.条件:带电体能否看成点电荷视具体问题而定,不能单凭它的大小和形状下结论。如果带电体的大小比带电体间的距离小得多,则带电体的大小及形状就可以忽略,此时带电体就可以看成点电荷。典例剖析【例1】

下列关于点电荷的说法正确的是(

)A.体积很大的带电体都不能看成点电荷B.无论多大的球形带电体都能看成点电荷C.求一个半径为10cm的带电圆盘和与它相距1mm处某个电子间的静电力时,可以把圆盘看成点电荷D.求两个半径为1cm的带电小球相距5m时,它们之间的静电力,可以把小球看成点电荷D解析

能否把一个带电体看成点电荷,不是取决于带电体的大小和形状,而是取决于所研究问题的实际需要,看带电体的形状、大小和电荷分布状况对电荷之间的作用力的影响是否可以忽略,故A、B错误;选项C中,电子与带电圆盘间的距离相对于圆盘的大小来说太小了,圆盘的大小不能忽略,不能看成点电荷,故C错误;选项D中,两带电小球间的距离相对于带电小球的大小来说足够大,带电小球的大小可以忽略,可以看成点电荷,故D正确。对点演练1.(多选)下列关于点电荷的说法正确的是(

)A.点电荷是电荷量和体积都很小的带电体B.点电荷是一种理想模型C.点电荷的最小电荷量等于元电荷D.球形带电体都可以看作点电荷解析

点电荷是一种物理模型,实际中并不存在,B正确;一个带电体能否看成点电荷,不是看它是否很小,而是看它的大小和形状以及电荷分布状况对所研究的问题的影响是否可以忽略不计,若可以忽略不计,则它就可以看作点电荷,否则就不能看作点电荷,A、D错误;所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,C正确。CB探究点二库仑定律的理解和应用导学探究原子结构模型示意图如图所示。该模型中,电子绕原子核做匀速圆周运动。观察图片,电子做匀速圆周运动所需的向心力是由原子核对电子的万有引力提供的吗?提示

原子核对电子的库仑力提供了向心力,两者间的万有引力要比库仑力小得多,完全可以忽略不计。知识归纳1.静电力的确定(1)大小:利用库仑定律计算静电力时不必将表示电性的正、负号代入公式,只代入q1和q2的绝对值即可。(2)方向:利用同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断。2.两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律不论电荷量大小如何,两点电荷间的库仑力大小总是相等的。典例剖析角度1库仑定律的应用【例2】

A、B两导体球,A球带有4.8×10-16C的正电荷,B球带有3.2×10-16C的负电荷,放在真空中相距为10cm的地方。(1)若A、B两球的半径远小于10cm,求两导体球之间的静电力,并说明是引力还是斥力?(2)若A、B两球的半径均等于10cm,则两导体球之间的静电力将怎样?解析

(1)因为两导体球的半径都远小于10

cm,因此可看作两点电荷。由库仑定律得

=1.38×10-19

N。两导体球带异种电荷,它们之间的作用力是引力。(2)因为两球的半径均为10

cm,故两球不能看作质点。又因两球带异种电荷相互吸引,电荷之间的平均距离小于10

cm,故两球间的静电力大于1.38×10-19

N。答案

(1)1.38×10-19N

引力

(2)大于1.38×10-19

N【例3】

(多选)两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球,相距很远放置,其中一个球带的电荷量是另一个球的5倍,它们之间的库仑力大小是F。现将两球接触后再放回原处,它们之间的库仑力大小可能为(

)BD角度2库仑定律与电荷守恒定律的综合应用

教你析题

读取题干获取信息相同材料制成的半径相等的带电金属小球接触后电荷量先中和后均分相距很远放置两球可看成质点,满足库仑定律的适用条件一个球带的电荷量是另一个球的5倍已知两球电荷量的大小关系,所带电荷的电性不确定两球接触后再放回原处两球的电荷量变化、间距不变化教你破题

方法技巧

对于库仑定律和电荷守恒定律综合应用的问题,有时需要考虑两电荷之间的作用力是引力还是斥力,或者说要考虑两电荷是同号还是异号。对点演练2.有三个完全相同的金属小球A、B、C,A所带电荷量为+7Q,B所带电荷量为-Q,C不带电。将A、B固定起来,然后让C反复与A、B接触,最后移去C,A、B间的相互作用力约为原来的(

)C探究点三静电力的叠加导学探究如图所示,真空中有三个点电荷A、B、C,它们固定在边长为a的等边三角形的三个顶点上,电荷量都是Q,则C所受的静电力方向向哪?提示

以C为研究对象,共受到F1和F2的作用,相互间的距离都相同。故F1=F2。根据平行四边形定则,合静电力的方向沿A与B连线的垂直平分线斜向下。知识归纳1.真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟这两个点电荷的电荷量及间距有关,跟它们的周围是否存在其他电荷无关。2.若空间存在多个点电荷,某点电荷受到的作用力等于其他点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。特别提示

静电力是一种性质力,遵守力的所有规律。

典例剖析【例4】

如图所示,在A、B两点分别放置点电荷Q1=+2×10-14C和Q2=-2×10-14C,在AB的垂直平分线上有一点C,且AB=AC=BC=6×10-2m,静电力常量k=9.0×109N·m2/c2。如果有一个电子在C点,它所受到的静电力的大小和方向如何?答案

8.0×10-21N,方向平行于AB向左

方法技巧

当多个带电体同时存在时,每两个带电体间的静电力都遵守库仑定律。某一带电体同时受到多个静电力作用时可利用力的平行四边形定则求出其合力。这就是静电力的叠加原理。对点演练3.(2025四川攀枝花期末)如图所示,在直角三角形ABC的顶点A、B分别固定点电荷Q1、Q2,现将一试探电荷q固定于顶点C,测得q所受静电力与AB边垂直。已知lAB∶lAC∶lBC=5∶4∶3,则(

)B学以致用•随堂检测全达标

DA2.(静电力的合成)如图所示,棱长为a的立方体ABCD-A'B'C'D'八个顶点上有八个带电质点,其中顶点A、C'上质点电荷量大小分别为q、Q,其他顶点上质点电荷量未知,顶点A上质点仅在静电力作用下处于平衡状态,现将顶点C'上质点电荷量变成-Q,则顶点A上质点所受静电力的合力为(不计重