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

第九章静电场及其应用

第2节库仑定律;

学习目标

1.理解并熟记库仑定律的内容，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.知道库伦扭秤的实验原理;

小实验：看谁能赢

气球充气后，在头发上摩擦。将气球靠近空易拉罐，即使气球未接触空易拉罐，空易拉罐也会朝气球方向滚动。再用另一只气球摩擦头发，从相反方向靠近空易拉罐，观察空易拉罐的运动情况。和同学比赛，看看谁的气球力量大，能够在不接触空易拉罐的情况下将其拉动，如果气球没有在头发上摩擦，空易拉罐会动吗?这是为什么?;

一、电荷之间的作用力

如图，带正电的带电体C置于铁架台旁，

把系在丝线上带正电的小球先后挂在P?、P?、

P?等位置。带电体C与小球间的作用力会随

距离的不同怎样改变呢?

(1)在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化?

(2)电荷之间作用力的大小与哪些因素有关?;

实验演示

(1)距离r不变，改变电荷量(2)电荷量q不变，改变距离;

实验现象

(1)距离保持不变，电荷量增大，作用力F增大。

(2)电荷量保持不变，距离增大，作用力F减小。

电荷之间的作用力与万有引力是否具有相似的形式呢?

是否也满足“平方反比”的规律呢?最终解决这一问题的是法国科学家库仑。;

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二、库仑的实验

法国物理学家库仑利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量

和距离的关系。;

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2.实验原理

A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系。

3.实验方法：控制变量法探究F与r的关系：

(1)把另一个带电小球C插入容器并使它靠近A时，记录扭转的角度可以比较力的大小。

(2)改变A和C之间的距离r,记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与r的关系。;

改变A和C的电量q?、9?,记录每次悬丝扭转

的角度，便可找出F与q?、92的关系

在库仑那个时代，还不知道怎么样测量物体所带

的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，又怎么

样做到改变A和C的电荷量呢?;

结论：

①当电量不变时，F与距离r的二次方成反比

②当小球之间距离不变时，F与q?92的乘积成正比F?q?9?;

比例系数k叫静电力常量，国际单位制中，k=9.0×10?N·m2/C2

5.适用条件：

(1)真空中(2)静止的(3)点电荷;

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6.点电荷

当带电体间的距离比它们自身的大小大的多，带电体的形状、大小以及电

荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可视为点电荷。

(1)理想化的模型，实际上是不存在的。

(2)均匀带电的球体，由于球所具有对称性，即使它们之间的距离不是很大，一般也可以当作点电荷来处理---电荷集中在球心的点电荷。;

7.点电荷和元电荷

(1)元电荷是电荷量，点电荷是带电体的理想模型；

(2)电子的带电量等于元电荷，研究宏观问题时，电子、质子可看做点电荷。点电荷的带电量可能较大也可能较小，但一定是元电荷的整数倍。;

(1)计算时只代电荷量的绝对值；

(2)需通过同种电荷相斥、异种电荷相吸来判断库仑力的方向。;

思考：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位

置的点电荷?适用于r=0的情况?;

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三、静电力计算

1.对静电力(库仑力)的理解：

(1)库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。

(2)对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。

(3)库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。

(4)库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。;

【例题1】已知氢核(质子)质量为1.67×10-27kg。电子的质量是

9.1×10-31kg,在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。

分析氢原子核与质子所带的电荷量相同，是1.6×10-19C。电子

带负电，所带的电荷量也是1.6×10-19℃。质子质量为1.67×10-27kg,电子质量为9.1×10-31kg。根据库仑定律和万有引力定律就可以求解。;

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解：根据库仑定律，它们之间的静电力;;

3.静电力的叠加

库仑定律描述的是两个点电荷之间的作用力。如果存在两个以上点电

荷，那么要对这个点电荷的作用力进行的矢量求和。

【例题2】真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形

的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-?C,