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1、導入新課,力的大小可以求嗎？,第一章 靜電場,1.2 庫倫定律,教學目標,1. 知識與能力,√ 熟記庫侖定律的文字表述及其公式，掌握庫侖定律的適用條件。 √ 了解庫倫扭秤實驗，通過演示實驗，了解電荷之間的作用力與哪些因素有關(guān)。 √ 明確點電荷是理想物理模型。知道帶電體簡化為點電荷的條件。,2.過程與方法,√ 分析問題給定條件是否滿足庫侖定律的適用條件。正確應用庫侖定律解決多電荷之間的作用。,3.情感態(tài)度與價值觀,√ 培養(yǎng)學生熱愛科學的精神。 √ 有參與實驗總結(jié)規(guī)律的熱情，從而能更方便的解決實際問題。,教學重難點,教學重點：,教學難點：,庫倫扭秤實驗 庫侖定律求解注意問題,影響電荷間相互作用力的
2、因素 庫侖定律的內(nèi)容及條件,一、庫侖定律,二、庫倫的實驗,內(nèi)容解析,影響電荷間相互作用力的因素,實驗裝置圖,把一個帶正電的物體放在A處，然后把掛在絲線上的帶正電的小球先后掛在p1,p2,p3等位置如上圖比較小球在不同位置所受電力的大小。小球所受電力的大小可以通過絲線偏離豎直方向的角度顯示出來，偏角越大，表示小球受到的電力越大。 把小球掛在同一位置，增大或減小它所帶的電荷量，比較小球所受電力大小的變化。,實驗內(nèi)容,通過實驗你觀察到了什么現(xiàn)象？你能總結(jié)出都有哪些因素在影響電荷間的相互作用了嗎？這些因素對作用力的大小有什么影響？,結(jié)論,影響電荷間的相互作用的因素有電荷量的多少和電荷之間距離的長短。
3、 電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。,真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。電荷間這種相互作用的電力叫做靜電力或庫倫力。,庫倫在前人工作的基礎(chǔ)上通過實驗研究確認：,一、庫侖定律,注意,該定律包括三層含義：,①條件: 真空中 靜止電荷 ②大小：與電荷量的乘積成正比，與它們距 離的二次方成反比。 ③方向：它們的連線上（同種電荷沿連線向 內(nèi)，異種電荷沿連線向外）。,什么是點電荷呢？,點電荷屬于理想化模型，是不存在的。點電荷不一定很小如同質(zhì)子。對任何形狀的帶電體，如果帶電體
4、間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計，這樣的帶電體可以看作點電荷。 點電荷可以視為有質(zhì)量、有電量、不占空間，與運動學中的質(zhì)點類似的微小電荷。,實驗裝置,庫倫做實驗用的裝置叫做庫倫扭秤。,如右圖所示，細銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個帶電的金屬小球A，另一端有一個不帶電的球B，B與A所受重力平衡。當把一個帶電的金屬球C插入容器并使它靠近A時，A和C之間的作用力使旋線扭轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小。改變Ａ和Ｃ之間的距離ｒ，,二、庫倫的實驗,電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。,歸納,記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)
5、的角度，便可以得到力Ｆ與距離ｒ的關(guān)系，結(jié)果是力Ｆ與距離ｒ的二次方成反比，即,由于當時實驗設(shè)備限制，無法用實驗測得物體所帶電量，庫倫的實驗中沒有準確的電荷量，而是一系列電荷量的均分。,庫倫發(fā)現(xiàn)：,兩個相同的金屬小球，一個帶電、一個不帶電，互相接觸后，它們對相隔同樣距離的第三個小球的作用力相等，所以他斷定這兩個小球的帶電量相等。,上式中 和 表示兩個點電荷的電荷量，用r表示它們之間的距離，用F表示它們之間的相互作用力。式中的k是一個常量，叫做靜電力常量。,用一個公式來表示庫倫定律,就是,在國際單位制中，電荷量的單位是庫倫，簡稱庫，符號是C。在上式中如果各個物理量都用國際制單位，即電荷量的單位用C，
6、力的單位用N，距離的單位用m，則由實驗得出,注意,r為兩個點電荷之間的距離，若帶電體為金屬小球，應先考慮電荷間的排斥與吸引問題。,同種電荷電荷分布在金屬球外側(cè),異種電荷電荷分布在金屬球內(nèi)側(cè),想一想,庫倫定律是定量分析電荷間相互作用力的基 本規(guī)律，表達式 ，請你思考下面的問題：,⑴庫倫定律只適用于真空中的點電荷，當兩個帶電體無限靠近，即r→0時，帶電體不能看成點電荷，當然就不能應用庫侖定律來計算。,⑵將 ，和點電荷場強公式 電場 力F=Eq，聯(lián)系起來，庫侖定律可以理解為點電荷 Q1在Q2處產(chǎn)生的場強 與Q2的乘積或點電 荷Q2在Q1處產(chǎn)生的場強 與Q1的乘積。,提
7、示,庫倫（1736-1806），法國物理學家，用庫倫扭秤實驗研究了電荷間相互作用的電力，于1785年發(fā)現(xiàn)了庫侖定律。,,庫倫,小資料,兩個帶電量為1C的點電荷在真空中相距1m時，相互作用力是9.0109N,差不多相當于一百多噸的物體的重力!由此可見，庫倫是一個非常大的電荷量單位。,通常一把梳子和衣袖摩擦所帶的電荷量不到百分之一庫倫，但在天空中發(fā)生閃電之前，巨大的云層中積累的電荷可達幾百庫倫。,已知質(zhì)子的質(zhì)量是1.6710-27Kg，電子的質(zhì)量是9.110-31Kg，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為5.310-11m。試比較氫原子中氫核與電子之間的庫倫力和萬有引力。,解：氫核與電子所帶的電荷量都是
8、1.610-19C,可見,微觀粒子間的萬有引力小于庫倫力,因此在研究微觀帶電粒子相互作用時,可以把萬有引力忽略掉。,庫侖定律是電磁學的基本定律之一。庫侖定律給出的雖然是點電荷的靜電力，但是，任一帶電體都可以看成是由許多點電荷組成的，所以，如果知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫侖定律和力的合成法則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向。,注意,,如果存在兩個以上電荷，那么每個電荷都要受到其它所有電荷對它的作用力。因此，兩個或兩個以上電荷對某一個點電荷的作用力，等于各點電荷單獨對這個電荷的作用力的矢量和（遵循平行四邊形定則）。,,,,,,課堂小結(jié),一、庫侖定律,公式：,二、庫倫的實驗,由于當時的條件所
9、限，庫倫無直接測定帶電金屬球所帶電荷量，只能通過實驗，將帶電小球所帶的電量均分給兩個完全一樣的小球，通過觀察受力來判斷帶電量是相等。庫倫的實驗中并未涉及到確切的電荷量，只是一系列電 荷的均分值,庫侖定律的適用條件： ①真空中 ②點電荷,課堂練習,,1.關(guān)于庫侖定律，下列說法正確的是（ ）,,CD,A.庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積很小的帶電體。 B.根據(jù) ，當兩個帶電體間的距離 趨近于零時，庫侖力將趨向無窮大。 C.庫侖定律的表達式和萬有引力定律的表達式很相似，它們都是跟距離的平方成反比例的定律。 D.靜電力常量k的值為 。,,2. 圖兩
10、個相同的金屬球放在光滑絕緣的水平面上，其中A求帶9Q的正電荷，B求帶Q的負電荷，由靜止開始釋放，經(jīng)圖示位置時，加速度大小均為a，然后發(fā)生彈性正碰， 返回到圖示位置時的加速度均為_______。,3.設(shè)氫原子核外電子繞核運動的半徑為r，電子質(zhì)量為m，電荷量為e，則電子繞核運動的速度 為________,轉(zhuǎn)動頻率為_______。,4.將緣來相距較近的兩個帶同種電荷的小球同時由靜止釋放（小球放在光滑絕緣的水平面上），它們僅在相互作用間庫倫力作用下運動的過程中（ ）,A.它們的相互作用力不斷減少； B.它們的加速度之比不斷減少； C.它們的動量之和不斷增加； D.它們的動能之和不斷增加。,AD,5
11、.如圖所示，一個掛在絲線下端的帶正電的小球B靜止在圖示位置，固定的帶正電荷的A球電荷量為Q,B球的質(zhì)量為m，電荷量為q，θ=30，A和B 在同一水平線上，整個裝置處在真空中，求AB兩球間的距離。,A.E=mg/q B.E=2mg/q C.E=3mg/q D.不能確定,C,7.如圖所示，在光滑水平面上的O點系一長為l的絕緣細線，線的另一端系一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球。當沿細線方向,加上場強為E的勻強電場后，小球處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)給小球一垂直于細線方向的初速度 ，使小球在水平面上開始運動。若 很小，則小球第 一次回到平衡位置所需要的時間為_______。,用周期公式解答。,提示,高考鏈接,
12、1.（2004年 全國）一帶正電的小球，系于長為l的不可伸長的輕線一端，線的另一端固定在O點，它們處在勻強電場中，電場的方向水平向右，場強的大小為E.已知電場對小球的作用力大小等于小球的重力。現(xiàn)在把小球拉到圖示的P1處，使輕線拉直，并與場強方向平行，然后由靜止釋放小球。已知小球在經(jīng)過最低點的瞬間，因受線的拉力作用，其速度的豎直分量突變?yōu)榱?，水平分量沒有變化，則小球到達與P1點等高的P2點時速度的大小為（ ）。,C,小球從P1到最低點，小球水平方向的速度為：,點撥,（1）若q2為正電荷，則q1為____電荷， q3為___電荷。 （2） q1，q2，q3三者電荷量大小之比為_______ __
13、_____________________。,2.（2001年 全國）如圖所示，q1，q2，q3分別表示在一條直線上的三個點電荷，已知q1與q2之間的距離為l1， q2與q3之間的距離為l2，且每個電荷都處于平衡狀態(tài)。,負,負,點撥,3.（2007年 重慶）如圖所示，懸掛在O點的一根不可伸長的絕緣細線下端有一個帶電荷量不變的A。在兩次試驗中，均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B。當B達到懸點O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時，懸線偏離豎直方向的角度為θ，若兩次試驗中B的電荷量分別為q1和q2，θ分別為30和45，則q2/q1為（ ）。,A. 2 B. 3 C. D.,C,點撥,1.答：根據(jù)庫倫的發(fā)現(xiàn)，兩個相同的帶點金屬球接觸后所帶的電荷量相等。所以，先把A球 與B球接觸，此時，B球帶電 ；再把B球與C球 接觸，則B、C球分別帶電 ；最后，B球再次與 A球接觸，B球帶電 。,教材習題答案,所以，,
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