人教版高中物理选修3-1课件：1.2库仑定律(共48张PPT)

向在它们的连线上.
2.表达式
F

k
Q1Q2 r2
式, 中k叫做静电力常量,k的数值是
9.0×109N·m2/C2
三､静电力的叠加原理
对两个以上的点电荷,两个点电荷间的作用力不受其他电荷的 影响,其中每一个电荷所受的总的静电力,等于其他电荷单 独存在时对该点电荷的作用力的矢量和.
知识梳理图
课堂互动探究
典例分析 一､对库仑定律适用条件的理解 例1:两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2,当两球
心相距3R时,相互作用的静电力大小为( )
A.F

k
q1q2 (3R)2
C.F

k
q1q2 (3R)2
B.F

k
q1q2 (3R)2
D.无法确定
解析:因为两球心距离不比球的半径大很多,所以不能
看做点电荷,必须考虑电荷在球上的实际分布.当q1､ q2是同种电荷时,相互排斥,分布于最远的两侧,电荷 中心距离大于3R;当q1､q2是异种电荷时,相互吸引,分 布于最近的一侧,电荷中心距离小于3R,如下图(a)､(b
当两个电荷均静止或只有其中一个电荷运动时,库仑定律适用, 或两点电荷运动速度不大的情况下,库仑定律也是适用的. 如果两电荷运动速度较大,库仑定律就不再适用,所以我们 说库仑力为静电力.
5.当多个带电体同时存在时,每一个带电体间的库仑力仍遵守 库仑定律,某一带正电体同时受到多个库仑力作用时,可以 利用矢量求合的方法求出合力.
;
c平衡 : k
q1q3 x2

k
q2q3 (0.4 x)2
.
显见,上述三个方程实际上只有两个是独立的,解这些方程,可 得有意义的解:

k qBqC rBC 2

4kq2 r2
FAC
k qAqC rAC2

2kq2 r2
所以
FC

FBC
FAC

k
2q 2 r2
方向：指向B

k
q1q2 r2
其中k叫静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2
适用范围：1.真空中； 2.点电荷.
关注： 带电体可视为点电荷的条件
1、如果带电体本身的线度远小于它们之 间的距离．带电体本身的大小，对我们 所讨论的问题影响甚小，可把带电体视 为一几何点，并称它为点电荷。
2、点电荷是实际带电体在一定条 件下的抽象，是为了简化某些问题的 讨论而引进的一个理想化的模型。
1.61019 1.61019
5.31011 2
N
=8.2×10-8 N
F万

G

m1m2 r2
6.7 1011
1.67 1027 9.11031 5.31011 2
N
3.6 1047 N
注：代入公式的电荷量用绝对值
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 X 10-6C,求它们所受的 库仑力. q1
+
q2 +
q3 +
F2
F1
F3
课堂训练
1、关于点电荷的下列说法中正确的是：
A .真正的点电荷是不存在的． A B D
B .点电荷是一种理想模型． C .足够小的电荷就是点电荷． D .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

至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小,就可 以忽略形状､大小等次要因素,只保留对问题有关键作用的 电荷量,这样的处理会使问题大为简化,对结果又没有太大 的影响,因此物理学上经常用到此法.
3.一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不
能单凭其大小和形状.
如:一个半径10 cm的带电圆盘,如果考虑它和10 m处某个
课前自主学习 一､点电荷:当实际带电体的大小远小于它们之间的距离,以
致带电体的形状､大小及电荷分布情况对它们之间作用力 的影响可以忽略时,可近似看做点电荷,它是一种理想化模 型.
二､库仑定律 1.内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们电
荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比,作用力的 方向在它们的连线上. 2.9表.0达×式10F9N·kmQr12Q2/2C,2 式中k叫做静电力常量,k的数值是
电子的作用力,就完全可以把圆盘看做点电荷;而如果这个
电子离圆盘1 mm,那么这一带电圆盘又相当于一个无限大
的带电平面.
在本模块中，学生将学习算法初步、统计、概率的基础知识。 1．算法是数学及其应用的重要组成部分，是计算科学的重要基础。随着现代信息技术飞速发展，算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用，并日益融入社会生活的许多方面，算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养。中学数学中的算法内容和其他内容是密切联系在一 起的， 比如线性方程组的求解、数列的求和等。具体来说，需要通过模仿、操作、探索，学习设计程序框图表达解决问题的过程，体会算法的基本思想和含义，理解算法的基本结构和基本算法语句，并了解中国古代数学中的算法。在本教科书中，首先通过实例明确了算法的含义，然后结合具体算法介绍了算法的三种基本结构：顺序、条件和循环，以及基本的 算法语句，最后集中介绍了辗转相除法与更相减损术、秦九韶算法、排序、进位制等典型的几个算法问题，力求表现算法的思想，培养学生的算法意识。2．现代社会是信息化的社会，人们面临形形色色的问题，把问题用数量化的形式表示，是利用数学工具解决问题的基础。对于数量化表示的问题，需要收集数据、分析数据、解答问题。统计学是研究 如何合理收集、整理、分析数据的学科，它可以为人们制定决策提供依据。本教科书主要介绍最基本的获取样本数据的方法，以及几种从样本数据中提取信息的统计方法，其中包括用样本估计总体分布及数字特征和线性回归等内容。本教科书介绍的统计内容是在义务教育阶段有关抽样 调查知识的基础上展开的，侧重点放在了介绍获得高质量样本的方法、 方便样本的缺点以及随机样本的简单性质上。教科书首先通过大量的日常生活中的统计数据，通过边框的问题和探究栏目引导学生思考用样本估计总体的必要性，以及样本的代表性问题。为强化样本代表性的重要性，教科书通过一个著名的预测结果出错的案例，使学生体会抽样不是简单的从总体中取出几个个体的问题，它关系到最后的统计分析结果是 否可靠。然后，通过生动有趣的实例引进了随机样本的概念。通过实际问题情景引入系统抽样、分层抽样方法，介绍了简单随机抽样方法。最后，通过探究的方式，引导学生总结三种随机抽样方法的优缺点。 3．随机现象在日常生活中随处可见，概率是研究随机现象规律的学科，它为人们认识客观世界提供了重要的思维模式和解决问题的模型，同时为 统计学的发展提供了理论基础。因此，统计与概率的基础知识已经成为一个未来公民的必备常识。在本模块中，学生将在义务教育阶段学习统计与概率的基础

第一章 2
物理 ·选修3-1
(海岳中学2013～2014学年高二上学期期中)如图所示，两 个质量分别为m1和m2的小球各用长为L的丝线悬挂在同一点， 当两球分别带电量＋q1和＋q2时，两丝线张开一定的角度，下 列哪些情况是可能的( )
A．若m1＝m2，则α1＝α2 B．若m1>m2，则α1>α2 C．若m1<m2，则α1>α2 D．若m1＝m2，且q1>q2，则α1>α2 答案：AC
第一章 2
物理 ·选修3-1
库仑的实验 1.实验装置 库仑扭秤(如图所示)
第一章 2
物理 ·选修3-1
2．实验步骤 (1)改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便 可找出力F与___距__离__r___的关系。 (2)改变A和C的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便 可找出力F与__电__荷__量__q__之间的关系。 3．实验结论 (1)力 F 与距离 r 的二次方成反比，即___F__∝__r12___。 (2)力 F 与 q1 和 q2 的乘积成正比，即__F_∝__q_1_q_2__。所以 F ∝qr1q2 2或 F＝kqr1q2 2。
置于 B 右侧
虽然各个电荷受到方
向相反的两个力作用，
由 A、B 受力方向 知，必不平衡
由 Q3、B 受力方向 知，必不平衡
但是
B 的电荷量大，距
离 Q3 又近，故 Q3 受到
的两个力必不平衡
故正确答案为 A。
答案：A
第一章 2
物理 ·选修3-1
点评：三个带电体在一条直线上，都在静电力作用下处于 平衡状态，它们遵循的规律是：中间的电荷与两边的电荷电性 相反，两边电荷电性相同，中间电荷量最小，即“两同夹一 异，两大夹一小。”

高二选修3-1
1.2 库仑定律
2
1
教学目标
• （一）知识与技能 • 1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，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．知道库仑扭秤的实验原理． • （二）过程与方法 • 通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律 • （三）情感态度与价值观 • 培养学生的观察和探索能力 • 重点：掌握库仑定律 • 难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算 • 教具：库仑扭秤(模型或挂图)．
2020/6/11
9
• (1)均匀带电球体，半径为R.①若电荷分布不变，研究r>R的任 何点的电场分布时，带电体可看成点电荷，与电荷量集中在 球心的点等效；②若电荷分布是可改变的，在附近放另一个 电荷时，其表面电荷量的分布发生改变，就不能看作点电荷； ③若研究的位置离得很远，r≫R，就可以把球看作点电荷.
2020/6/11
10
• (2)对于板状带电体或杆状带电体，在研究它和位于附近的其 他带电体间的相互作用时，均不能看作点电荷，只有当研究 的位置到带电体的距离远远大于带电体的线度时，才能当作 点电荷处理.
2020/6/11
11
典型例题
例1、关于点电荷的下列说法中正确的是（ ）
A .真正的点电荷是不存在的．
图1－2－1
2020/6/11
18
• 2．应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的正、 负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中算出力 的大小，力的方向根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸 引的原则另行判断.
B .点电荷是一种理想模型．
C .足够小（如体积小于1）的电荷就是点电荷．

❖ 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/22021/3/22021/3/23/2/2021 10:05:35 AM ❖ 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/22021/3/22021/3/2Mar-212-Mar-21 ❖ 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/22021/3/22021/3/2Tuesday, March 02, 2021 ❖ 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/22021/3/22021/3/22021/3/23/2/2021
探究一 库仑定律
议
1.库仑定律中 的“点电荷”应该怎样理解？ 是不是带电体的体积足够小，就可以看成点电 荷？ 在你学过的物理概念中，哪一个概念与 “点电荷”类似？你有什么体会？
点电荷
展评
1、在研究带电体间的相互作用时，如果带电体本 身的线度远小于它们之间的距离．带电体本身的 大小，对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说 可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷。 2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象， 是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化 的模型。 3、点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电 量也可以很大。点电荷这个概念与力学中的“质 点”类似。
与它们的距离的二次方成反比，作用力
的方向在它们的连线上。
大小：
F
k
q1q2 r2
其中K叫静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2
适用范围：1.真空中； 2.点电荷. 电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.
思
点电荷
1、在研究带电体间的相互作用时，如果带电体本 身的线度远小于它们之间的距离．带电体本身的 大小，对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说 可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷。 2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象， 是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化 的模型。 3、点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电 量也可以很大。点电荷这个概念与力学中的“质 点”类似。

B
球均静止．求：B球的带电量q？
mg
斥力水平 B也带负电
解析 对球B受力分析如图所示，
tan 300 F斥 mg
F斥

k
Qq r2
联立解得 q 3 107 C
9
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
对点练习
库仑定律
对点电荷的理解
1．下列说法中正确的是 （AD）
A．点电荷是一种理想模型，真
正的点电荷是不存在的
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些 用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语 文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
r2
r2
F
'

k
4Q 4Q r2

16 7
F
C.9/7
D.16/7
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
对点练习
库仑力与力的平衡综合应用 3．两根光滑绝缘棒在同一竖直
库仑定律 FN
平面内，两棒与水平面间均成
45°角，棒上各穿有一个质量为
mg
m、带电荷量为Q的相同小球， 解析 对右边小球受力分析
由平衡关系 tan 450＝ F
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
课堂讲义
库仑定律
四、静电力作用下的平衡问题

2．电荷间的作用力与电荷量的关系：力F与q1和q2的 乘积成 正比，即F∝q1q2，库仑定律的表达式F＝kqr1q2 2
课堂小结
例1.如下图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a 与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支 座上，两球心间的距离为l为球半径的3倍．若使它们带上等 量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b两 球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是( D )
点电荷说明
① 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的 形状 、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可 以忽略时，这样的带电体就可以看成带电的点，叫做点电 荷．
② 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。
③ 一个带电体能否看成点电荷，关键是看带电体的形状和大小 对所研究的问题有无影响。
例3.有两个带正电的小球，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相 距l.如果引入第三个小球，恰好使得3个小球只在它们相互的静 电力作用下都处于平衡状态，第三个小球应带何种电荷，应放 在何处，电荷量又是多少？
解析： 没有引入第三个小球前，两球之间存在斥力作用； F21和F12，它们互为作用力和反作用力．欲使两球平衡，则 必须受到F31和F32这两个力作用．而这两个力是由引入的第 三个带电小球施加的，因此第三个小球应放在这两球之间， 且带负电．如图所示．
万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然不满 足 l≫r，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看
例2.有三个完全一样的球A、B、C，A球带电荷量为7Q，B球 带电荷量为－Q，C球不带电，将A、B两球固定，然后让C球先 跟A球接触，再跟B球接触，最后移去C球，则A、B球间的作用 力变为原来的多少？

先变密后变疏，即场强先变强后变弱．
精选ppt课件
29
4．匀强电场中电场线分布特点(如图 1－3－6 所示)
图 1－3－6 电场线是平行、等间距的直线，电场方向与电 场线平行． 5．等量异种电荷和等量同种电荷连线上以及 中垂线上电场强度各有怎样的规律？
(1)等量异种点电荷连线上以中点 O 场强最小， 中垂线上以中点 O 的场强为最大；等量同种点电荷
(1)电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的 比较
精选ppt课件
31
电场线
运动轨迹
(1)电场中并不存在， 是为研究电场方便而
人为引入的． (2)曲线上各点的切 线方向即为该点的场 强方向，同时也是正 电荷在该点的受力方 向，即正电荷在该点 产生加速度的方向
与电荷守恒定律并不矛盾.
精选ppt课件
5
一、电荷基本性质的理解 【例 1】 绝缘细线上端固定，
图 1－1－3
下端悬挂一个轻质小球 a，a 的表面镀有铝膜；
在 a 的近旁有一绝缘金属球 b，开始时，a、b 都不
带电，如图 1－1－3 所示．现使 a、b 分别带正、
负电，则(
)
A．b 将吸引 a，吸引后不放开
24
要点一 电场强度的理解 1．电场的最基本的性质是对放入其中的电荷 有力的作用，描述这一性质的物理量就是电场强 度．
2．电场强度是采用比值定义法定义的．即 E ＝Fq，q 为放入电场中某点的试探电荷的电荷量，F
为电场对试探电荷的静电力．用比值法定义物理量 是物理学中常用的方法，如速度、加速度、角速度、 功率等．
q1q 2 r2
,设想当
r→0
时,得出
F→∞的结论．从
数学角度这是必然的结论，但从物理的角

推之于四海，传之于万世： 推广延伸到全国各地，流传千秋万代。
第一部分（1）：提出问题。中国学生应该怎样了解自然科学？ 第二部分（2--12）：分析问题。指出传统教育的弊病，论述“格物致知精神”在科学上的重要性。 第一层（2～5段）：分析中国教育不重视格物致知的社会根源。举例王阳明的格物是格已，这 种观点不能适用于现在的世界。 第二层（6～10段）：分析实验精神在科学上的重要性。 第三层（11～12段）：分析在这种文化背景下中国学生的现状。 第三部分（13）：解决问题。强调我们需要培养实验的精神的意义并对我们这一代提出希望
选文第4段列举明代大哲学家王阳明“格”院子里的竹子的反面例子，阐 述了儒家对实验的态度是把探察外界误认为探讨自己。
第5段继续分析该事例，用以论述中国传统教育埋没了“格物致知”的 真正意义。
第12段，作者通过列举自己在美国大学念物理时，因事先没有准备，做 研究时发现需要自己做主张、出主意而恐慌的亲身经历，阐述了以埋头 读书应付一切，对于实际的需要毫无帮助的道理。证明传统的中国教育 的目的是不正确。
知识点1：库仑定律
3.适用范围：
（1）真空中
（2）静止的
（3）点电荷
① 看成点电荷的条件：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大
小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看作带电的点，
叫做点电荷。 ②点电荷是一种理想化的物理模型。
【类比】点电荷类似于力学中的质点
知识点2：场强叠加
多个点电荷间的库仑力
q1 q3
q2
实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变。因此两个或两个以 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电荷的作用力的矢量和。