陕西省蓝田县焦岱中学高中物理选修3-1：12库仑定律课件(共18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:

27 31 m1m2 1 . 67 10 9 . 1 10 F引 G 2 6.7 1011 N 2 11 r 5.3 10 3.6 1047 N





例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+2×106C，求(1)它们任意两个电荷间的库仑力(2)任意两 个电荷对第三个电荷的作用力
q1q2 F k 2 r
2、库伦定律的说明
q1q2 F k 2 r
• K静电力常量：比例系数， 2 2 国际单位： N m c气中近似相等） 物理意义：两个电荷量为1C的点电荷在真空中 相距1m时，相互作用力是9.0×109N
三、库伦扭秤实验
• 实验装置
C A
B
学案上 例题1 例题2 例题3
例1，P7
• 已知氢核的质量是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。试比较氢原子中氢核 与电子之间的库仑力和万有引力
19 19 q1q2 1 . 6 10 1 . 6 10 F库 k 2 9.0 109 N 2 11 r 5.3 10 F库 2.3 1039 F引 8.2 108 N
万有引力定律的内容、公式、条件？
m1m2 G r2
F引
一、探究影响电荷间相互作用的因素
• 实验装置
q1 q2
观察现象得出结论
两小球间距离r越大，静电力F越小，r越小F越大 带电量q越大、静电力越大，q越小F越小
二、库伦定律
• 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正比，与它们 距离的二次方成反比，

谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——课件
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克

1．库仑扭秤实验 (1)原理： 通过悬丝扭转的角度来确定 静电力的大小． (2)控制变量法 ①探究电荷间作用力的大小 跟距离的关系：保持电荷的 电荷量不变; ②探究电荷间作用力的大小 跟电荷量的关系：保持两个 电荷之间的距离不变.
内 真空中两个静止的点电荷的相互作用力跟 二 容 它们所带电量的乘积成正比，跟它们之间 距离的二次方成反比，作用力的方向在它 们的连线上。 库 表 库仑力或静电力 达 q1q2 k叫静电力常量， 仑 式
问题探索 【答案】 能否把带电圆盘看做点电 ◆ 想一想 荷，不能只看大小，要视具体情况而定．若 问题 1 现有一个半径为 20cm 另一带电体离它很远 (如 10m)，完全可以 的带电圆盘，问能否把它看做点 将它视为点电荷；若另一带电体离它很近 电荷？ (如 1cm )，带电圆盘的大小不能忽略，则
3．点电荷只具有相对意义 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 和形状确定． 4．注意区分点电荷与元电荷 (1)元电荷是一个电子或一个质子所带 电荷量的绝对值，是电荷量的最小单 位． (2)点电荷只是不考虑带电体的大小和 形状，其带电量可以很大也可以很小， 但它一定是元电荷电量的整数倍．
达标训练
1、下列说法中正确的是：( D ) A .点电荷就是体积很小的电荷 B .点电荷就是带电量都很小的带电体 q1q2 C .根据 F k r 2 可知，当r 0 时，F ∞ D .静电力常量的数值是由实验得 到的
2、两个半径为0.3m的金属球，球 心相距1.0m放置，当他们都带 −5 1.5×10 C的正电时，相互作用 −5 力为F1,当它们分别带+1.5×10 −5 C和−1.5×10 C的电量时，相 互作用力为F2 , 则（B ） A． F 1 = F 2 B ． F 1 ＜ F 2 C．F1 ＞ F2 D．无法判断

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

什么是点电荷呢？
点电荷属于理想化模型，是不存在的。点电 荷不一定很小如同质子。对任何形状的带电体， 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多， 以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可 以忽略不计，这样的带电体可以看作点电荷。
点电荷可以视为有质量、有电量、不占空间， 与运动学中的质点类似的微小电荷。
优 质 课 件 优 秀课件 课件公 开课免 费课件 下载免 费ppt下 载高中 物理人 教版选 修3-1 1 .2库 仑定律 (共34张 PPT)
一、库仑定律
库伦定律
库伦在前人工作的基础上通过实验研究确认：
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正比，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。电荷间这种相互作用的 电力叫做静电力或库伦力。
记录每次悬丝扭转的角度，便可以得到力Ｆ 与距离ｒ的关系，结果是力Ｆ与距离ｒ的二 次方成反比，即
F
1 r2
归纳
电荷之间的作用力随着电荷量的增大而 增大，随着距离的增大而减小。
优 质 课 件 优 秀课件 课件公 开课免 费课件 下载免 费ppt下 载高中 物理人 教版选 修3-1 1 .2库 仑定律 (共34张 PPT)
优 质 课 件 优 秀课件 课件公 开课免 费课件 下载免 费ppt下 载高中 物理人 教版选 修3-1 1 .2库 仑定律 (共34张 PPT)
实验内容
把一个带正电的物体放在A处，然后把挂在 丝线上的带正电的小球先后挂在p1,p2,p3等位置 如上图比较小球在不同位置所受电力的大小。小 球所受电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的 角度显示出来，偏角越大，表示小球受到的电力 越大。
2.过程与方法
√ 分析问题给定条件是否满足库仑定律的适 用条件。正确应用库仑定律解决多电荷之间的 作用。

安全注意事项
酒精灯失火：立即用湿布扑灭。
割 烫
伤：用3％的双氧水清洗，再贴上止血贴。 伤：在烫伤处涂上烫伤膏或万花油。
吸入有毒气体：立即到室外呼吸新鲜空气，并请医生处理。
实验室药品的一些 图标
常用的化学实验仪器
试管
酒精灯
烧杯
铁架台
集气瓶
量筒
试剂瓶 试管夹
常用的化学实验仪器
蒸发皿
库仑定律
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正比，
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.
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。
距离放置，a、b之间的静电力为F 。现将c
球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的
静电力将变为（ c ）。
A．F/2
B．F/4
C．F/8
D．3F/8
课堂训练
4、两个半径为0.3m的金属球，球心相
距1.0m放置，当他们都带1.5×10−5 C
的正电时，相互作用力为F1 ，当它们 分别带+1.5×10−5 C和−1.5×10−5 C的

（2）公式：
静电力或库仑力 （N ）
q1q2 F k 2 r
库仑定 律
点电荷电量（C）
点电荷间距离（m)
静电力常量：
k 9.0 109 N m2 / C 2
（3）使用条件：真空中的点电荷（空气中近似适用） （4）计算时不用将“+”“-”带入公式计算，按照 同斥异吸来判断力的方向。 （5）具有力的共性：两个电电荷之间的库仑力满足牛 顿第三定律，可以使带电体产生加速度，可以和其它力 一起达到平衡等。也利用平行四边形定则合成与分解.
新课标高中物理选修3－1 第一章 静电场
2 库仑定律
课标定位
1.明确点电荷是个理想模型，知道带电体简 化为点电荷的条件，感悟理想模型. 2．理解库仑定律的内容及公式，知道库仑定 律的适用条件. 3．运用库仑定律并结合力学规律求解有关问 题. 4．通过静电力与万有引力的对比，体会自然 规律的多样性和统一性.
知电子的质量m1=9.1×10-31kg,质子的质量m2=1.67×1027kg．电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C．
F库 2.3 1039（见教材P7例题） F引
库仑定律的理解 适用条件：适用于 真空中 点电荷．
真空中的电荷若不是点电荷，如图所示．同种电荷时，实际距 离会增大，如图 (a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图 (b)所示．
q1q2 均匀带电绝缘球体间静电力： F k 2 r r球心间距离
q1q2 q1q2 对公式 F＝k 2 的理解：有人根据公式 F＝k 2 ，设想当 r r r → 0 时，得出 F→∞的结论．从数学角度这是必然的结论，但 从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当 r → 0 时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有 一定的大小和形状，根本不会出现 r＝ 0 的情况，也就是说，在 r→ 0 时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力． 计算库仑力的大小与判断库仑力的方向可以分别进行．即 用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷 q1、q2 的正、负号代 入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大 小， 力的方向根据同种电荷相斥、 异种电荷相吸加以判断即可．

8
高中物理 选修3－1
库仑简介
库仑 (1736-1806) 电学是物理学的一个重要分支，在它的发展过程中，很多物理学巨匠都 曾作出过杰出的贡献。法国物理学家查利·奥古斯丁·库仑就是其中影响力非 常巨大的一员。 库仑在1785年到1789年之间，通过精密的实验对电荷间的作用力作了 一系列的研究，连续在皇家科学院备忘录中发表了很多相关的文章。 1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律。同年， 他在给法国科学院的《电力定律》的论文中详细地介绍了他的实验装置，测 试经过和实验结果。
16
高中物理 选修3－1
学以致用
氢原子核（即质子）的质量是 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。试比较氢核与其核外电子之间的库仑 力和万有引力。
F库＝8.210－8N
F引＝3.610－47 N
F库 ＝2.31039 F引
18
高中物理 选修3－1 学以致用 真空中两个完全相同的带等量电荷的金属球A和B(可看作点电荷)，分别固定在 两处，两球间的静电力为F，用一个不带电的完全相同的金属球C先与A接触，再 与B接触，然后移去C，则A、B之间的静电力为 F ；若再使A、B球间的距离 增大一倍，它们之间的静电力为 F。
19
高中物理 选修3－1
第 一 章 静 电 场
1
既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小取 决于哪些因素呢？
2
1.悬绳为什么发生了偏转？ 2.当棉球的位置发生变化 时，悬绳的偏转程度变化 了吗？你能解释这一现象 吗？
3
1.了解点电荷模型。 2.掌握库仑定律及应用，明确库仑定律及适用 条件。（重点） 3.通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的 多样性与统一性。

④ 公式不适用于 r 0的情况。
⑤ 物理意义：两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m 是，相互作用力是9.0×109N
3、 方向：在两点电荷的连线上 , 同种电荷相斥 , 异种电荷相 吸。
4、 适用条件：真空中、静止的点电荷。 (以上两个条件是理想化的，在空气中也近似成立) ①点电荷是理想化的物理模型 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似
当多个带电体同时存在时,每两个带电体间的库仑力仍遵守 库仑定律。某一带电体同时受到多个库仑力作用时,可利用力 的平行四边形定则求出合力。
2、 大小：F k 解：q3 共受 F1 和 F2 两个力的作用，q1
r 4、 适用条件：真空中、静止的点电荷。
=
q2
=
2q3
=
q，相互间的距离
r 都相同 , 所以
A、真正的点电荷是不存在的．
A 球能保持静止的是 (
)
A、点电荷就是体积很小的电荷．
①k为静电力常量：k = 9.0×10 N·m /C 。 ①k为静电力常量：k = 9.
+Q +q
+Q +2q
距离相同，带
电小球偏转角 不同 ,可见其 受力大小不同
保持r不变：通过实验验证当物体电荷量越大， 物体间受到的相互作用力就越大。
一、库伦定律
1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，
库仑力与与万它有引力们的比的值为电荷量的乘积成正比，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。 5、说明：库伦定律公式和万有引力的公式在形式上尽管很相似，但是仍是性质不同的两种力。
力大小（ ）
A、等于 k(2Q r2R)2
B、大k于(2Q r2R)2

第一章 2
物理 ·选修3-1
学习目标定位
第一章 2
物理 ·选修3-1
※ 知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法 掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求解
※※ 有关问题 通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的
※ 多样性与统一性
第一章 2
物理 ·选修3-1
课堂情景切入
第一章 2
物理 ·选修3-1
第一章 2
物理 ·选修3-1
[ 特 别 提 醒 ](1) 从 宏 观 意 义 上 讨 论 电 子 、 质 子 等 带 电 粒 子 时，完全可以把它们视为点电荷。
(2)带电的物体能否看成点电荷，有时还要考虑带电体的电 荷分布情况。
第一章 2
物理 ·选修3-1
(贵州省重点高中2013～2014学年高二上学期期中)关于元 电荷和点电荷，下列说法中正确的是( )
第一章 2
物理 ·选修3-1
二、对库仑定律的理解 1．库仑定律的适用条件 (1)真空中；(2)点电荷。 以上两个条件是理想化的，在空气中也近似成立。 2．k值的确定 库仑定律中的静电力常量k，只有在公式中的各量都采用 国际单位时，才可以取k＝9.0×109N·m2/C2。
第一章 2
物理 ·选修3-1
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。