人教版高中物理选修3-1课件第一章第三节

1.2《库仑定律》
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
BE
课堂训练
4、如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q
放置．用手接触B端，移去手指再移去Q，
AB带何种电荷 _负__电__荷_____ ．若手的接触点
改在A端，情况又如何_负__电__荷______ 。
小结
1、自然界存在两者电荷 （1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷 2、使物体带电的方式带电方式 (1)摩擦起电： 电子从一个物体转移到另一个物体 (2)接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体 (3)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分
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)．
同种电荷相互排斥、 异种电荷相互吸引。
既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间 相互作用力的大小决定于那些因素呢
早互实的库影作在验增仑响我用表大定两国的明而律点东定，增1电.汉性s电大w荷时规f荷，间期律之随作人,定间着用库们量的距力仑就讨作离的定掌论用的因律握电力增素2了荷随大.：sw电间着而f荷相电减间互荷小相作量。
为__1_.6_×__1_0_－_19_C__ ；一个电子的电量为_－__1_.6_×_ _1_0－__19_C_ ，一个质 子的电量为__1_.6_×__1_0_－_19_C__ ；任何带电粒子，所带电量或者等 于电子或质子的电量，或者是它们电量的整__数__倍__．最早测出 元电荷的数值的是美国物理学家密立根 ，这位科学家还测出 了电子电量和质量的比值，叫做电子的 比荷 。 4、把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离， 发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是

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(2)定义： 试探电荷 在电场中某个位置所受的力与其 电荷量成正比，即F＝ Eq，在电场的不同位置，比例常数E一般 不一样 ，它反映了电场在这点的性质， 叫做电场强度．
(3)公式：E＝Fq. (4)单位： N/C 或 V/m . (5)方向 电场强度是矢量，规定电场中某点的电场强度的方向跟 正电荷 在该点所受 的静电力的方向相同．
合场强的求解技巧 (1)电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则，常用的方法有图解法、解析 法、正交分解法等；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把 矢量运算转化成代数运算． (2)当两矢量满足大小相等，方向相反，作用在同一直线上时，两矢量合成叠 加，合矢量为零，这样的矢量称为“对称矢量”，在电场的叠加中，注意图形的 对称性，发现对称矢量可简化计算．
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知识脉络ห้องสมุดไป่ตู้
电场和电场强度
[先填空] 1．电场 (1)概念：存在于电荷周围的一种 特殊 物质，场与实物是物质存在的两种不 同形式． (2)性质：对放入其中的电荷有力的作用，电荷间通过 电场 发生相互作用． (3)静电场： 静止 的电荷产生的电场．
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2．电场强度 (1)两种不同功能的电荷： ①试探电荷：用来检验电场 是否存在 及其 强弱 分布情况的电荷，电荷量和 尺寸必须 较小 ． ②场源电荷： 产生电场 的电荷．
点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为( )
A．F/Q
B．F/q
C．krq2
D．kQr2
【解析】 由电场强度的定义可知A点场强为E＝F/q，又由库仑定律知F＝
kQr2q，代入后得E＝kQr2，B、D对，A、C错． 【答案】 BD

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
的乘积成正比
，距与离它的们二的次方成反比
，方作向用在
他力们的的连线上
。
表达式：
物体之间的相互作用，有的需要通过接触挤压；有的则不需要 接触力:压力,支持力,拉力和摩擦力等 非接触力:万有引力（重力）,磁力，库仑力等
电荷间的库仑力
磁极之间的作用力
结论: F/q能反映电场中某点电场的力的性质——电场的强弱
电场强度
定义： 试探电荷在电场中某点所受静电力与它的电荷量的比值叫做该点的电 场强度
符号：
表达式：
比值法
单位：牛【顿】每库【仑】，符号是N/C
如果1C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1N，这点的电场强度就是 1N/C
电场强度
定义： 试探电荷在电场中某点所受静电力与它的电荷量的比值叫做该点 的电场强度
电场强度： 试探电荷在电场中某点 所受静电力与它的电荷量 的比值叫做该点的电场强度 表达式： 方向：规定，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的
方向相同
真空中点电荷电场的场强公式？
点电荷电场强度的叠加
掌握点电荷形成的电场叠加计算
点电荷的电场
点电荷是最简单的场源电荷 设一个点电荷的电荷量为Q，与之相距r的试探电荷的电荷量为q 根据库仑定律，试探电荷所受的力为 依电场强度的定义， ，所以，这点电场强度的大小为
符号：
矢量
方向：规定，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电 力的方向相同
负电荷在电场中某点所受的静电力的方向与该点的电场强度的方向相反
物理意义： 描述电场的性质（电场强弱和方向），电场中某点的电场强度数值 上等于单位电荷在那里所受的电场力

3电场强度一、电场与电场强度1.电场及其性质电荷的周围存在着由它产生的电场，电荷之间的作用是通过电场发生的.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用.2.场源电荷和试探电荷场源电荷是激发或产生我们正在研究的电场的电荷.试探电荷是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷.3.电场强度(1)定义及公式：试探电荷在电场中某个位置所受的力与它的电荷量的比值叫电场强度.公式E＝Fq，单位牛每库，符号为N/C.(2)物理意义：表示电场的强弱和方向.(3)方向：与正电荷在该点正电荷所受的静电力的方向相同，与负电荷在该点所受的静电力方向相反.二、点电荷的电场1.真空中点电荷的电场(1)场强公式：E＝k Qr2，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量.(2)方向：当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内.2.电场强度的叠加场强是矢量，如果场源是多个点电荷时，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)，常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算.3.E＝F与E＝kQ2的比较：本质区别定义式决定式适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q与q的意义q为检验(试探)电荷的电荷量Q为场源电荷的电荷量关系理解E的大小与F、q的大小无关E的大小与Q成正比三、电场线与匀强电场1.电场线(1)电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了形象描述电场而假想的线.(2)几种特殊的电场线分布，如图所示.(3)电场线的特点①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷.②电场线在电场中不相交.③在同一电场中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏.2.匀强电场(1)定义：如果电场中各点电场强度大小相等、方向相同，这个电场就叫做匀强电场.(2)特点：①电场方向处处相同，电场线是平行直线.②场强大小处处相等，电场线间隔相等.1(多选)在电场中某点放入正点电荷q，它受到的电场力F方向向右.当放入负点电荷q时，它受到的电场力F方向向左.下列说法正确的是()A.该点放入正电荷时，电场强度方向向右；放入负电荷时，电场强度方向向左B.该点电场强度大小为E＝F qC.该点放入2q的正点电荷时，电场强度变为原来的2倍D.该点电场强度的方向向右2真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9 C，直线MN通过O点，OM的距离r ＝30 cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10 C，如图所示.求：(1)q在M点受到的作用力；(2)M点的场强；(3)拿走q后M点的场强；(4)M、N两点的场强哪点大？3某电场的电场线分布如图所示，下列说法正确的是()A.c点的电场强度大于b点的电场强度B.若将一试探电荷＋q由a点静止释放，它将沿电场线运动到b点C.b点的电场强度大于d点的电场强度D.a点和b点的电场强度的方向相同4一个试探电荷在电场中某点受到的电场力为F，这一点的电场强度为E，在下图中能正确反映q、E、F三者关系的是()5A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其v－t图象如图所示.则此电场的电场线分布可能是()6如图所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为E a，方向与ab连线成60°角，b点的场强大小为E b，方向与ab连线成30°角.关于a、b两点场强大小E a、E b的关系，以下结论正确的是()A.E a＝33E b B.E a＝13E b C.E a＝3E b D.E a＝3E b7下列选项中的各14圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各14圆环间彼此绝缘.坐标原点O处电场强度最大的是()8如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的电场强度大小变为E2.那么，E1与E2之比为()A.1∶2B.2∶1C.2∶ 3D.4∶ 39如图所示，实线表示匀强电场中的一组电场线，一带电粒子(不计重力)经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示，a、b是轨迹上的两点，关于粒子的运动情况，下列说法中可能的是()A.该粒子带正电荷，运动方向为由a至bB.该粒子带负电荷，运动方向为由a至bC.该粒子带正电荷，运动方向为由b至aD.该粒子带负电荷，运动方向为由b至a3 电场强度 1 答案 BD解析 放入正电荷和负电荷时，该点的场强均向右，故A 错误，D 正确；根据电场强度的定义可知B 正确.该点放入2q 的正点电荷时，电场力变为原来的2倍，电场强度不变，故C 错误. 2 答案 (1)1.0×10－8 N ，方向沿MO 指向Q(2)100 N/C ，方向沿OM 连线背离Q(3)100 N/C ，方向沿OM 连线背离Q(4)M 点场强大解析 (1)根据库仑定律，得F M ＝k Qq r 2＝9.0×109×1.0×10－9×1.0×10－100.32 N＝1.0×10－8 N.因为Q 为正电，q 为负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO 指向Q .(2)M 点的场强E M ＝F M q ＝1.0×10－81.0×10－10N/C ＝100 N/C ，其方向沿OM 连线背离Q ，因为它的方向跟正电荷所受电场力的方向相同.(3)场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q 及场中位置决定的，与试探电荷q 是否存在无关.故M 点的场强仍为100 N/C ，方向沿OM 连线背离Q .(4)由E ∝1r 2得M 点场强大.3 答案 C解析 电场线的疏密表征了电场强度的大小，由题图可知E a ＜E b ，E d ＞E c ，E b ＞E d ，E a ＞E c ，故选项C 正确，选项A 错误；由于电场线是曲线，由a 点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动，故选项B 错误；电场线的切线方向为该点电场强度的方向，a 点和b 点的切线不在同一条直线上，故选项D 错误.4 答案 D解析 电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与放入该点的试探电荷及其所受电场力无关，A 、B 错误；试探电荷在该点受到的电场力F ＝Eq ，F 正比于q ，C 错误，D 正确.故选D. 5 答案 A解析 负点电荷在电场力的作用下由A 运动到B ，并由v －t 图象知：负点电荷做加速度逐渐增大的减速运动.由F ＝ma 得电场力越来越大，即A →B 电场强度越来越大，电场线分布越来越密.又由于负电荷所受电场力方向与速度方向相反，由B 到A ，故场强方向为由A 到B ，故A 选项正确. 6 答案 D解析 由题图可知，r b ＝3r a ，再由E ＝kQ r 2可知，E a E b ＝r 2b r 2a＝31，故D 正确. 7 答案 B解析 根据对称性和矢量叠加，D 项O 点的场强为零，C 项等效为第二象限内电荷在O 点产生的电场，大小与A 项的相等，B 项正、负电荷在O 点产生的场强大小相等，方向互相垂直，合场强是其中一个的2倍，也是A 、C 项场强的2倍，因此B 项正确.8 答案 B解析 依题意，因为M 、N 两点都在圆周上，距O 点的距离相等，合电场强度为E 1，则每个点电荷在O 点产生的电场强度为E 12，当N 点处的点电荷移至P 点时，O 点的电场强度如图所示，合电场强度大小为E 2＝E 12，则E 1E 2＝21，选项B 正确.9 答案 BD解析 带电粒子只受电场力，又做曲线运动，合外力应指向曲线弯曲的内侧，即电场力向左，所以粒子带负电，其运动方向既可能是由a 到b ，也可能是由b 到a ，故B 、D 正确.。