库仑定律ppt课件

q q 1 2 ２．公式: F k 2 r k为静电力常量：
k = 9 .0 × 10
9
N · m
2
/ C
2
（国际制单位）
注:电荷量代入公式计算时取其绝对值 库仑力方向: 同种相斥பைடு நூலகம்异种相吸 ３．适用条件：真空中的两个点电荷之间的相互作用。
总结扩展
一、知识要点： 1、起电方式 摩擦起电 感应起电
通常取值 e=1.60×10-19C
3.任何物体所带的电荷量一定等于元电荷的整数倍。 4.比荷：粒子电荷量和质量之比叫粒子的比荷。如
e 电子的比荷 =1.76×1011C/kg m e 质子的比荷 =9.58×107C/kg m
请大家根据上面的知识来猜想一下,电 荷之间的作用力跟什么因素有关?
实验1
反馈练习
例2 真空中有三个点电荷，它们固定在边长为50cm的等 边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求 它们所受的库仑力。 解：根据平行四边形定则，合力是
q2 F1 F2 k 2 r 9.0 109 (2 106 ) 2 0.144N 2 0.5 F 2F1 cos30 0.25N
实验2
库仑定律的发现过程
1）猜想——库仑猜想电荷之 间的力可能与电量成正比，与 距离的平方成反比 2）实验探究 （扭秤实验装置）
3）结论： 库仑经过不懈的努力于 1785年提出了库仑定律。
库仑定律
１．概念: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 这种相互作用力叫做静电力或库仑力)。
实质
电荷守恒定律
2、元电荷:最小带电单元。

第9章 静电场及其应用
第2节 库仑定律
《鼎尖教案》物理必修第三册 (人教版)
导入一
库仑——法国工程 师、物理学家
扭秤装置
导入二
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 电荷之间的作用力大小与电荷量的多少以 及电荷之间的距离大小存在着怎样的关系呢？
环节一：电荷之间的作用力
(1)悬线与竖直方向的夹角的大小说 明了什么？
每个点电荷所受的静电力的大小相等，数值均为0.25 N， 方向均沿另外两个点电荷连线的垂直平分线向外。
课堂练习
D
课堂练习
2.如图所示，带电小球A挂在绝缘的细线下端，带电小球B固定在高度可 调的绝缘支架上，实验过程中始终保持两个小球在同一水平线上，两小球可视 为点电荷。平衡时，两个小球间的距离为r，细线与竖直方向的夹角为θ，已知
环节二：静电力计算
【例题3】如图甲所示，真空中有三个带正电的点电荷， 它们固定在边长为50 cm 的等边三角形的三个顶点上，每个点 电荷的电荷量都是2.0×10-6 C，求它们各自所受的静电力。
根据库仑定律，可知
根据平行四边形定则可得F=2F1cos 30°=0.25 N，合力 F 的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外。
1 C的电量非常大！
环节二：静电力计算
【例题2】已知氢核(质子)的质量是1.67×10-27 kg，电子的质量是 9.1×10-31 kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11 m。试比较氢核 与核外电子之间的库仑力和万有引力。
根据的万有引力远小于库仑力。因此，在研究微观带电粒子的相互作 用时，可以把万有引力忽略。
环节一：电荷之间的作用力
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。这个规律叫作库仑定律。 这种电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。

成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
第一章 2 库仑定律
第一章 2
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※ 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 ※
第一章 2
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2．库仑定律 (1)内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力 F 的大小，
与它们的电荷量 Q1、Q2 的 乘积 成正比，与它们的距离 r 的 二次方成反比，作用力的方向在它们的 连线上。
(2)表达式：F＝ kQr1Q2 2，其中静电力常量 k＝ 9.0×109 N·m2/C2。
方向：在两点电荷的连线上，同种电荷 相斥 ，异种电荷 相吸 。
(3)适用范围： 真空中的点电荷。
第一章 2
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点电荷 点电荷是只有电荷量，没有 大小、形状 的理想化的模
型，类似于力学中的质点 ，实际并不存在。
第一章 2
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2．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，是带电个体，
其带电量可以很大也可以很小，但它一定是一个元电荷电量的
整数倍。
第一章 2
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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．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。 3．静电力的确定方法：静电力的大小计算和方向判断一 般分开进行。

如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响很小时，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，这样处理会使问题大为简化，对结果又没有太大的影响，这是 物理学上经常用到的方法。 76×10－21 N 斥力 (3)不能 (1)电荷之间相互作用力的大小只决定于电荷量的大小。 (1)试求两球之间的静电力的大小，并说明是引力还是斥力？
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知识点三 库仑的实验
[观图助学]
(1)电荷之间相互作用力的大小只决定于电荷量的大小。
(2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度________。
理解库仑定律的内容、公式及适用条件。
小明同学用图中的装置探究影响电荷间相互作用力的因素。
任何带电球体，都可看成电荷全部集中于球心的点电荷
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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____________ 之带间电的荷关量系q。
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__。
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核心要点 对“点电荷”的理解 [观察探究]
如图，“嫦娥三号”月球探测器升空过程中由于与大气摩擦 产生了大量的静电。 (1)在研究“嫦娥三号”与地球的静电力时，能否把“嫦娥三号” 看成点电荷？ (2)研究点电荷有什么意义？ 答案 (1)能 (2)点电荷是理想化模型，实际中并不存在，是我们 抓住主要因素、忽略次要因素抽象出的物理模型。

时微小微 ，观于观
N可带库粒
8.2 108 N
以电仑子 把粒力间
F引

G
m1m2 r2

6.7
10-11
1.67
1027 9.11031 (5.3 1011)2
N
万子，的 有的因万 引相此有 力互在引
3.6 1047 N
忽作研力
F库 2.31039 F引
q1
F

k
q2 r2

9.0 109 (2 0.52
106 )2
N


0.144N
q2
q3
F合 2F cos 30o 0.25N
合力的方向在 与 连线的垂直平分线
作业布置：
上网查阅资料，了解“静电复印”的原理
2.表达式： F
k
q1q2 r2
3.适用条件： 真空中静止的点电荷
4.静电力常量： k 9 109 N m2 / C 2
点电荷
1.定义： 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 分布情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做带电的点， 叫做点电荷。
困难一解决方案：
A


B
困难二解决方案：
F
A

B
F
F
C
库 仑 扭 秤 实 验 装 置
一.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，与它们的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.点电荷是一种理想化的模型；
例题1：
已知氢核（质子）的质量1.67 1027 kg ，电子的质量是9.11031kg ，在氢原子内它 们之间的最短距离为5.3 1011m 。试比较氢

间的作用力为引力。
在国际单位制中，电荷量的单位是库仑(C)，力的单位是牛顿(N)，
距离的单位是米(m)。k的数值是
• 静电力计算
根据库仑定律，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。差不多相当于一百万吨的物体所受的重力！可
见，库仑是一个非常大的电荷量单位，我们几乎不可能做到使相距1m
起当年一些研究者的注意，英国科学家卡文迪什和普里斯特利等人
都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。不过，最终解决这一
问题的是法国科学家库仑。他设计了一个十分精妙的实验（扭秤实
验），对电荷之间的作用力开展研究。最后确认：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。这个规律
叫作库仑定律（Coulomb’s law）。这种电荷之间的相互作用力叫作
静电力（electrostatic force）或库仑力。
➢ 类比在库仑定律的建立过程中发挥了
重要作用。类比会引起人们的联想，
产生创新。但是类比不是严格的推理，
不一定正确，由类比而提出的猜想是
否正确需要实践的检验。
那么，什么是点电荷呢?
和C之间的作用力使A远离。扭转悬丝，使A回到初始位
置并静止，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。改
变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，就可
以找到力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
在库仑那个年代，还不知道怎样测量物体所带的电荷量，甚至
连电荷量的单位都没有。不过两个相同的金属小球，一个带电、一
q1和q2的乘积成正比，即
① 库仑最初的实验是用带电木髓小球进行的，并非金属小球。这个

3
7
)
25.(2021 海南卷)如图，形对接的绝缘斜面M、N固定在水平面上，两斜面与
水平面夹角均为α=60°，其中斜面N光滑。两个质量相同的带电小滑块P、Q
分别静止在M、N上，P、Q连线垂直于斜面M，已知最大静摩擦力等于滑动
结论1：两同夹异
问题2：A和B、C电荷量的大小关系？
对C球：FBC FAC
qc
r1
q B qc
q A qc
k
k 2
2
( r1 r2 )
r1
q B ( r1 r2 )

2
qA
r1
qB q A
2
qA
FBC
C
FAC
qB
r2
FAB
B
FCB
两侧电荷量大，中间电荷量小
结论2：两大夹小
对B球：FAB FCB

将趋向于无穷大
C.所带电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B 相互作用时，B受到
的静电力是A受到的静电力的3倍
D.库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷
答案:D
2.两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，
固定在相距为r的两处，它们之间库仑力的大小为F。两小球相互
接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为( )
A.Q3为负电荷，且放于A左方
B.Q3为负电荷，且放于B右方
C.Q3为正电荷，且放于A与B之间
D.Q3为正电荷，且放于B右方
答案:A
库仑力作用下悬挂体的平
衡问题
大本11页【例3】 如图，质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂
于O点，电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上。绝缘细线长为l，

电磁波产生机理
01
02
03
电磁感应
变化的磁场会在空间中激 发电场，从而产生电磁波 。
振荡电流
振荡电流在导线中产生交 变磁场，进而激发电磁波 。
天线辐射
天线上的交变电流产生电 磁场，以电磁波形式向外 辐射。
电磁波传播特性
电磁波传播速度
在真空中，电磁波传播速度等于光速。
电磁波频谱
根据频率和波长的不同，电磁波可分为无线电波、微波、 红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。
库仑定律在电子显微镜成像中的应用
库仑定律可以解释电子在电磁透镜中的聚焦和成像过程，有助于优化电 子显微镜的成像效果和提高分辨率。
03
库仑定律在电子衍射中的应用
电子衍射是电子显微镜技术的重要组成部分，库仑定律为电子衍射现象
提供了理论解释，有助于分析样品的晶体结构和化学成分。
等离子体物理和核聚变研究
等离子体物理基础
VS
电势差与电场强度关系
电势差与电场强度之间存在一定的关系， 通过电势差可以计算电场强度的大小和方 向。
电荷分布与相互作用
电荷分布对电场影响
分析不同电荷分布对电场强度和电势差的影 响，如均匀带电球体、无限大带电平面等。
电荷间相互作用力
根据库仑定律，计算两个点电荷之间的相互 作用力，包括大小、方向和作用点。
库仑定律在天线设计中的应用
天线是无线通信的关键部分，其性能直接影响到通信质量。库仑定律为天线设计提供了指 导，如天线长度、形状等参数的选择。
电子显微镜技术
01 02
电子显微镜原理
电子显微镜利用电子束代替光束进行成像，具有更高的分辨率。库仑定 律描述了电子在电磁场中的运动规律，为电子显微镜技术的发展提供了 理论支持。

元电荷:e =1.6×10-19 C
4 1906到1917年，密立根用液滴法测定了电子
探究一:影响电荷间相互作用力的因素
过程与方法:
控制变量法
保持电量Q不变,距离 r与F 有什么关系?
保持距离r不变,电量 Q与F 有什么关系?
5探究一:影响电荷间相互作用力的因素过程与方法:控制变量法保
例3:在真空中有两个相距 0.3 m的点电荷，所带的电荷量分别是 2×10-8 C 和-4×10-8 C 。 求每个电荷受到的静电力有多大，是引力还是斥力？
15 分析：如图所示，用“+” “–”号表示电
解：正、负电荷之间的相互作用力为吸引力，大小为
小结：在应用库仑定律求电荷间的相互作用力时，电荷量的正负号不要代入公式进行计算，只用它们的绝对值进行计算，方向另外说明。
16 解：正、负电荷之间的相互作用力为吸引力，
练习
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． 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． 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．
库 仑 扭 秤 实 验
2.实验原理：
①怎样处理距离r与作用力F的关系?
②怎样处理电荷量 q 与作用力F的关系?
间接的方法转化的思想
1.基本结构
7库 仑 扭 秤 实 验2.实验原理：①怎样处理距离r与②怎
库 仑 定 律
内容：在真空中，两个静止点电荷之间相互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。
定义: 物体所带电荷数量的多少。
表述2：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

电荷间相互作用力定量规律发现者：库仑
• 法国物理学家查利·奥古斯丁·库仑于1785年，通过实 验发现，称库仑定律。
• 库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，由此， 电学的研究从定性进入定量阶段。
• 库仑定律的发现电学史中的一块重要的里程碑。
扭称实验
• 3. 阅读课本，了解科学家们的对电荷之 间作用力的思维。了解库仑设计的十分精 妙的“扭称实验”。阅读P7－库仑的实 验，说明库仑如何获取电荷间的作用力大 小？在当时不知如何测量电量的情况下， 如何获得定量的电荷量关系？
研究方法：控制变量法。
作用力
悬丝扭转的角度
电荷量
相同小球，均分？
扭称实验
• 4. 库仑通过实验，得出电荷之间作用力与距离之间满足怎样的 关系式？
• 得出电荷之间作用力与电荷量之间满足怎样的关系式？
• 综合实验结论，可以得出电荷之间的作用力与距离、电荷量应 满足怎样的关系式？
F
1 r2
F q1q2
例１ 对于库仑定律，下列说法正确的是 q1q2
A.凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F＝k r2
B.两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律
√C.相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库
仑力大小一定相等
D.当两个半径为r的带电金属球中心相距4r时，对于它们之间的静电作用
当带电体间距离远大于它们本身尺度时，是否可把带电体看成点电荷？ 可以 当r →0能得出F→∞? 虽然从数学角度由r →0能得出F→∞的结论，但从物理角度分析，这 一结论是错误的，因为r →0时，两电荷已不能再看成点电荷了。 e. 不能作为点电荷的带电体，如何计算静电力？
任一带电体都可看成是由许多点电荷组成的，据库仑定律和力的合 成法则也可以求出带电体间的静电力大小和方向。