高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律课文配套ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律课文配套ppt课件，共59页。PPT课件主要包含了库仑定律，第1课时库仑定律，目标体系构建，课前预习反馈，库仑力，距离r，F∝q1q2，矢量和，有所改变，课内互动探究等内容，欢迎下载使用。
1．知道库仑定律的内容及适用条件。2．知道点电荷的概念，知道带电体看成点电荷的条件。3．了解库仑扭秤实验。4．理解库仑定律的表达式，并会计算点电荷间的静电力。
1．库仑定律的内容：____________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____________，与它们的距离的二次方成____________，作用力的方向在它们的____________上。2．静电力：电荷间的相互作用力，也叫_______________。3．点电荷(1)定义：把带电体看作____________的点。(2)条件：带电体的形状、____________及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可____________。
1．实验装置库仑扭秤(如图所示)
2．实验过程(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_______________的关系。(2)根据两完全相同的金属球接触后所带电荷量____________，改变小球带电荷量，研究静电力F与小球带电荷量q1、q2的关系。3．实验结论(1)力F与距离r的二次方成反比，即_______________。(2)力F与q1和q2的乘积成正比，即_______________。由此可得：F＝____________，其中k叫作静电力常量，k＝9.0×109 N·m2/C2。
(1)两点电荷间的静电力直接应用__________________计算。(2)两个或两个以上点电荷对某一电荷的作用力等于各个电荷单独对这个电荷的作用力的_______________。(3)两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而__________________。
『想一想』用干燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦一下，然后将两张塑料片靠近发现它们相互排斥(如图)。通过此现象说明摩擦后的透明塑料片之间的相互作用力不是万有引力，试叙述你的理由。
解析：理由一：透明塑料片互相排斥，而万有引力使物体相互吸引，显然这种排斥力不是万有引力。理由二：像透明塑料片这样质量小的物体之间存在的万有引力很小，我们一般无法观察到明显的受力情况。而摩擦后的塑料片之间的相互作用力可以明显观察到，显然不是万有引力。理由三：这种力的存在和大小取决于透明塑料片是否受到摩擦，万有引力与是否摩擦无关，因此这种力不是万有引力。
要点提炼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，类似于力学中的质点，实际中并不存在。
2．带电体看成点电荷的条件(1)一个带电体能否看成点电荷，要看它本身的线度是否比它们之间的距离小得多。即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。(2)带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，还与问题所要求的精度有关。在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷。
(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。
典例剖析 　(2023·哈尔滨高二阶段练习)关于物理学中点电荷的概念，下列说法正确的是(　 　)A．体积很大的带电体不能看成点电荷B．可以看作点电荷的物体带电量很小C．点电荷的带电量都是1.6×10－19CD．点电荷是理想化的模型，大小和形状对研究问题的影响可忽略
解析：由带电体看作点电荷的条件，当带电体的形状、大小和电荷分布情况对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定，与自身大小形状和电荷量大小无具体关系，故A、B错误；点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，元电荷是电荷量的最小值，点电荷的值可以等于元电荷，也可以是元电荷的整数倍，即点电荷的电荷量可多可少，故C错误；点电荷是理想化的模型，大小和形状对作用力影响可忽略的带电体，故D正确。故选D。
(多选)下列说法中正确的是(　 　)A．点电荷是一种理想化模型，实际上点电荷是不存在的B．点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体C．只有球形带电体才可以看成点电荷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、大小和电荷分布状况对所研究问题的影响是否可以忽略不计
解析：点电荷是一种理想化模型，实际中并不存在；一个带电体能否看成点电荷不是看其大小，而是应具体问题具体分析，是看它的形状、大小和电荷分布状况对所研究问题的影响能否忽略不计。故选AD。
要点提炼1.库仑定律的适用条件(1)真空中；(2)静止点电荷。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＝9.0×109 N·m2/C2。
3．库仑力是“性质力”库仑力是电荷之间的一种相互作用力，具有自己的特性，与重力、弹力、摩擦力一样是一种“性质力”。同样具有力的共性，例如两个点电荷之间的相互作用力也遵守牛顿第三定律——大小相等、方向相反、作用在同一直线上。在实际应用时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉，对物体的平衡或运动起着独立的作用。
4．库仑定律与万有引力定律的比较
典例剖析 (2023·湖北部分重点中学高二上月考)如图所示，水平桌面上放置一电子秤。一绝缘支架放在电子秤上，上端固定一带电小球a，稳定后电子秤示数为F。现将另一固定于绝缘手柄一端的不带电小球b与球a充分接触后，再移至小球a正上方L处，待系统稳定后，电子秤示数为F1。把小球b移走使其恢复到不带电的状态，然后再将小球b与小球a充分接触并重新移至球a正上方L处，电子秤示数为F2，若两小球完全相同，则下列结论正确的是(　 　)
A．F1F2C．F1＝F2D．F1、F2均小于F
两个完全相同的小金属球(皆可视为点电荷)，所带电荷量之比为5∶9，它们在相距一定距离时相互作用的吸引力为F1，如果让它们充分接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F2，则F1∶F2为(　 　)A．45∶4　　　　　　B．45∶49C．15∶4D．15∶49
要点提炼1.两个或两个以上点电荷对某一点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。这个结论通常叫作静电力叠加原理。2．静电力具有力的一切性质，静电力叠加原理实际就是力叠加原理的一种具体表现。3．静电力的合成与分解满足平行四边形定则，如图所示。
典例剖析 　(多选)(2023·深圳高二阶段练习)如图所示，在光滑绝缘水平面上，两个带等量正电的点电荷 M、N，分别固定在A、B两点，O为AB连线的中点，CD为AB的垂直平分线。在CO之间的F点由静止释放一个带负电的小球P，关于此后小球的运动说法正确的是(　 　)
A．若小球P的带电量缓慢减小，则它离O点的最大距离不断增大B．若小球P的带电量缓慢减小，则它往复运动过程中每次经过O点时的速率不断增大C．若点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大，则小球P往复运动过程中周期不断减小D．若点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大，则小球P往复运动过程中振幅不断减小
不断减小，故B错误；若点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大，在电场某点的电场力在不断增大，加速度增大，速度变化快，则小球P往复运动过程中周期不断减小，故C正确；若点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大，在电场某点的电场力在不断增大，加速度增大，减速的距离减小，则小球P往复运动过程中振幅不断减小，故D正确。故选ACD。
(2022·陕西渭南中学检测)如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a和c带正电，b带负电，a所带电荷量的大小比b的小。若c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是(　 　)A．F1　　B．F2　　C．F3　　D．F4
解析：根据“同种电荷相斥、异种电荷相吸”可以确定小球c受到a和b的库仑力Fa、Fb的方向，b的电荷量大于a的电荷量，故Fb大于Fa，Fb与Fa的合力应向右上方，为F2，故选项B正确。
库仑的实验1．实验原理如图甲所示，在细金属丝下悬挂绝缘杆，杆一端有金属小球，另一端有平衡小球，金属小球旁固定另一金属小球，两金属小球均带有一定电荷，根据同种电荷相互排斥，杆转动，扭动悬丝上端的旋钮，悬丝的扭转力矩和库仑力的力矩平衡，通过扭秤外壳的刻度读出圆心角，可测出两金属小球之间的库仑力。
2．实验步骤(1)保持两个带电小球电荷量不变，改变距离，记录悬丝扭转的角度，寻找库仑力与距离的关系。(2)保持两个带电小球距离不变，逐渐递减固定小球的电荷量，记录悬丝扭转的角度，寻找库仑力与电荷量的关系。
(2023·安徽安庆二中高二上期中)如图所示为库仑扭秤实验装置，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个小球A，另一端通过小球B使绝缘棒平衡，悬丝处于自然状态。把另一个带电的金属小球C插入容器并使它接触A，从而使A与C带同种电荷。将C与A分开，再使C靠近A，A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，进而可以找到力F与距离r和电荷量的关系。此实验中(　 　)
A．B球起平衡作用，带电荷量与A球相同B．库仑准确测出了每一个带电小球的电荷量C．A球与C球之间的作用力与它们之间的距离成反比D．C球所带电荷量越大，悬丝扭转的角度越大
解析：根据库仑扭秤实验，B球是平衡球，使绝缘棒平衡，A和C球之间存在库仑力，B球不带电，A错误；在库仑的时代没有电荷量的单位，不可能准确测出每一个带电小球的电荷量，该实验是利用扭转悬丝弹力的力矩与静电斥力的力矩平衡，通过扭转角度计算出电荷间的作用力，不能直接测量库仑力大小，B错误；根据库仑定律可知，A球和C球间的作用力与它们之间的距离的二次方成反比，C错误；C球带电荷量越大，A、C间的库仑力越大，悬丝扭转的角度越大，D正确。
一、电荷间的相互作用力1．(2023·汉中高二期中)在真空中放置两个静止的点电荷，下列有关两点电荷的说法正确的是(　 　)A．若只是间距变为原来的两倍，则库仑力变为原来的四倍B．若只是电荷量均增加为原来的三倍，则库仑力增加为原来的三倍C．若间距趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大D．若电荷量均加倍、间距也加倍时，则库仑力大小不变
二、库仑的实验3．(2023·北京高二期中)研究电荷间的相互作用力。(1)某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。
步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。步骤二：使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。①该实验采用的方法是_________(填正确选项前的字母)。A．理想实验法B．控制变量法C．等效替代法
②实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而____________(填“增大”“减小”或“不变”)。③小球的质量用m表示，重力加速度为g，可认为物体A与小球在同一水平线上，当小球偏离竖直方向的角度为θ时保持静止，小球所受电场力大小为_______________。
(2)法国物理学家库仑利用扭秤装置研究了静止的点电荷间的相互作用力，并于1785年发现了库仑定律。如图所示的装置为库仑扭秤实验装置，细悬丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力F使悬丝扭转，已知悬丝转动的角度α与力F的大小成正比。以下判断正确的是(　 　)
A．若仅将C的电荷量减为原来的一半，α可能增为原来的两倍B．若仅将C的电荷量减为原来的一半，α可能减为原来的一半C．若仅将A、C间的距离增为原来的两倍，α将减为原来的一半D．若仅将A、C间的距离减为原来的一半，α将增为原来的两倍
解析：(1)①实验的目的是探究影响电荷间的静电力的因素，由于该因素有多种，在研究某一因素之前，需要保持其他因素一定，即采用了控制变量法。故选B。②根据小球的摆角可以看出小球所受作用力逐渐减小，当Q、q一定，d不同时，由图可知，距离越大，摆角越小，即作用力减小。③对小球进行受力分析如图所示
由平衡条件可知，小球所受电场力大小为F＝mgtan θ。