选修3-1 第一章 静电场-1.2库伦定律.doc

科教师辅导讲义 年 级： 高二 辅导科目： 物理 课时数：2小时 课 题 库伦定律 教学目的 1、掌握库仑定律的内容； 2、理解点电荷是一种理想化的物理模型； 3、知道静电力常量； 4、会用库仑定律的公式进行有关的计算。 教学内容 一、课前提问 1、什么是元电荷？ 电子所带的电荷量，用e表示，e =1.60×10－19C。 元电荷是一个电荷量，不是一个电荷。 2、上一节学过起电的方式有哪些？ 摩擦起电、感应起电和接触起电。 3、摩擦起电、感应起电和接触起电的本质是什么？ 它们的本质是电子的转移。 4、电荷守恒定律的内容是什么？ 电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。这叫做电荷守恒定律。 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 5、我们知道：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。这说明电荷之间存在作用力，那么电荷之间的作用力大小与什么因素有关，有什么样的规律？ 二、知识点讲解 （一）电荷之间的相互作用力跟什么因素有关 【演示】如图，先把表面光滑洁净的绝缘导体放在A处，然后把铝箔包 好的草球系在丝线下，分别用丝绸摩擦过的玻璃棒给导体和草球带上正电，把草球先后挂在P1、P2、P3的位置，带电小球受到A 的作用力的大小可以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来。 【现象】位置不同，偏角不同。且距离越近，偏角越大。 【结论】偏角越大，说明小球所受电荷间作用力越大。即相同条件下，小球距离越近，小球所受电荷间作用力越大。 【演示】将导体放在同一位置，增大或减小其所带的电量 【现象】距离不变时，带电量越大，偏角越大 【结论】距离不变时，带电量越大，电荷间相互作用力越大。 影响电荷间相互作用力的因素： 距离：电荷量相同时，距离越近，电荷间相互作用力越大。 电荷量：距离相同时，电荷量越大，电荷间相互作用力越大。 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离增大而减小。早在我国东汉时期已经掌握了电荷间相互作用的定性规律，定量讨论电荷间相互作用，则是两千年之后的法国物理学家库伦。库伦做了大量实验，于1785年得出了库伦定律。 （二）库伦定律 1、内容表述： 真空中两个静止点电荷之间的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．作用力的方向在两个点电荷的连线上。 2、公式： 3、静电力：电荷间的相互作用力（库伦力）。 4、静电力常量：k = 9.0×109N·m2/C2 5、适用条件：（1）真空中 （2）点电荷——理想化模型 6、库伦定律的理解： （1）点电荷： 只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷．严格地说点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的． 判断：只要带电体体积小就可以视为点电荷。 分析：这种说法是错误的。一个带电体能否被视为点电荷，取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较，与带电体的大小无关。 （2）叙述库伦定律的内容不仅要说明静电力的大小，而且要说明静电力的方向。严格地说，库伦定律只适用于真空中的两个静止的点电荷，但实际上对空气中两个静止的点电荷，或者运动速度不大的点电荷，也可以用库伦定律计算它们之间的静电力。 （3）库仑力具有一切力的性质：矢量性、相互性等。两点电荷间的库仑力是相互作用的，大小相等，方向相反。 库仑力同样遵从力的合成和分解法则，遵从牛顿运动定律、动能定理、共点力的平衡等力学知识和方法。 （4）当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍遵守库伦定律，任一点电荷受到的总静电力等于其他点电荷单独存在时作用在该点电荷上的静电力的矢量和。 （5）在应用库伦定律时，q1,q2可只代入绝对值算出库仑力的大小，再由同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断力的方向。 （三）库伦的实验 1、研究方法：控制变量法 （1）F与r的关系 （2）F与q的关系 2、实验技巧： （1）小量放大． （2）电量的确定． 【例1】试比较电子和质子间的静电引力和万有引力．已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg．电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C． 分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解． 解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是 可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力