【人教版】高中物理選修1-1：電荷、庫(kù)侖定律學(xué)案

1、電荷 庫(kù)侖定律 學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.知道兩種電荷及其相互作用，知道電荷量、元電荷、點(diǎn)電荷的概念道摩擦起電、 感應(yīng)起電的本質(zhì)， 知道電荷守恒定律 .3.理解庫(kù)侖定律的含義及表達(dá)式、件，會(huì)用庫(kù)侖定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算.2.知適用條一、電荷1自然界中有兩種電荷，即正電荷和負(fù)電荷；2電荷與電荷間有相互作用力，其規(guī)律為：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引3起電的方式(1) 摩擦起電(2) 感應(yīng)起電二、電荷守恒定律1內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷的總量不變2元電荷：所有帶電物體的電荷量或者等于e，或者是e 的整數(shù)倍因此，電荷

2、量e 叫做元電荷元電荷的電荷量為1.60 10 19 庫(kù)侖；一個(gè)電子的電荷量為1.60 10 19 庫(kù)侖三、庫(kù)侖定律1內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，跟它們電荷量的乘積成正比，跟它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上2數(shù)學(xué)表達(dá)式： F kQ1Q2，式中 k 叫靜電力常量，其數(shù)值為k 9.0 109Nm2/C2.r23點(diǎn)電荷：是指沒(méi)有大小的帶電體，是一種理想化的物理模型，實(shí)際上并不存在.一、電荷 問(wèn)題設(shè)計(jì) 1在北方的冬天，如果天氣干燥，我們會(huì)聽(tīng)到 “噼啪 ”聲，還會(huì)看到電火花；當(dāng)我們用手去拉車門或把手時(shí)也會(huì)有觸電的感覺(jué)， 這種現(xiàn)象我們叫靜電現(xiàn)象 閱讀教材并回答靜電現(xiàn)象是如

3、何產(chǎn)生的？答案物體間摩擦?xí)r電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負(fù)電2閱讀教材中演示實(shí)驗(yàn)“感應(yīng)起電 ”，思考：如果先把C 移走，再分開(kāi)A 、B，A 、B 還能分別帶負(fù)、正電荷嗎？為什么？答案不能移走C 后， A 、 B 上的負(fù)、正電荷發(fā)生了中和，對(duì)外不再顯示電性 要點(diǎn)提煉 1電荷的種類自然界中只存在兩種電荷： 正電荷和負(fù)電荷 用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶負(fù)電荷， 用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電荷2電荷的作用帶電體能吸引輕小物體；同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引3摩擦起電：摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負(fù)電4感應(yīng)起電：把電荷移近不

4、帶電的導(dǎo)體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做感應(yīng)起電在這個(gè)過(guò)程中， 導(dǎo)體中的電子從導(dǎo)體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分導(dǎo)體上靠近電荷的一端的電性與電荷的電性相反，遠(yuǎn)離電荷的一端的電性與電荷的電性相同5電荷量：電荷的多少叫做電荷量，符號(hào)：Q 或 q，單位：庫(kù)侖，單位的符號(hào)：C.二、電荷守恒定律 問(wèn)題設(shè)計(jì) 我們要使一個(gè)導(dǎo)體帶電，可以采取哪些方式？它們帶電的方式有哪些相同之處？答案 帶電方式： 摩擦起電、 感應(yīng)起電和接觸帶電 它們都是電荷在導(dǎo)體間或?qū)w內(nèi)部發(fā)生了轉(zhuǎn)移 要點(diǎn)提煉 1三種起電過(guò)程都沒(méi)有創(chuàng)造電荷，也沒(méi)有消滅電荷本質(zhì)都是電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是物體所帶電荷的重新分配，電荷總量并未發(fā)生變化2電荷守恒定律的理解(

5、1) “中性電 ”、“中和 ”的本質(zhì)：電中性的物體是有電荷存在的，只是代數(shù)和為零，對(duì)外不顯電性；電荷的中和是指電荷的種類、數(shù)量達(dá)到異號(hào)、等量時(shí)，正負(fù)電荷相互抵消(2) 總“量 ”的含義：指電荷的代數(shù)和3元電荷是電荷量而不是電荷，所有帶電體的電荷量或者等于元電荷，或者是元電荷的整數(shù)倍三、庫(kù)侖定律 問(wèn)題設(shè)計(jì) 請(qǐng)同學(xué)們觀察教材“研究電荷之間作用力的大小與哪些因素有關(guān)”的演示實(shí)驗(yàn)， 分析小球掛在P1、 P2、P3 三個(gè)位置時(shí)絲線與豎直方向的夾角關(guān)系，由此可知兩帶電小球間的相互作用力與什么因素有關(guān)？答案 由實(shí)驗(yàn)可知， 兩小球間的距離越小， 絲線與豎直方向的夾角越大， 說(shuō)明兩帶電小球間的作用力跟小球間的距

6、離有關(guān) 要點(diǎn)提煉 1對(duì)點(diǎn)電荷的理解(1) “電荷點(diǎn) ”指的是一種沒(méi)有大小的帶電體(2) 看成點(diǎn)電荷的條件：帶電體間的距離比它們自身線度的大小大得多， 以至帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)，這樣的帶電體就可以看成點(diǎn)電荷2對(duì)庫(kù)侖定律的理解(1) 內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，跟它們電荷量的乘積成正比，跟它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上即：F kQ1Q2r2 .(2) 適用條件：真空中；點(diǎn)電荷(3) 靜電力的方向：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，作用力的方向在兩點(diǎn)電荷的連線上(4) 靜電力常量 k數(shù)值： k 9.0 109 Nm2/C2.物理意義：

7、 真空中兩個(gè)相距為1 m、電荷量都為1 C的點(diǎn)電荷之間的相互作用力為9.0 109N.說(shuō)明靜電力具有力的共性，遵循牛頓第三定律和力的平行四邊形定則 延伸思考 根據(jù)公式F kQ1Q2，當(dāng) r 0時(shí)，則庫(kù)侖力 F，這種認(rèn)識(shí)對(duì)嗎？為什么？ ( “”表示 “趨 r2向于 ”， “”表示 “無(wú)窮大 ”)答案這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的因?yàn)楫?dāng)r0時(shí)，兩電荷已失去了作為點(diǎn)電荷的前提條件，何況實(shí)際電荷都有一定大小，根本不會(huì)出現(xiàn)r 0 的情況，也就是說(shuō)當(dāng)r 0時(shí)，電荷已不能再看成是點(diǎn)電荷，所以違背了庫(kù)侖定律的適用條件一、對(duì) “起電 ”方式的理解例 1M 和 N 是兩個(gè)原來(lái)都不帶電的物體，它們互相摩擦后，M 帶正電荷下列判斷

8、正確的是 ()A 在摩擦前 M 和 N 的內(nèi)部沒(méi)有任何電荷B摩擦的過(guò)程中電子從 M 轉(zhuǎn)移到 NC M 在摩擦過(guò)程中創(chuàng)造了正電荷D N 在摩擦過(guò)程中失去電子解析物體內(nèi)部既有正電荷又有負(fù)電荷，正負(fù)電荷數(shù)量相等，物體看起來(lái)不帶電，故A 錯(cuò)；M 、N 摩擦?xí)r電子從 M 轉(zhuǎn)移到 N，故 M 帶正電；在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的總量不變正確選項(xiàng)為 B.答案B例 2如圖 1 所示，在真空中，把一個(gè)絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的球P 慢慢靠近關(guān)于絕緣導(dǎo)體兩端的電荷，下列說(shuō)法中正確的是()圖 1A 兩端的感應(yīng)電荷越來(lái)越多B兩端的感應(yīng)電荷是同種電荷C兩端的感應(yīng)電荷是異種電荷D兩端的感應(yīng)電荷電荷量相等解析由于導(dǎo)體內(nèi)有大量可以自由移動(dòng)的

9、電子，當(dāng)它向帶負(fù)電的球P 慢慢靠近時(shí)，由于同種電荷相互排斥，導(dǎo)體上靠近P 的一端的電子被排斥到遠(yuǎn)離P 的一端，從而帶正電荷，遠(yuǎn)離 P 的一端帶上了等量的負(fù)電荷導(dǎo)體離 P 球距離越近，電子被排斥得越多，感應(yīng)電荷越多，兩端的電荷量相等答案 ACD二、對(duì)庫(kù)侖定律的理解和應(yīng)用例 3對(duì)于庫(kù)侖定律的理解錯(cuò)誤的是()A 庫(kù)侖定律適用于真空中的點(diǎn)電荷B當(dāng)半徑為 r 的兩帶電小球相距為 r 時(shí)，可用庫(kù)侖定律計(jì)算它們間的靜電力C在干燥空氣中的兩個(gè)點(diǎn)電荷間的靜電力可用庫(kù)侖定律計(jì)算D相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷，不論它們的電荷量是否相同，它們各自所受的庫(kù)侖力大小一定相等解析 由庫(kù)侖定律可知 A 、 C、 D 正確，當(dāng)半徑為

10、r 的兩個(gè)帶電小球相距為 r 時(shí)，不能看成點(diǎn)電荷，故 B 選項(xiàng)錯(cuò)答案B例 4真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、 Q2，距離為 R，當(dāng) Q1 增大到 2 倍時(shí)， Q2 減為原來(lái)的 1，而3距離增大到原來(lái)的3 倍，電荷間的庫(kù)侖力變?yōu)樵瓉?lái)的()44A. 9B.278 2C.27D.27解析由庫(kù)侖定律公式F kQ1Q2 可得： F1 kQ1Q2，r2R212Q1Q23 2kQ1Q2F2 k27R2F22F127，D 選項(xiàng)正確答案 D1 (對(duì)起電方式的理解)關(guān)于摩擦起電與感應(yīng)起電，以下說(shuō)法正確的是()A 摩擦起電是因?yàn)殡姾傻霓D(zhuǎn)移，感應(yīng)起電是因?yàn)楫a(chǎn)生電荷B摩擦起電是因?yàn)楫a(chǎn)生電荷，感應(yīng)起電是因?yàn)殡姾傻霓D(zhuǎn)移C不論是摩擦起

11、電還是感應(yīng)起電，都是電荷的轉(zhuǎn)移D以上說(shuō)法均不正確答案C解析摩擦起電是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，感應(yīng)起電是導(dǎo)體在其他帶電體的影響下，電荷從導(dǎo)體的一端轉(zhuǎn)移到另一端，二者都是電荷的轉(zhuǎn)移而不是產(chǎn)生了電荷2 (對(duì)元電荷的理解 )帶電微粒所帶的電荷量不可能是下列數(shù)值中的()A 2.4 10 19 CB 6.4 10 19 CC 1.6 10 18 CD 4.0 1017 C答案A解析任何帶電體的電荷量都只能是元電荷電荷量的整數(shù)倍或和元電荷電荷量相等，元電荷電荷量為 e1.6 10 19 C，選項(xiàng) A 中電荷量為 34e，C 中電荷量為 10e，2e，B 中電荷量為D 中電荷量為 250e.B、C、D 選項(xiàng)中的電荷量數(shù)值均是元電荷的整數(shù)倍，所以只有選項(xiàng)A 是不可能的3 (對(duì)庫(kù)侖定律的理解 )關(guān)于庫(kù)侖定律的公式Q1Q2，下列說(shuō)法中正確的是()F k r2A 當(dāng)真空中兩個(gè)電荷間距離r 時(shí)，它們間的靜電力F0B當(dāng)真空中兩個(gè)電荷間距離r 0時(shí)，它們間的靜電力FC當(dāng)真空中兩個(gè)電荷間的距離r 時(shí)，庫(kù)侖定律的公式就不適用了D當(dāng)真空中兩個(gè)電荷間的距離r 0時(shí)，電荷不能看成是點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律的公式就不適用了答案 AD4(庫(kù)侖定律的應(yīng)用 )點(diǎn)電荷 A 、B 固定在真空中，所帶電荷量均為q，若此時(shí)它們之間的庫(kù)侖力為 F，將兩點(diǎn)電荷所帶