2020-2021學年高中物理人教版必修第三冊教案：第9-12章

第九章靜電場及其應用

電荷

教學設計

科目物理課題電荷課1課時

時

一.知識與技能

1.知道自然界只存在正、負兩種電荷。知道同種電荷相互排斤，異種電荷

相互吸引。知道電荷量的概念及其國際單位；

2.理解電荷守恒定律；

教學3,關注存在元電荷的事實，知道元電荷的概念，知道電荷量不能連續(xù)變化。

目標二.過程與方法

與1.經(jīng)歷摩擦起電和感應起電的實驗過程，了解使物體帶電的方法，能從物

核心質(zhì)微觀結(jié)構的角度認識物體帶電的本質(zhì)；

素養(yǎng)2.經(jīng)歷科學探究的過程，體驗科學探究的思維方法，培養(yǎng)學生觀察、分析的

能力。

三.情感態(tài)度與價值觀

1.通過電荷守恒定律的理解和應用，培養(yǎng)他們謙虛好學的思想和實事求是的

態(tài)度。

2.培養(yǎng)學生應用數(shù)學方法解決物理問題的科學思維方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性

思維過程以及初步的觀察、分析和概括能力。

教學重點：1.理解摩擦起電、感應起電和接觸起電；

教學2.對于元電荷的理解，以及對于電荷守恒定律的理解和應用。

重、教學難點：1.學會從物質(zhì)微觀結(jié)構的角度認識物體帶電的本質(zhì)；

難點2.應用電荷守恒定律分析接觸起電現(xiàn)象中電荷量的分配。

教學課件、玻璃棒（附絲綢）、橡膠棒（附毛皮）、驗電器、乒乓球、

準備碎紙屑等

教師活動學生活動設計意圖

一.導入新課：

摩擦可以使物體帶電。摩擦過的琥珀能夠吸引羽

毛。為什么有的物體容易帶電，而有的物體很難通過聯(lián)系生

帶電呢？活中現(xiàn)象，激

學生觀察圖片思考討發(fā)學生的學

講授新課：論習興趣，引出

(1)電荷本節(jié)課題

教【教師舉例引導】通過生活中的現(xiàn)象，我們

可以知道，剛梳過頭發(fā)的塑料梳子可以將我們的

學

頭發(fā)吸引起來：冬天的夜晚，我們脫掉身上的毛

過衣會有“喘啪”的聲響，衣服也會黏在身上，那

程么為什么會出現(xiàn)這些現(xiàn)象呢？發(fā)生這些現(xiàn)象的

原因是什么？

【教師引導實驗】

學生實驗：利用桌子上的實驗用具，用絲

綢摩擦玻璃棒，毛皮摩擦橡膠棒，分別把棒靠近

乒乓球或者碎紙屑等輕小物體，觀察現(xiàn)象。

【學生討論】學生：發(fā)現(xiàn)玻璃棒和橡膠棒可以

吸引輕小物體。

學生小組討論，思考現(xiàn)象原因。

【教師總結(jié)】物體具有了吸引輕小物體的性

質(zhì)，我們就說物體帶了電，或說物體帶了電荷。學生經(jīng)過老師引導，思

習慣上把帶了電的物體叫做帶電體。用摩擦的方考玻璃棒和橡膠棒如

法使物體帶電叫摩擦起電。何吸引輕小物體通過聯(lián)系之

【教師引導提問】我們已經(jīng)知道了什么叫帶前已知的知

電現(xiàn)象，知道了被毛皮摩擦過的橡膠棒和被絲綢識,引入“電

摩擦過的玻璃棒都帶上了電荷，那么它們帶的電荷”

荷是否相同呢？

【演示實驗】將被毛皮摩擦過的橡膠棒放在支

架上，用另一根被毛皮摩擦過的橡膠棒去靠近

它，看到的現(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)兩根橡膠棒相互遠離；將

被絲綢摩擦過的玻璃棒放在支架上，用另一根被

絲綢摩擦過的玻璃棒去靠近它，看到的現(xiàn)象:發(fā)

現(xiàn)兩根玻璃棒相互遠離：將被毛皮摩擦過的橡膠

棒放在支架上，用被絲綢摩擦過的玻璃棒去靠近

它，看到的現(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)兩根棒相互靠近。

需要學生理解分析，觀

察實驗現(xiàn)象

橡膠棒

委f

玻璃棒

鍛煉學生的

【教師引導】人們通過大量的實驗研究發(fā)現(xiàn)，

獨立思考的

用摩擦的方法可以使各種各樣的物質(zhì)帶電。帶電

能力

后的物體凡是跟絲綢摩擦過的玻璃棒互相吸引

的，必定跟毛皮摩擦過的橡膠棒互相排斤；凡是

跟毛皮摩擦過的橡膠棒互相吸引的，必定跟絲綢

摩擦過的玻璃棒互相排斥。

【教師總結(jié)】(1)自然界中只存在兩種電荷：

正電荷和負電荷。

①正電荷：用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷。

則絲綢所帶的電荷為負電荷。

②負電荷：用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷。

則毛皮所帶的電荷為正電荷。

(2)電荷間的相互作用：

同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。

(2)靜電感應

【教師提問】摩擦可以使物體帶點，那么，還

有其他的方法可以使物體帶電嗎？

【教師總結(jié)】當一個帶電體靠近導體時，電荷觀看實驗，理解實驗現(xiàn)

間相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會去向象

或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶異種

電荷，遠離帶電體的一端帶同種電荷。這種現(xiàn)象

叫作靜電感應。利用靜電感應使金屬導體帶電的

過程叫作感應起電。

【做一做】用驗電器檢驗物體是否帶電

觀察實物知道驗電器的主要構造,通過實驗

了解驗電器的原理和作用。

實驗（演示、分組）：用被絲綢摩擦過的玻璃正確的靜電感應現(xiàn)象

棒接觸驗電器的金屬球，驗電器金屬箔片張開，以及三種起電方式

此時金屬箔片帶正電，用力多摩擦幾下玻璃棒，

再去接觸驗電器的金屬球,驗電器金屬箔片張開

的角度變大。換用毛皮摩擦過的橡膠棒，重做上

面的實驗。驗電器金屬箔片張開的角度不同，說

明了帶電量不同。

［教師總結(jié)】驗電器是實驗室里常用的一種檢

驗物體是否帶電的儀器。它是由金屬球、金屬桿、

金屬箔片等幾部分組成的。它利用同種電荷互相

排斥的原理，當用帶電體接觸驗電器的金屬球

時，就有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗電器的金屬箔片

上,這兩片金屬箔片由于帶同種電荷互相排斥而

張開。學會通過實

驗電器金屬箔片張開的角度不同，反映了帶驗理解復雜

電體傳給驗電器的電荷的多少不同。物理概念

【教師補充】三種起電方式：

1、摩擦起電：兩個不同材料制成的物體摩擦

2、感應起電：帶電體靠近導體

3、接觸起電：帶電體與導體接觸

摩擦起電適用于絕緣體，感應起電、接觸起電適

用于導體。

（3）電荷守恒定律和元電荷

【教師總結(jié)】1、電荷既不會創(chuàng)生，也不會消

滅，它只是從一個物體轉(zhuǎn)移到另一物體，或者從

物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，

電荷的總量保持不變。這個結(jié)論叫做電荷守恒定

律。利用驗電器檢驗物體

電荷守恒定律的普遍表述：一個與外界沒有是否帶電以及帶電量

電和交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。的多少

2、元電荷：最小的電荷量，用e表示。

所有帶電體的電荷量都是e的整數(shù)倍，也就是

說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。

元電荷的值：e=1.60xl0-l9C

引導學生自

比荷：電子的電荷量e與電子的質(zhì)量"之比。

主總結(jié)了解

1.76x10"C/kg電荷守恒定

me

律

課堂練習：

1、關于元電荷下列說法錯誤的是（）

A.元電荷實際上是指電子和質(zhì)子本身

B.元電荷的值通常取作e=1.60xl0T9c

C.所有帶電體的電荷量大小一定等于元電荷的

整數(shù)倍

D.電荷量e的數(shù)值最早是由美國科學家密立根

用實驗測得的

答案：A

2、關于摩擦起電和感應起電的實質(zhì)，下列說法

正確的是（）

A、摩擦起電現(xiàn)象說明通過做功可以創(chuàng)造電荷

B、摩擦起電說明電荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另

一個物體

C、感應起電說明帶電的物體可以使不帶電的物

體創(chuàng)造電荷

D、感應起電說明電荷從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來

不帶電的物體上去了

答案：B

3、化纖衣服很容易沾上灰塵，這是因為它（）

A.容易積累靜電荷

B.具有一定的粘性鞏固本節(jié)知

C.具有大量的微孔學生練習識

D.質(zhì)地柔軟

答案：A

4、春節(jié)假期，某同學用易得的材料制作了一個

簡易的驗電器，如圖所示。簡易的驗電器帶有正

電，它的金屬箔片張開某一角度，用另一個有絕

緣手柄的導體靠近驗電器的金屬絲，發(fā)現(xiàn)驗電器

的金屬箔片的張角減小，關于導體的帶電金屬箔

片情況，下列說法正確的是（）

j金屬絲

Pptz

金R箱片/

A.只可能帶負電

B.只可能帶正電

C.可能帶負電或不帶電

D.以上說法都不正確

答案：C

5、M和N是兩個原來不帶電的物體,它們相互摩

擦后,M帶1.6X1010C的正電荷,則下列判斷正

確的是（）

A.摩擦前,M和N的內(nèi)部沒有任何電荷

B.摩擦過程中，電子從M轉(zhuǎn)移到N

C.摩擦后,N一定帶1.6義1。7°（：的負電荷

D.摩擦過程中,M失去1.6X101°個電子

答案：BC學生練習

鞏固本節(jié)知

識

§9.1電荷

一、電荷

1、用摩擦的方法使物體帶電一摩擦起電。

板書2、帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)。

設計3、同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。

二、靜電感應

實驗

三、電荷守恒定律

內(nèi)容

四、元電荷

1、元電荷：最小的電荷量，用e表示。

2、元電荷的值：e=1.60xl0l9C

3、比荷：電子的電荷量e與電子的質(zhì)量"之比。

—=1.76xlOuC/kg

me

教學引導學生對本節(jié)多學知識進行自主交流探究，根據(jù)學生表述，查漏補缺，并有針

后記對性地進行講解補充。

課時教案

第九單元第2案總第2案

課題：§9.2庫侖定律（約2課時）

【教學目標與核心素養(yǎng)】

1.知道點電荷的概念，理解并掌握庫侖定律

2.會用庫侖定律進行有關計算

3.滲透理想化方法，培養(yǎng)學生簡化抽象建模能力

4.掌握控制變量的科學研究方法

【教學重點】

1.庫侖定律及應用

【教學難點】

1.控制變量法研究庫侖力的相關因素

2.庫侖定律的應用

【教學過程】

一、電荷之間的作用力

1.實驗探究

⑴定性探究

問題：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。

那么電荷之間的相互作用力和什么有關系呢？

猜想、設計實驗：課本P6

結(jié)論：一是與電荷電量有關:

二是與兩電荷間的距離有關。

⑵定性驗證：

如右圖，分別改變Q、q的電量，看傾角怎樣變化？結(jié)論：①Q(mào)或

q增大或減小，傾角均變化，Q增大，F(xiàn)增大。

②改變兩帶電體的距離，傾角也變化，r增大，F(xiàn)減小。

二、庫侖的實驗

1.研究電荷間作用力的困難

①電力較小，沒有直接測量力的工具

②沒有量度電荷量的單位，無法測量電荷量

③任意帶電體上的電荷分布難以確定，因而無法確定相互作用的電荷間的距離

閱讀課本P7內(nèi)容：介紹庫侖扭秤實驗（扭秤是庫侖發(fā)明于1784年）

2.解決方法：電/'

①利用扭絲的旋轉(zhuǎn)角度來比較力的大小

②用相同的金屬球來等分電荷

③理想化模型，將帶電體當做點電荷來處理.■,

補充：小球C固定，易于確定與A球的距離；A、B佳壬可兩球一個

帶電一個不帶電，不帶電的球起平衡作用；小球體積：和質(zhì)量小

些好。

3.研究方法：控制變量法。

①F與r的關系

②F與q的關系

4.實驗技巧：①小量放大②電量的確定（均分電量）

5.庫侖定律

⑴內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正

比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上

公式：F=l（監(jiān)靜電力常量k=9.0xi09Nm2/C2

r-

⑵方向：連線上：同性相斥，異性相吸。

⑶點電荷：當帶電體之間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀、

大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體可

以看作帶電的點，叫作點電荷。

點電荷是一個理想化的模型，實際生活中并不存在。

⑷理解：

①適用條件：真空中（空氣中近似成立）的點電荷（模型）。

理解：兩帶電量相同的鋼球，相距較近，且位置不變，如果帶同種電荷時靜

電力為Fi,帶帶異種電荷時靜電力為F2,比較Fi、F2的大小關系。

思考：從庫侖定律的公式F=k華看出，當兩個電荷間的距離趨近于零時,

r

兩電荷間的作用力將變?yōu)闊o限大，這種說法正確嗎？為什么？（適用于點電荷，

距離很近時，帶電體不能看作點電荷，需要用積分進行計算，不會變成無限大）

②應用公式計算庫侖力的大小時，只將其電量的絕對值代入，先計算出力的大小，

再根據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引來判斷庫侖力的方向。

③應注意統(tǒng)一單位，因為靜電力常量k=9xlO9N.m2/C2是國際單位制中的單位。

④靜電力也是一種"性質(zhì)力”，同樣具有力的共性。

如果一點電荷同時受到另外兩個點電荷的作用力，這兩個力遵循力的合成法

則，根據(jù)平行四邊形定則,可求出這個點電荷受到的合力。

例1.下列關于點電荷的說法中，正確的是：（D）

A.點電荷就是體積很小的帶電體

B.點電荷就是體積和帶電量都很小的帶電體

C.由可知，當兩電荷間距離r—0時，F(xiàn)—>oo

D.靜電力常量的數(shù)值是由實驗得出的

庫侖定律與萬有引力定律的比較：

影響大小的因

定律共同點區(qū)別

素

萬有引⑴與距離的與兩個物體m和r、

mi,m2,r

力定律二次方成反有關，只有引力

比；⑵有一與兩個物體q和r有

庫侖定

個常量。關，有引力,也有斥Qi,Q2,r

律

力

三、靜電力的計算

學生閱讀教材P8例題1,練習本上完成，比較萬有引力和庫侖力的的大小關

系。得出：，微觀粒子間的萬有引力遠小于庫侖力。因此，在研究微觀帶電粒子

的相互作用時，可以把萬有引力忽略。

引導學生思考：如和求解兩個以上電荷間的作用力？閱讀教材P9內(nèi)容。得

出：如果存在兩個以上點電荷，那么，每個點電荷都要受到其他所有點電荷對它

的作用力。兩個或兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力，等于各點電荷單獨

對這個點電荷的作用力的矢量和。

完成課本例題2.

例2.相距L的固定點電荷A、B的帶電量分別為+4Q和-Q,要引入第三個點電

荷C,使點電荷C處于平衡狀態(tài)，求電荷C的電量和放置的位置。

變式：兩彈性小球放在光滑絕緣水平面上，帶電量分別為Q和-5Q,兩球從圖示

位置由靜止釋放后，當再次回到圖示位置時A球的加速度為釋放時的多少倍？

AB

S___d

小結(jié)：

作業(yè)：

2庫侖定律

［學習目標］1.知道點電荷的概念，明確實際帶電體看作點電荷的條件.（難

點）2.理解庫侖定律的內(nèi)容及公式，并說明庫侖定律描述的客觀規(guī)律和適用條

件.（重點）3.了解庫侖扭秤實驗，知道靜電力常量.

自主預習。擢新Ml

Nl/HIJYLJXITAZXIZNHI

I知識梳理_J

一、探究影響電荷間相互作用力的因素

⑴小球帶電荷量不變時，距離帶電物體越遠，絲線偏離豎直方向的角

實驗現(xiàn)度越小

象⑵小球處于同一位置時，小球所帶的電荷量越大，絲線偏離豎直方向

的角度越大

實驗結(jié)

電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而遴b

論

二、庫侖定律

1.靜電力：電荷間的相互作用力叫靜電力，也叫庫侖力.

2.點電荷的特點

⑴帶電體間的距離比它們自身的大小大很多;

⑵帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對電荷之間的作用力的影響可以忽

3.內(nèi)容

適用條件真空中兩個靜止的點電荷

與它們的電荷量的乘積成正比,與它們的距離的二次方成

庫侖力大小

反比

庫侖力方向在它們的連線上,吸引或排斥

4.表達式：F=修詈，式中A叫作靜電力常量，Jl=9.0X109N-m2/C2.

5.靜電力的疊加

(1)兩個點電荷間的作用力丕會因第三個點電荷的存在而有所改變.

(2)兩個或者兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力等于各點電荷單獨對

這個點電荷的作用力的矢量和.

口基礎自測口

1.思考判斷(正確的打“，錯誤的打“X”)

(1)實驗表明電荷之間的作用力一定和電荷間的距離成反比.(X)

⑵實驗表明兩個帶電體的距離越大，作用力就越小.（J）

⑶點電荷是一個帶有電荷的點，它是實際帶電體的抽象，是一種理想化模

型.（J）

（4）球形帶電體一定可以看成點電荷.（X）

（5）很大的帶電體也有可能看作點電荷.（J）

2.（多選）如圖所示，。是一個帶電的物體，若把系在絲線上的帶電小球先后

掛在橫桿上的B、尸2、尸3位置，可以比較小球在不同位置所受帶電物體的作用

力的大小，這個力的大小可以通過絲線偏離豎直方向的角度〃顯示出來（小球與

物體。在同一水平線上）.若物體。的電荷量用。表示，小球的電荷量用q表

示，物體與小球間距離用d表示，物體和小球之間的作用力大小用廠表示.則

下列對該實驗的判斷正確的是（）

A.可用控制變量法，探究尸與。、q、d的關系

B.保持。、q不變，減小d,則。變大，說明F與d成反比

C.保持。、d不變，減小q,則〃變小，說明尸與q有關

D.保持q、d不變，減小。，則。變小，說明F與。成正比

AC[保持。、q不變，減小d,則，變大，說明F與d有關，但不能確定

成反比關系，選項B錯誤；保持。、d不變，減小q,則0變小，說明尸與q有

關，選項C正確；保持q、d不變，減小。，則。變小，說明尸隨。的感小而

減小，但不能確定成正比關系，選項D錯誤；由上述可知選項A正確.]

3.（多選）在真空中有兩個點電荷，帶電荷量分別為磯、伙，相距L，它們之

間的作用力為F,下列說法正確的是（）

A.若它們所帶的電荷量不變，距離變?yōu)?L,則它們之間的作用力變?yōu)?尸

B.若它們所帶的電荷量不變，距離變?yōu)榉絼t它們之間的作用力變?yōu)?尸

C.若它們之間的距離不變，電荷量都變?yōu)樵瓉淼?倍，則它們之間的作用

力變?yōu)?F

D.若它們之間的距離不變，電荷量都變?yōu)樵瓉淼臅鴦t它們之間的作用力

變?yōu)?F

BC[根據(jù)庫侖定律可知，兩點電荷之間的作用力為戶=2普.若它們所帶

的電荷量不變，距離變?yōu)?L,庫侖力變?yōu)?尸，A錯誤；若它們所帶的電荷量不

變，距離變?yōu)閯t它們之間的作用力變?yōu)?F,B正確；若它們之間的距離不變,

電荷量都變?yōu)樵瓉淼?倍，則它們之間的作用力變?yōu)?KC正確；若它們之間

的距離不變，電荷量都變?yōu)樵瓉淼?，則它們之間的作用力變?yōu)?F,D錯誤.]

合作探究。及重雎

HEZUOTANJIUCONGZHCNGZAZ

逮點1對點電荷的理解

1.點電荷是物理模型

只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力學中的質(zhì)點，實際

中并不存在.

2.帶電體看成點電荷的條件

如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至于帶電體的形狀和大

小對相互作用力的影響很小，就可以忽略形狀、大小等次要因素，只保留對問

題有關鍵作用的電荷量，帶電體就能看成點電荷.

3.注意區(qū)分點電荷與元電荷

(1)元電荷是最小的電荷量，其數(shù)值等于一個電子或一個質(zhì)子所帶電荷量的

絕對值.

(2)點電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀，是帶電個體，其帶電荷量可以

很大也可以很小，但它一定是元電荷的整數(shù)倍.

【例1】(多選)下列關于點電荷的說法中正確的是()

A.無論兩個帶電體多大，只要它們之間的距離遠大于它們的大小，這兩個

帶電體就可以看作點電荷

B.一個帶電體只要它的體積很小，則在任何情況下，都可以看作點電荷

C.一個體積很大的帶電體，在任何情況下，都不能看作點電荷

D.兩個帶電的金屬小球，不一定能將它們作為電荷集中在球心的點電荷處

理

思路點撥：解答本題的關鍵是弄清以下兩個問題：

(1)點電荷的概念是什么？

(2)把帶電體看作點電荷的條件是什么？

AD［無論兩帶電體自身大小怎樣，當兩帶電體之間的距離遠大于它們的大

小時，帶電體本身的大小對于所研究的問題影響很小，可把帶電體看作點電荷，

選項A正確，而選項C錯誤；盡管帶電體很小，但兩帶電體相距很近，以至于

本身的大小和形狀對問題的影響不能忽略，兩帶電體也不能被看作點電荷，選

項B錯誤；兩個帶電金屬小球，若離的很近，兩球所帶的電荷在靜電力作用下

會分布不均，電荷的分布影響到靜電力的大小，若帶同種電荷，相互排斥，等

效的點電荷間距大于球心距離；若帶異種電荷，相互吸引，等效的點電荷間距

小于球心距離，因此，選項D正確.］

規(guī)律方法

對點電荷的兩點理解

(1)帶電體能否看作點電荷，不取決于帶電體的大小，而取決于它們的大小、

形狀與距離相比能否忽略.

(2)同一帶電體，在不同問題中有時可以看作點電荷，有時不可以看作點電

荷.

1.下列哪些帶電體可視為點電荷()

A.電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點電荷

B.在計算庫侖力時均勻帶電的絕緣球體可視為點電荷

C.帶電的細桿在一定條件下可以視為點電荷

D.帶電的金屬球一定不能視為點電荷

C［電子和質(zhì)子在研究的范圍非常小，可以與它的大小差不多時，不能看

作點電荷，故A錯誤；在計算庫侖力時均勻帶電的絕緣球體在一定的條件下可

視為點電荷，故B錯誤；帶電的細桿在它的大小相比與研究的范圍來說可以忽

略不計時，可以視為點電荷，故C正確；帶電的金屬球在它的大小相比與研究

的范圍來說可以忽略不計時，可以視為點電荷，故D錯誤.]

述點2對庫侖定律的理解

1.兩個點電荷間的庫侖力

(1)真空中兩個靜止點電荷間相互作用力的大小只跟兩個電荷的電荷量及間

距有關，跟它們的周圍是否存在其他電荷無關.

(2)兩個電荷之間的庫侖力同樣遵守牛頓第三定律，與兩個電荷的性質(zhì)、帶

電多少均無關，即作用力與反作用力總是等大反向.

2.兩個帶電球體間的庫侖力

(1)兩個規(guī)則的均勻帶電球體，相距比較遠時，可以看成點電荷，也適用庫

侖定律，球心間的距離就是二者的距離.

(2)兩個規(guī)則的帶電球體相距比較近時，不能被看作點電荷，此時兩帶電球

體之間的作用距離會隨所帶電荷量的改變而改變，即電荷的分布會發(fā)生改變.若

帶同種電荷時，如圖⑶所示，由于排斥而距離變大，此時尸＜學；若帶異種電

荷時，如圖(b)所示，由于吸引而距離變小，此時尸＞學.

【例2】4、B、。三點在同一直線上，AB：BC=1：2,B點位于4、C

之間，在5處固定一電荷量為。的點電荷.當在4處放一電荷量為+q的點電

荷時，它所受到的靜電力為F;移去4處電荷，在。處放一電荷量為一2q的點

電荷，其所受靜電力為()

F?F

A.B.J

C.-FD.F

思路點撥：解答本題應注意以下三點:

(1)靜電力與電荷電荷量大小的關系.

⑵靜電力與點電荷間距的關系.

⑶靜電力的方向規(guī)定.

B［在4處放電荷量為+q的點電荷時，0所受靜電力大小為尸在

*AB

。處放一電荷量為一2q的點電荷時，。所受靜電力大小為〃=^4?=（1^=

盟=《.且不管電荷Q是正還是負，兩種情況下，Q受力方向相同，故選項B

正確，A、C、D錯誤.］

2.兩個半徑均為R的帶電金屬球所帶電荷量分別為Qi和。2,當兩球心相

距3R時，相互作用的庫侖力大小為（）

A.尸=畿B.F＞逢

C./V嗡凈D.無法確定

D［因為兩球心距離不比球的半徑大很多，所以不能將兩球看作點電荷，

必須考慮電荷在球上的實際分布情況.當0、。2帶同種電荷時，相互排斥，電

荷分布于最遠的兩側(cè)，距離大于3R;當0、。2帶異種電荷時，相互吸引，電荷

分布于最近的兩側(cè)，距離小于3R,如圖所示.所以庫侖力可能小于底黑，也

?.點3庫侖定律的應用

1.分析帶電體在有庫侖力作用下的平衡問題時，方法仍然與力學中物體的平

衡方法一樣，具體步驟：

（1）確定研究對象；（2）進行受力分析；（3）建立坐標系；（4）列方程尸合=0,正

交分解，X凡=0,ZR=0；（5）求解方程.

2.三個自由點電荷的平衡問題

（1）條件：每個點電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等，方向相反.

⑵規(guī)律

“三點共線”——三個點電荷分布在同一直線上；

“兩同夾異”——正負電荷相互間隔；

“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最?。?/p>

“近小遠大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷.

【例3】a、。兩個點電荷相距40cm,電荷量分別為磯、僅，且41=9僅，

都是正電荷.現(xiàn)引入點電荷c,這時a、5電荷恰好都處于平衡狀態(tài).試問：點

電荷c的帶電性質(zhì)是怎樣的？電荷量多大？它應該放在什么地方？

［解析］設c與。相距尤，則c、8相距0.4m-x,設c的電荷量為的，根據(jù)

二力平衡可列平衡方程.

“平衡，則而黑產(chǎn)先共

〃平衡，則常？=扁/；

c平衡，則學=/需可

解其中任意兩個方程，可解得x=0.3m（c在a、b連線上，與“相距30cm,

91

與b相距10cm）,的=?42=?41（41、僅為正電荷，的為負電荷）.

［答案］負電荷需1在a、方連線上，與a相距30cm,與分相距10cm

［一題多變］

上例中，若a、）兩個電荷固定，其他條件不變，則結(jié)果如何？

提示：由c平衡知，對＜3的電性和電荷量無要求,位置應放在與a相距30cm,

與8相距10cm處.

規(guī)律方法

解決三個自由點電荷的平衡問題時，首先應根據(jù)三個自由點電荷的平衡問

題的規(guī)律確定出點電荷的電性和大體位置.求點電荷間的距離時，對未知電荷

量的電荷列平衡方程；求未知電荷的電荷量時，對其中任意已知電荷量的電荷

列平衡方程求解.

3.把質(zhì)量為2.0g的帶負電的小球A用絕緣細繩懸掛起來，若將帶電荷量為

Q=4.0X10-6C的帶電小球5靠近小球A,如圖所示.當兩個帶電小球在同一高

度相距30cm時，繩與豎直方向恰成45。角.g取lOmH,求：（小球4、5可看

成點電荷）

（1）4球受的庫侖力大小；

（2）4球所帶電荷量.

［解析］（1）對4進行受力分析，如圖所示，則/序=，〃g?tan45。=0.02N.

=9-6C=sX

(2)由b岸=''得qA=kQ9X10X4.0X10108c.

［答案］(1)0.02N(2)5X10-8C

課堂小結(jié)知識脈絡

兩種電荷庫侖扭秤實驗

11

1.點電荷的理解及帶電體能相互作用一庫侖的研究一結(jié)論

看作點電荷的條件.內(nèi)容（語H裁二（庫侖定律）

庫侖力一11

2.庫侖定律的理解及應用.

3.電荷平衡問題的分析方法.111

靜電力而,田成立.真空中靜止

常量應用條件的點電荷

當堂達標。曲巴基

DAZGTAZCDABIAQGUSHUANGJI

1.下列關于點電荷的說法中，正確的是（）

A.只有體積很小的帶電體才能看成點電荷

B.體積很大的帶電體一定不能看成點電荷

C.只有球形帶電體才能看成點電荷

D.當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時，可將這兩個帶電體看成

點電荷

D[由帶電體看作點電荷的條件可知，當帶電體的形狀、大小及電荷分布

對它們間相互作用力的影響可忽略時，這個帶電體可看作點電荷，帶電體能否

看作點電荷由研究問題的性質(zhì)決定，與帶電體自身大小、形狀無具體關系，故

選項A、B、C錯誤；當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時，兩帶電體

的大小、形狀及電荷分布對兩帶電體間相互作用力的影響可忽略不計，因此可

將這兩個帶電體看成點電荷，選項D正確.]

2.如圖所示的實驗裝置為庫侖扭秤.細銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的

一端是一個帶電的金屬小球4,另一端有一個不帶電的球5,B與A所受的重力

平衡，當把另一個帶電的金屬球。插入容器并使它靠近4時，A和C之間的作

用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小，便可找到力尸與距

離r和電荷量q的關系.這一實驗中用到了下列哪些方法？

①微小量放大法②極限法③控制變量法④逐差法（）

A.①②B.①③

C.③④D.②④

B[把微弱的庫侖力轉(zhuǎn)換放大成可以看得到的扭轉(zhuǎn)角度，并通過扭轉(zhuǎn)角度

的大小找出力和距離的關系，是微小量放大法；保持電荷量不變，改變4和C

的距離可得到尸和r的關系，保持A和C的距離不變，改變電荷量q可得到尸

和q的關系，這是控制變量法.故選項B正確.]

3.（多選汝□圖所示，兩個帶電小球A、3的質(zhì)量分別為布|、m2,帶電荷量

分別為處、儀.靜止時兩懸線與豎直方向夾角分別為仇、為，且A、5恰好處在同

一水平面上，貝！1（）

,，，，，，，，，0“，，，，，，，，，，

A.若qi=q2,則〃i=〃2B.若磯〈儀，則〃i>〃2

C.若7〃1=機2，則仇=。2D.若則仇＞。2

CD[兩電荷間的庫侖力是相互的，大小相等、方向相反且作用在同一直線

上.每個帶電小球受庫侖力、重力和繩子拉力，三力平衡，由平衡條件可得migtan

〃1=畔突，機2gtan〃2=/皆，即/nigtan仇=帆2gtan〃2,可知C、D正確.]

課時教案

第九單元第4案總第工案

課題：§9.3.2電場電場強度一電場線

【教學目標與核心素養(yǎng)】

1.了解物理學家對電荷間相互作用力的認識過程

2.知道電荷周圍存在電場，電荷間作用是通過電場完成的

3.理解場源電荷、試探電荷（檢驗電荷）

4.能根據(jù)庫侖定律和電場強度的定義推導電場強度的表達式，并會利用表達式

進行計算

5.理解電場強度，及疊加原理，并會進行計算

6.知道常見幾種電場線的特點

7.理解探究描述電場強弱的物理量過程，理解理想模型法、比值法、類比法等

物理學研究方法，學習科學家嚴謹科學的態(tài)度

【教學重點】

1.常見的幾種電場線特點

2.勻強電場

【教學難點】

1.電場線對電場的描述

【教學過程】

復習回顧：（學生回答）

1.如何定量描述電場的強弱？

2.等量同種和等量異種點電荷連線和連線中垂線電場強度的變化規(guī)律。

除了用電場強度可以描述電場外，我們還可有另一種形象、直觀地描述方法——

電場線，

一、電場線

1.電場線：電場線就是在電場中畫出一條條有方向的曲線,

曲線上每點的切線方向都表示電場的方向。

2.一些假想的線，理想化模型。

3.幾種典型電場的電場線

（1）正、負點電荷的電場中電場線的分布

①離點電荷越近，電場線越密，場強越大

②以點電荷為球心作個球面，電場線處處與球

面垂直，在此球面上場強大小處處相等，方向^

不同。N

⑵等量異種點電荷形成的電場中的電場線分

布

①電荷的連線，場強先變小后變大。

②點電荷連線中垂面（中垂線）上，場強方向均相同，且總與中垂面（中垂線）

垂直。

⑶等量同種點電荷形成的電場中電場線分布

①點電荷連線中點0處場強為0

②點電荷連線中點附近的電場線非常稀疏，但場強并不為0

③垂線上，兩點電荷連線的中點到無限遠電場線先變密后變疏

4.電場線的特點

⑴電場線從正電荷或無限遠出發(fā)，終止于無限遠或負電荷。sA\\H||///.

孤立的正電荷（或負電荷）的電場線止于（或起于）無窮遠處點。WI

⑵電場線不會相交，也不會閉合—>

⑶電場線密的地方場強大，電場線疏的地方場強小L

說明：①電場線是假想的，實際電場中并不存在^/m]\\\w

②電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯(lián)系。

思考：

⑴僅給出一條電場線，能否確定某些點的電場強弱？（不能）

⑵不畫電場線的地方有無電場？（有）

⑶電場線是否就是電荷的運動軌跡？電場線能否與軌跡重合？

答：電場線不是運動軌跡，當滿足以下條件時，可以重合：①電場線是直線②僅

受電場力作用③初速為零或初速度方向與電場線方向共線。

二、勻強電場

1.定義：如果電場中各點的電場強度的大小相等、方向相同,這個電場就叫

勻強電場，同一電荷在電場中各點受的電場力均相等。

2.勻強電場電場線特點：間隔相等的平行直線。

相互平行的帶等量異種電——+…+?荷的平行金

/Vv\

屬板間的電場為勻強電場I1

例1.如圖所示，在勻強電場中的o點放

置點電荷Q,其帶電量為2.0X10-9C,此時距離O

點10cm的P點，場強為零。求:

⑴原勻強電場的場強

⑵若以O點為圓心，以OP長為半徑做圓,在。點

正上方有S點，求S點場強的大小和方向

小結(jié)：

作業(yè):

課時教案

第九單元第3案總第包案

課題：§9.3.1電場電場強度

【教學目標與核心素養(yǎng)】

1.了解物理學家對電荷間相互作用力的認識過程

2.知道電荷周圍存在電場，電荷間作用是通過電場完成的

3.理解場源電荷、試探電荷（檢臉電荷）

4.能根據(jù)庫侖定律和電場強度的定義推導電場強度的表達式，并會利用表達式進行計算

5.理解電場強度，及疊加原理，并會進行計算

6.知道常見幾種電場線的特點

7.理解探究描述電場強弱的物理量過程，理解理想模型法、比值法、類比法等物理學研究

方法，學習科學家嚴謹科學的態(tài)度

【教學重點】

1.研究描述電場強弱的物理量

2.電場、電場強度的程念及應用

【教學難點】

1.描述電場強度的物理量

【教學過程】

復習引入：

1.庫侖定律的內(nèi)容

教師提問：真空中的兩個帶電體相隔一定距離，并沒有直接接觸，這種相互作用是如何

產(chǎn)生的呢？

下列的幾種力，哪些力需要接觸才有，哪些力不需要接觸就有。

A.彈力B.磁力C.摩擦力D.萬有引力E.庫侖力

教師：同學們觀察下圖，影響電荷間的相互作用的因素有哪些？相同的帶電體在不同位

置所受到的作用力不同，說明什么？

學生回答：庫侖力的大小與電荷間的距離

有關系。

教師：早在19世紀，物理學家們開始研

究，為什么距離會影響電荷間的相互作用

力？本質(zhì)原因在哪里？通過本節(jié)課的學

習我們將會解決這個疑問。

【新課教學】

一、電場

學生閱讀教材相關內(nèi)容，完成填空。

19世紀30年代，法拉第提出了一種觀點。他認為電荷周圍存在由它產(chǎn)生的電場。

處在電場中的其他電荷受到的作用力就是這個電場給予的。

1.定義：電場是電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)。電場是看不見摸不著的，只要有電荷存

在，電荷周圍就存在著電場。

2.基本性質(zhì)：對處于場中的電荷具有力的作用。得出：電荷間的相互作用實質(zhì)是通過各

自的電場來完成的。

3.物質(zhì)存在的形式：場和實物，如重力場、電場、磁場等。

4.靜電場：固定電荷（靜止電荷）產(chǎn)生的電場。（本章重點）

5.電場的兩種性質(zhì)：力的性質(zhì)和能的性質(zhì)

二、電場強度

電場是在與電荷的相互作用中表現(xiàn)出自己的特性的，所以電場的基本特征是對放入其中

的電荷有力的作用，故從靜電力來研究電場的性質(zhì)。

帶電小球在不同的位置所受的力大小、方向表明電場的強弱與位置有關，為定量研究電

場不同位置的性質(zhì)，引入試探電荷。

1.試探電荷、場源電荷

閱讀課本P12思考：

⑴什么是試探電荷？什么是場源電荷？對試探電荷有何特殊的要求？

答：試探電荷是一種理想化模型；忽略形狀和體積的帶電體，電量和尺寸必須充分小，對

源電場不產(chǎn)生明顯影響。

（2）能否用試探電荷所受的靜電力直接表示電場的強弱？為什么？

答：不可以，不同電荷放在同一位置，受力不同；不同試探電荷在不同位置受力可能同。

學生閱讀教材P12思考與討論。閱讀P12-13內(nèi)容，通過尋找描述電場的物理量的過程，體

會研究方法

2.方法：（1）同一位置放不同試探電荷，F(xiàn)不同，E溝相同

（2）同一電荷放不同位置，7/不同

比值反映了電場力的性質(zhì)。

3.定義：物理學中把放入電場中某一點的檢驗電荷受到的電場力與它的電量的比值叫做這

一點的電場強度，簡稱場強，以符號E表示。

定義式：E=F/\

比值定義式，適用于一切電場，由電場本身性質(zhì)決定，與試探電荷的有無、電量、

電性無關。

4.單位：牛/庫,符號：N/C或V/m

1N/C的意義：1C的電荷在電場中某點受到的靜電力如果是IN,則該點的場強就是1N/C,

5.矢量：大小

方向（規(guī)定）：與正電荷在該點受到的電場力的方向相同

與負電荷在該點受到的電場力的方向相反

6.物理意義：電場強度是描述電場強弱及方向的物理量,反映了電場的力的性質(zhì)。

7.靜■電力（電場力）：電荷在電場中受到的力。表達式：F=qE

三、點電荷的電場

某一電荷產(chǎn)生的電場，不同位置電場強度一般是不同的，電場強度與產(chǎn)生它的場源電

荷有什么關系呢？

以真空中的點電荷為例：庫侖力F=k"，據(jù)E=￡得出點電荷的電場強度的表達式。

rq

1.表達式：E=kQ/r2

理解：①Q(mào)：場源電荷，真空中的點電荷。

rT8時，E=0;r-?0時，E=0（對稱性）

②公式為決定式，只適用于真空中點電荷的電場

③方向：Q為正電荷時：沿半徑方向向外

Q為負電荷時：沿半徑方向向里

2.說明：均勻帶電球體（或球殼）在球外產(chǎn)生的電場，與一個位于球心

的、電荷量相等的點電荷產(chǎn)生電場相同，如右圖所示。E^kQ/r2

r是球心到該點距離，r>R。0M_r__

思考：距場源電荷距離相同的位置E滿足什么樣的規(guī)律？

（大小相同，所有點構成一個球面，方向不同背離電荷或指向電荷）

四、電場強度的疊加

1.疊加原理：如果幾個點電荷同時存在，電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在

該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和。

等量同種電荷、等量異種電荷電場強度的登加

1i

1I

1I

1

+。1-Q+Q1+。

。；ol

A1BA1B

11

11

異種電荷：中垂