電荷庫侖定律教案

§13.1電荷庫侖定律【教學(xué)目的】1、知道摩擦起電的實質(zhì)2、知道電荷守恒定律和元電荷3、掌握庫侖定律的內(nèi)容、條件，知道靜電引力恒量4、會用庫侖定律解決一些基本問題【教學(xué)重點】庫侖定律的理解與掌握【教學(xué)難點】物體帶電的實質(zhì)、庫侖定律的條件【教具】PPT【教學(xué)過程】引入初中時，我們已經(jīng)知道了一些靜電現(xiàn)象——摩擦過的物體性質(zhì)有了變化，能夠吸引輕小物體，我們說此時物體帶了電或者說帶了電荷。而用摩擦的方法使物體帶電就叫做摩擦起電。

人類從很早就認識了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象，例如我國在戰(zhàn)國末期就發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦有吸引鐵的現(xiàn)象。在東漢初年就有了帶電的琥珀吸引輕小物體的文字記載，我國古代人民非常善于觀察，早在兩千多年前的西漢時期就有“玳瑁吸裙”的記載，玳瑁是一種美麗的龜殼，人們在用它作首飾時無意中發(fā)現(xiàn)摩擦后的玳瑁會吸引衣服。讓學(xué)生討論在日常生活中見過類似的摩擦起電現(xiàn)象，學(xué)生舉例分析后可以布置課下作業(yè)。（夏天女生穿裙子時摩擦布）除了用摩擦使物體帶電，還有其他方法也可使物體帶電，本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)這些方法：二、新課教學(xué)：電荷：荷有兩種：正電荷和負電荷。電荷也是一種物質(zhì)，但電荷本身沒有質(zhì)量，可以說是一種抽象而特殊的物質(zhì)。1、電荷的基本性質(zhì)①客觀的存在性電荷是物質(zhì)的一種屬性，分為正電荷（正電）和負電荷（負電）兩種.②相互作用性電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，即電荷→電場→電荷，它們間的作用同樣遵循牛頓第三定律.同種電荷相斥，異種電荷相吸.③累加性同種電荷放在一起互相加強，導(dǎo)師種電荷放在一起互相減弱.2、電荷量①物體所帶電荷的多少叫電荷量，簡稱電荷，常用符號Q與q表示.②在國際單位制中，電荷量的單位是庫侖，簡稱，符號是C.說明：①電荷客觀存在；②電荷間的作用遵守牛頓第三定律.3、物體帶電的實質(zhì)及方式（1）物體帶電的實質(zhì)①物體是由原子組成的，而原子是帽原子核和核外電子構(gòu)成.我們知道，電子帶負電，原子核帶正電；②由原子組成的物體，若帶有等量的正負電荷，則對外表現(xiàn)為不帶電的狀態(tài)，我們稱物體呈電中性；③呈電中性的物體失去電子則帶正電，得到電子則帶負電.物體帶電的實質(zhì)就是電子的得失.（2）物體帶電的三種方式：即摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸起電①摩擦起電：由于相互摩擦的物體間電子的得失而使物體分別帶上等量異種電荷.如玻璃棒與絲綢摩擦?xí)r，由于玻璃容易失去電子而帶正電；硬橡膠棒與毛皮摩擦?xí)r，由于硬橡膠棒容易得到電子而帶負電；②感應(yīng)起電：指利用靜電感應(yīng)使物體帶電的方式.將導(dǎo)體A、B接觸后靠近帶電體C，由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體A、B分別帶上等量異種電荷，這時先把A、B分開，然后移動C，則A和B兩導(dǎo)休上分別帶上了等量異種電荷.③接觸起電：一個不帶電的導(dǎo)體跟另一個帶電的導(dǎo)體接觸后分開，使不帶電的導(dǎo)體帶上電荷的方式.如兩個完全相同的絕緣金屬球a、b，讓a帶電為Q，若a、b接觸，因為a、b是完全相同的金屬球，可以認為兩球帶等量的電荷，這時a、b均帶Q/2的電荷；若a、b兩球開始帶異種電荷，當它們接觸時，先進行電中和，再均分.4、靜電感應(yīng):把電荷移近不帶電的導(dǎo)體,可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象.感應(yīng)起電:利用靜電感應(yīng)使物體帶電的方法.感應(yīng)起電的原理分析:1、導(dǎo)體中存在著大量的自由電子2、電荷間有相互作用力.連在一起的AB導(dǎo)體上的自由電子被帶有正電的C吸引過來，因而靠近C的A上聚集了一定量的負電荷，而在離C較遠的B上則聚集了等量的正電荷。5、元電荷為了探討這個問題，歷史上許多科學(xué)家都做出了相當?shù)呐Γ渲斜容^典型的就有庫侖和密立根。這里我們介紹一下美國科學(xué)家密立根探索過程。密立根最著名的實驗成就是用在電場和重力場中的運動的帶電油滴精確地測定了基本電荷…。這個工作從1907年開始，直到1913年才最后完成，得到電子電荷的數(shù)值為e=(?1.60217733±0.00000049)×10-19通常?。篹=1.60×10-19電子和質(zhì)子帶有等量異種電荷，它們所帶的電荷量在數(shù)值上都是e=1.60×10-19C.實驗表明，任何帶電體所帶的電荷量總是電荷量e的整數(shù)倍.為此，把e=1.60×10-19C我們說到元電荷時，它已經(jīng)是一個抽象的量，而不能說元電荷就是電子電量或一個電子。譬如，我們可以說，一個電子帶有一個元電荷的負電、一個α粒子帶兩個元電荷的正電、一個氧核帶有8個元電荷的正電，等等。注意：元電荷是自然界中最小的帶電量，一個電子電量僅是數(shù)值上等于元電荷，其電性為負.6、電荷守恒定律電荷不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，電量的總和保持不變，這個實驗定律稱為電荷守恒定律.即：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。.等量異種電荷結(jié)合在一起，宏觀上對外不顯電性，這種現(xiàn)象稱為電中和.例、有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電量QA=6.4×10-9C，QB=-3.2×10-9C，讓兩絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少？3.2×107、點電荷如果帶電體的大小比起它到其它帶電體的距離小得多，以致帶電體的形狀和電荷在它上面抽分布已無關(guān)緊要時，這樣的帶電體，就可視為點電荷.真正的點電荷并不存在，點電荷只是為了講座問題的方便而引入的理想模型.注意：點電荷具有相對的意義，帶電體的尺寸不一定很小，一般情況下對電荷量不作限制，電性有正負之分.8、庫侖定律（1）內(nèi)容：在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上.（2）定律的數(shù)學(xué)表達式：F=kQ1Q2/r2.式中k=9.0×109Nm2C-2（3）適用條件：真空中的點電荷（4）庫侖定律是實驗定律.計算庫侖力大小時，電量一般取絕對值，力的方向可根據(jù)電荷的性質(zhì)確定.說明：（1）計算題中的電量均取絕對值，相互作用力的方向根據(jù)同種電荷相斥異種電荷相吸定性判斷；（2）庫侖定律只適用于真空中兩個點電荷的相互作用，但兩個均勻帶電球體相距較遠時也可視為點電荷，r應(yīng)指兩球體積的球心距；對于不能視為點電荷的物體間的庫侖力不能隨便用庫侖定律求解，要視具體情況而定.例、半徑為R的兩個較大金屬球放在絕緣桌面上，若兩球都帶有等量同種電荷Q時相互之間的庫侖力為F1，兩球帶等量異種電荷Q與-Q時庫侖力為F2，則（）A、F1>F2B、F1<F2C、F1=F2討論：因為兩個金屬球較大，相距較近，電荷間的相互作用力使電荷分布不均勻，不能簡單地看成點電荷.帶同種電荷時，兩球的電荷在較遠處分布得多一些，帶異種電荷時，在較近處分布得多一些，可見帶同種電荷時兩球電荷中例1、半徑為R的兩個較大金屬球放在絕緣桌面上，若兩球都帶有等量同種電荷Q時相互之間的庫侖力為F1，兩球帶等量異種電荷Q與-Q時庫侖力為F2，則（）A、F1>F2B、F1<F2C、F1=F2D、無法確定例2、兩個點電荷帶有相等的電量，要求它們之間相距1m時的相互作用力等于1N，則每個電荷的電量是多少？等于電子電量的多少倍？例3、兩個半徑相同的金屬小球，帶電量之比為1∶7，相距為r，兩者相互接觸后再放回原來的位置上，則相互作用力可能為原來的幾分之幾？三、小結(jié)：本節(jié)我們主要學(xué)習(xí)了電荷及庫侖定律，在用庫侖定律進行計算時，要用電荷量的絕對值代入公式進行計算，然后根據(jù)電荷種類來判定是引力還是斥力.電點電荷：帶電體的線度遠小于相互作用距離荷元電荷：電點電荷：帶電體的線度遠小于相互作用距離荷元電荷：.庫電荷守恒：.侖公式定庫侖定律律內(nèi)容鞏固練習(xí)：l、兩個完全相同的金屬球A和B，帶異號不等量電荷，相隔一定距離，庫侖力為F，把兩球相互接觸后再放回原處，則兩球間的庫侖力將：（）A、減小B、增大C、不變D、以上情形都有可能2、真空中兩個點電荷Q1Q2，距離為R，當Q1增大到2倍時，Q2減為原來的1/3，而距離增大到原來的3倍，電荷間的庫侖力變?yōu)樵瓉淼模海ǎ〢、4/9B、4/27C、8/27D、2/273、下列說法正確的是（）A、兩物體相互吸引，則它們一定帶有異種電荷B、只有金屬才能發(fā)生靜電感應(yīng)C、元電荷是就是一個質(zhì)子D、體積很大的帶電體也可以看成點電荷4.下列說法正確的是(A)A.摩擦起電和靜電感應(yīng)都是使物體的正負電荷分開，而總電荷量并未變化B.用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電，是摩擦過程中硬橡膠棒上的正電荷轉(zhuǎn)移到了毛皮上C.用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷是摩擦過程中玻璃棒得到了正電荷D.物體不帶電，表明物體中沒有電荷5、對元電荷的理解，正確的是（

CD）A．元電荷就是電子B．元電荷就是質(zhì)子C．元電荷表示跟電子電量數(shù)值相等的電荷D．物體所帶電量只能是無電荷的整數(shù)倍6、對物體帶電現(xiàn)象的敘述，正確的是（

BD

）A．物體帶電一定具有多余的電子B．摩擦起電實質(zhì)上是電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體的過程C．物體所帶電荷量可能很小，甚至小于eD．電中和是等量異種電荷完全相互抵消的現(xiàn)象7、下列說法正確的是（

ABD

）A、已知驗電器上帶正電荷后，驗電器上的金箔張開了一定角度，如果用另一帶電體接觸驗電器的金屬球，金箔張角更大，則可以判定帶電體一定帶正電B、讓兩個帶電體接觸后分開，兩個帶電體都不帶電，則兩個帶電體原來一定帶等量異種電荷C、兩個帶電體之間的庫侖力總是與它們所帶電荷量的乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比D、兩個點電荷間的相互作用力，不因第三個電荷的引入而發(fā)生變化8、有三個相同的金屬小球A、B、C，其中A、B兩球帶電情況相同，C球不帶電．將A、B兩球相隔一定距離固定起來，兩球間的庫侖力是F，若使C球

先和A接觸，再與B接觸，移去C，則A、B間的庫侖力變?yōu)椋?/p>

C

）A．

B．

C．

D．9、A、B兩個帶同種電荷的絕緣金屬小球，半徑為，相距（），A帶電荷量，B帶電荷量，A、B相互作用力大小為F，則（

BC

）A、當A、B相距為2L時，作用力變?yōu)锽、當A、B兩球相互接觸后再放回原位置，相互作用力將增大C、A、B兩球電荷量分別變?yōu)樵瓉淼暮?倍，則作用力變?yōu)?FD、若兩球靠得非常近，則作用力將無限增大10、A、B兩個帶同種電荷的絕緣金屬小球，半徑為，球心相距，A帶電荷量

，B帶電荷量，則A、B間相互作用力為（

D

）A、等于

B、等于C、大于

D、小于11.兩個相同的金屬小球，帶電量之比為1∶７，相距為r,兩者相互接觸后再放回原來的位置上，則它們間的庫侖力可能為原來的CDA.４／７B.３／７C.９／７D.１６／７12.三個相同的金屬球，原來有兩個小球帶電量相等，相互間的引力為F，用第三個不帶電的小球，依次接觸兩個帶電球后再移走，則原來兩個帶電小球之間的相互吸引力變?yōu)镃A.Ｆ／２B.Ｆ／４C.Ｆ／８D.３Ｆ／８13、6.將一定電量Q分為q和(Q－q)，在距離一定時，其相互作用力最大，則q值應(yīng)為(A)A.B.C.D.14.如圖所示，原來不帶電的絕緣金屬導(dǎo)體MN，在其兩端下面都懸掛著金屬驗電箔；若使帶負電的絕緣金屬球A靠近導(dǎo)體的M端，可能看到的現(xiàn)象是CA.只有M端驗電箔張開B.只有N端驗電箔張開C.兩端的驗電箔都張開D.兩端的驗電箔都不張開15.絕緣細線上端固定，下端懸掛一輕質(zhì)小球a,a的表面鍍有鋁膜.在a的近旁有一絕緣金屬球b,開始時a、b都不帶電，如圖所示.現(xiàn)使b帶電，則DA.ab之間不發(fā)生相互作用B.b將吸引a,吸在一起不分開C.b立即把a排斥開D.b先吸引a,接觸后又把a排斥開圖14—1圖14—1—6A.甲圖中兩球一定帶異種電荷B.乙圖中兩球一定帶同種電荷C.甲圖中至少有一個帶電D.乙圖中兩球至少有一個帶電17.有A、B、C三個用絕緣柱支持的相同導(dǎo)體球，A帶正電，B和C不帶電，討論用什么辦法能使：(1)B、C都帶正電；(2)B、C都帶負電；(3)B、C帶等量異種電荷.(1)接觸起電（2）分別感應(yīng)，接地（3）B、C接觸感應(yīng)，再分開18.有一彈簧原長為L0，兩端固定絕緣小球上帶同種電荷，電量都為q0，由于靜電斥力使彈簧伸長了L，如圖所示，如果兩球的電量均減為原來的一半，那么，彈簧比原長伸長了(C)A.B.小于C.大于D.12.如圖所示，用兩根絲線掛著兩個質(zhì)量相同的小球M、N，此時上下絲線的受力分別為TM和TN，如果使M球帶正電，N球帶負電，上下線受到的力分別為、，則(BC)A.TM＜B.TN＞C.TM=D.TN＜圖14—1—720.真空中固定著A、B兩個帶負電的點電荷，它們間的距離為10ｃｍ，現(xiàn)將另一個點電荷C，放到A、B連線上距A2ｃｍ處，則C恰好處于平衡狀態(tài)，則A、B兩個點電荷電量之比QA∶ＱＢ＝1圖14—1—721.如圖14—1—7所示，一個掛在絲線下端的帶正電的小球B，靜止在圖示位置；若固定的帶正電的小球A電量為Q，B球的質(zhì)量為m，帶電量為q，θ=30°，A和B在同一水平線上，整