高中物理 1.1 電荷 庫侖定律學(xué)案 新人教版選修1-1

1、 1.1 電荷 庫侖定律學(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.2.知道摩擦起電、感應(yīng)起電的本質(zhì)，知道電荷守恒定律.3.理解庫侖定律的含義及表達(dá)式、適用條件，會用庫侖定律進(jìn)行簡單計算一、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，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，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，電荷量e叫

2、做元電荷元電荷的電荷量為1.60×1019庫侖；一個電子的電荷量為1.60×1019庫侖三、庫侖定律1內(nèi)容：真空中兩個靜止點(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：Fk，式中k叫靜電力常量，其數(shù)值為k9.0×109N·m2/C2.3點(diǎn)電荷：是指沒有大小的帶電體，是一種理想化的物理模型，實(shí)際上并不存在.一、電荷問題設(shè)計1在北方的冬天，如果天氣干燥，我們會聽到“噼啪”聲，還會看到電火花；當(dāng)我們用手去拉車門或把手時也會有觸電的感覺，這種現(xiàn)象我們叫靜電現(xiàn)象閱讀教材并回答靜電現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的

3、？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)電荷用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷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)是電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，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：把電荷移近不帶電的導(dǎo)體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做

4、感應(yīng)起電在這個過程中，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：Q或q，單位：庫侖，單位的符號：C.二、電荷守恒定律問題設(shè)計我們要使一個導(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1三種起電過程都沒有創(chuàng)造電荷，也沒有消滅電荷本質(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(1)“電中性”、“中和”的本質(zhì)：電中性的物體是有電荷存在的，

5、只是代數(shù)和為零，對外不顯電性；電荷的中和是指電荷的種類、數(shù)量達(dá)到異號、等量時，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、庫侖定律問題設(shè)計請同學(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、P3三個位置時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，說明兩帶電小球間的作用力跟小球間的距離有關(guān)要點(diǎn)提煉1對點(diǎn)電荷的理解(1)“點(diǎn)電荷”指的是一種沒有大小的帶電體(2)看成點(diǎn)電荷

6、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相互作用力的影響可以忽略不計，這樣的帶電體就可以看成點(diǎn)電荷2對庫侖定律的理解(1)內(nèi)容：真空中兩個靜止點(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：Fk.(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：k9.0×109 N·m2/C2.物理意義：真空中兩個相距為1 m、電荷量都為1 C的點(diǎn)電荷之間的相互作用力為9.0×109 N.說明靜電力具

7、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Fk，當(dāng)r0時，則庫侖力F，這種認(rèn)識對嗎？為什么？(“”表示“趨向于”，“”表示“無窮大”)答案這種認(rèn)識是錯誤的因?yàn)楫?dāng)r0時，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，根本不會出現(xiàn)r0的情況，也就是說當(dāng)r0時，電荷已不能再看成是點(diǎn)電荷，所以違背了庫侖定律的適用條件一、對“起電”方式的理解例1M和N是兩個原來都不帶電的物體，它們互相摩擦后，M帶正電荷下列判斷正確的是()A在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷B摩擦的過程中電子從M轉(zhuǎn)移到NCM在摩擦過程中創(chuàng)造了正電荷DN在摩擦過程中失去電子解析物體內(nèi)部既有正電荷又有負(fù)電

8、荷，正負(fù)電荷數(shù)量相等，物體看起來不帶電，故A錯；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，下列說法中正確的是()圖1A兩端的感應(yīng)電荷越來越多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的電子，當(dāng)它向帶負(fù)電的球P慢慢靠近時，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

9、等答案ACD二、對庫侖定律的理解和應(yīng)用例3對于庫侖定律的理解錯誤的是()A庫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，可用庫侖定律計算它們間的靜電力C在干燥空氣中的兩個點(diǎn)電荷間的靜電力可用庫侖定律計算D相互作用的兩個點(diǎn)電荷，不論它們的電荷量是否相同，它們各自所受的庫侖力大小一定相等解析由庫侖定律可知A、C、D正確，當(dāng)半徑為r的兩個帶電小球相距為r時，不能看成點(diǎn)電荷，故B選項(xiàng)錯答案B例4真空中兩個點(diǎn)電荷Q1、Q2，距離為R，當(dāng)Q1增大到2倍時，Q2減為原來的，而距離增大到原來的3倍，電荷間的庫侖力變?yōu)樵瓉淼?)A. B.C. D.解析由庫侖定律公式Fk可得：F1k，F(xiàn)2k，D

10、選項(xiàng)正確答案D1(對起電方式的理解)關(guān)于摩擦起電與感應(yīng)起電，以下說法正確的是()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不論是摩擦起電還是感應(yīng)起電，都是電荷的轉(zhuǎn)移D以上說法均不正確答案C解析摩擦起電是電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，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()A2.4×1019 C B6.4×1019 CC1.6×1018 C D4.0×1017 C答案A解析

11、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e1.6×1019 C，選項(xiàng)A中電荷量為e，B中電荷量為4e，C中電荷量為10e，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(對庫侖定律的理解)關(guān)于庫侖定律的公式Fk，下列說法中正確的是()A當(dāng)真空中兩個電荷間距離r時，它們間的靜電力F0B當(dāng)真空中兩個電荷間距離r0時，它們間的靜電力FC當(dāng)真空中兩個電荷間的距離r時，庫侖定律的公式就不適用了D當(dāng)真空中兩個電荷間的距離r0時，電荷不能看成是點(diǎn)電荷，庫侖定律的公式就不適用了答案AD4(庫侖定律的應(yīng)用)點(diǎn)電荷A、B固定在真空中，所帶電荷量均為q，若此時它們之間的庫侖