高二物理暑期辅导班 课题十二 电荷及其守恒定律 库仑

课题十二电荷及其守恒定律库仑定律
【学习目标】
1. 了解摩擦起电和感应起电；知道元电荷的概念；理解电荷守恒定律.
2. 理解库仑定律；知道静电力常量；会用库仑定律进行有关的计算.
3. 了解点电荷的概念
【几个概念】
三种带电方式：
三种使物体带电的方法
任务：经历摩擦起电和感应起电的实验过程，知道三种使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电本质。

（1）摩擦起电
1．摩擦起电：用使物体带电叫摩擦起电。

2．摩擦起电的微观解释
①原子的核式结构
任何物体都是由原子构成的，而原子由带正电的和带负电的所组成，电子绕着原子核运动。

②摩擦起电的原因：
在通常情况下，原子核带的正电荷数跟核外电子带的负电荷数，原子不显电性，所以整个物体是中性的，由原子组成的物体也呈中性。

但不同物质的原子核束缚电子的本领不同，当两个物体相互摩擦时，原子核束缚电子的本领弱的物体，容易失去电子，它的一些电子就会转移到另一个物体上，失去电子而带正电，原子核束缚电子的本领强的，容易得到电子，而带负电。

用丝绸摩擦过的玻璃棒电子，带电；丝绸电子，带电。

用毛皮摩擦过的橡胶棒电子，带电；毛皮电子，带电。

③摩擦起电的实质：。

④摩擦起电的结果：两个相互摩擦的物体带上了。

（2）感应起电
1．观察演示：（参见课本图1．1－1）：把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A，B。

可以看到A，B上的金属箔了，表示A，B都带上了。

如果先把C移走，A和B上的金属箔．如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B金属箔仍，说明A和B仍带有电荷；如果再让A和B接触，A和B上的金属箔，他们就不再带电．这说明A和B分开后所带的是电荷，重新接触后等量异种电荷发生。

2．静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象。

3．感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。

4．静电感应的原因
本质原因：把带电的球C移近金属导体A和B时，由于，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了。

感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分。

（3）接触带电
1．用方法也可以使物体带电。

（4）三种使物体带电的方法的共同规律
通过对三种起电方式本质的分析，它们的共同规律是什么？
答：
电荷守恒定律：
点电荷：
元电荷：3．元电荷：电子或质子所带的电荷量，用e 表示，e = 。

所有带电体的电荷量或者等于e ，或者等于e 的整数倍。

就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。

比荷：．比荷：电子的电荷量e 和电子的质量m e 的比值,为C/kg 。

库仑定律：
【方法探究】
【例1】关于点电荷的概念，下列说法中正确的是（ ）
A. 当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看成点电荷
B. 只有体积很小的带电体才可以看成点电荷
C. 体积很大的带电体一定不能看成点电荷
D. 对于任何带电体，总可以把它看成电荷全部集中在球心的点电荷
【例2】关于库仑定律的公式221r
Q Q k F ，下列说法中正确的是：（ ） A 当真空中的两个点电荷间的距离r →∞时，它们之间的静电力F →0
B 当真空中的两个点电荷间的距离r →0时，它们之间的静电力F →∞
C 当两个点电荷之间的距离r →∞时，库仑定律的公式就不适用了
D 当两个点电荷之间的距离r →0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了
【同步练习】两个相同的带电导体小球所带电荷量的比值为1∶3，相距为r 时相互作用的库仑力的大小为F ，今使两小球接触后再分开放到相距为2r 处，则此时库仑力的大小为：
A.F 121
B.F 61
C.F 41
D.F 3
1【例3】如图所示，在真空中有两个固定的点电荷A 、B 相距为l,电荷量分别为+4Q 和-Q.（1） 将另一个点电荷C 放在哪个位置，可以使它在库仑力作用下保持静止？
（2） 若在A 、B 两处的点电荷都不固定，现在要求这三个点电荷都能保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？
【同步练习】如图所示,三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3的距离为q1与q2的距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比q1：q2：q3为多少？
例4如图示，一光滑绝缘导轨，与水平方向成45°角，两个质量均为m、电荷量均为Q的带同种电荷的小球从等高处由静止沿导轨下滑(导轨足够长)．求：
(1)两个小球间距离为何值时，两球速度达到最大值？
(2)以后小球做何种形式的运动？
【同步练习】如图示，绝缘水平面上静止着两个质量均为m，电荷量均为＋Q的物体A和B(A、B均可视为质点)，它们之间的距离为r，与水平面间的动摩擦因数均为μ.求：
(1)A受到的静摩擦力；
(2)如果将A的电荷量增至＋4Q，则两物体将开始运动．当它们的加速度第一次为零时，A、B同时运动了多远的距离？
【基础回扣】
1. 自然界中只存在电荷和电荷，同种电荷互相，异种电荷互相 .
2. 使物体带电的方法有三种：、、，其本质都是电荷的 .
3. 电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中电荷的总量 .
4. 元电荷：迄今为止，科学实验发现的电荷量就是电子所带的电荷量，即元电荷电
荷量e= .实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e 的 倍，电荷量e 的数值最早是由美国物理学家 测得的.
5. 电子的比荷： 电子的 与电子的 之比.
6. 库仑定律： 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成 ，与它们距离的二次方成 ，作用力的方向在它们的连线上，公式为 ，国际单位制中，静电力常量k= .库仑定律的适用条件是 。

【效果评估】
1．关于库仑定律，下列说法正确的是( )
A ．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体
B ．根据F ＝k q 1q 2r
2，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大 C ．若点电荷q 1的电荷量大于q 2的电荷量，则q 1对q 2的静电力大于q 2对q 1的静电力
D ．库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律
2.带电微粒所带的电荷量的值不可能的是下列的：（ ）
A.2.4×10-19C
B.－6.4×10-19C
C.－1.6×10-19C
D.4×10-17C
3.如图所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A 、B ，上下两根细线中的拉力分别为F A 、
F B ，现在使A 、B 带同种电荷，此时，上下细绳受力分别为F /A 、F /B ，则A.F /A ＝F A 、F /B >F B ； B.F /A ＝F A 、F /B < F B ；
C.F /A < F A 、F /B > F B ；
D.F /A > F A 、F /B > F B ；
4.如图两根丝线悬挂在同一点的带电小球受静电斥力而互相分开，两球悬线和竖直方向的夹角分别为α和β，且α＞β，这是因为： （ ）
A.B 球带的电量比A 球多
B.A 球受到的静电斥力比B 球大
C.A 球的质量比B 球小
D.以上说法均有可能
5.有三个完全相同的金属小球A 、B 、C ，A 球带电量为7Q ，B 球带电量为-Q ，C 球不带电。

把A 、B 固定起来，然后让C 球反复与A 、B 球接触，最后移去C 球。

试问：最后A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍？
【困惑反思】 B A。