(文)1.1电荷库仑定律第一课时导学案(一).doc

高二物理选修1-1导学案
课题：1.1电荷库仑定律（一）
设计人：包翠霞审核人：于孟娟课型：新授课课时：1课2009年9月5日[学习目标]
1、了解正、负电荷；
2、知道物体带电的三种方式及其实质；
3、掌握电荷守恒定律并能解答问题；
4、了解元电荷的含义。

【自主导学】
1.两种电荷：
(1)物体带电：物体有了的性质，表明它带了电，或者说有了电荷。

(2)两种电荷
①正电荷：丝绸摩擦过的叫做正电荷。

②负电荷：毛皮摩擦过的叫做负电荷。

(3)自由电子和离子：金属中离原子核最远的往往会脱离的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做；失去电子的原子便成为带电的离子，简称；得到电子的原子便成为带电的离子，简称。

(4)电荷间的相互作用规律：
同种电荷相互，异种电荷相互。

2.物体带电的三种方式：
(1)摩擦起电：
互相摩擦的物体因而发生了，一些束缚力差的电子，于是原来电中性的物体由于得到电子而带电，失去电子的物体则带电。

如：
毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒从而带负电，则毛皮带电；
丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒从而带正电，则丝绸带电。

例1、毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带什么电荷，为什么?
A.毛皮带正电，因为毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上;
B.毛皮带负电，因为毛皮上的一些负电荷转移到了橡胶棒上;
C.毛皮带正电，因为橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上.
D.毛皮带负电，因为橡胶棒上的一些负电荷转移到了毛皮上;
(2)感应起电:
当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会或带电体，使导体靠近带电体的一端带，远离的一端带，这种现象叫做静电感应。

利用静电感应使金属导体带电的过程叫做选修1-1第一章/感应起电.swf。

如图所示：
①将带正电荷的球C移近导体A时，
A、B上的金属箔将张开。

+ A B C
A
②感应起电有严格的操作步骤：
1.使带电体C靠近相互接触的两导体A、B；
2.保持C不动，用绝缘工具分开A、B；
3.移走C，则A带电，B带电。

思考：若先移开C，再分开A、B，那么后来A、B带电情况如何？
规律:近端感应电荷、远端感应电荷(近异远同)
例2
当一个金属球A靠近验电器上的金属小球
B时，验电器中金属箔片的张角减小，则
A.金属球A可能不带电
B.金属球A一定带正电
C.金属球A可能带负电
D.金属球A一定带负电
(3)接触带电:
①一个物体带电时，电荷之间会相互排斥，如果接触另一个导体，电荷会到这个导体上，使这个导体也带电，这种方式称为选修1-1第一章/验电器原理-接触起电.swf。

注意：接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触后把剩余电荷量平分！
例3、导体A带5Q的正电荷，另一完全相同的导体B带Q的负电荷，将两导体接触后再分开，则B导体的带电量为( )
A.-Q
B.Q
C.2Q
D.4Q
(4)物体带电的实质:
无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷,使电荷发生，并不是创造电荷.
二、电荷守恒定律:
1.内容：
电荷既不能，也不能，只能从一个物体到另一个物体，或者从物体的一部分到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量，这个结论叫做电荷守恒定律。

2.另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是的。

3.注意：
(1)电荷守恒定律是自然界最基本的守恒定律之一；
(2)两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是；
(3)起电过程实质是物体中正、负电荷的和现象；
(4)电荷的中和现象实质是正、负电荷的过程，但在分离、转移、结合等过程中电荷的总量。

A B
4.电荷量(Q或q)
表示电荷的多少。

单位为，用符号表示。

5.元电荷:
(1)电子所带的电荷是电荷量，人们把这个最小电荷量叫做，用表示，e= ，由美国的密立根通过油滴实验测得。

(2)对元电荷的理解：
a.电荷量不能连续变化,因为最小的电荷量为e=1.60 ×10-19C ,
所有带电体的电荷量均为e的整数倍。

b.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等，但不能说它们是元电荷.
例4、下列说法中正确的是( )
A.电子和质子都是元电荷;
B. 一个带电体的电荷量为205.5倍的元电荷;
C. 元电荷是最小的带电单位;
D. 元电荷没有正、负之分.
【课堂反思总结】
1.两种电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷叫做电荷、毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫做电荷.
2.物体带电的三种方式: ; ; .
3.带电的实质：
4.电荷守恒定律：
电荷既不能，也不能，只能从转移到，或者从物体的转移到，在转移的过程中，保持不变，这个结论叫做电荷守恒定律。

5.元电荷： 1e= C，密立根通过油滴实验测得。

你还学到了哪些？
【课堂练习】
1、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是：
A、把质子或电子叫元电荷．
B、1.60×10-19C的电量叫元电荷．
C、电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷．
D、质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷．
2、有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A 带正电，则：
A． B、C球均带负电;
B． B球带负电，C球带正电;
C． B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电;
D． B、C球都不带电.
3、如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置．用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷 __________ ．若手的接触点改在A端，情况又如何___________ 。

4、绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜．在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b都不带电，如图所示．现使b带电，则
A、a、b之间不发生相互作用
B、b将吸引a，吸住后不放开
C、b立即把a排斥开
D、b先吸引a，接触后又把a排斥开
【典型例题】
【例1】关于点电荷的说法，正确的是 ( )
A 、只有体积很小的带电体，才能作为点电荷
B 、体积很大的带电体一定不能看作点电荷
C 、点电荷一定是电量很小的电荷
D 、体积很大的带电体只要距离满足一定条件也可以看成点电荷
【解析】库伦定律中所要求的点电荷，并非是指带电体的本身的大小，而是指带电体之间的距离比带电体自身的线度的大小大的多，以至电体的形状和大小对相互作用力影响可以忽略。

所以本题答案：D
【例2】两个点电荷相距为r ，相互作用力为F ，则（ ）
A 、电荷量不变，距离加倍时，作用力变为F/4
B 、其中一个点电荷的电荷量和两点电荷之间的距离都减半时，作用力不变
C 、每个点电荷的电荷量和两个点电荷间的距离都增加相同的倍数时，作用力不变
D 、将其中一个点电荷的电荷量取走一部分给另一个点电荷，两者的距离不变，作用力可能不变
【解析】根据库伦定律的计算公式2
21r
Q Q k F =，可知本题的答案为ACD 【例3】真空中有三个同种的点电荷，它们固定在一条直线上，如图所示，它们的电荷量均为4.0×10－12C ，求Q 2受到静电力的大小和方向。

【解析】由库仑定律可知Q 2受到Q 1的静电力为斥力，方向水平向右，受到Q 3的库伦斥力方向向左。

它受到的静电力是这两个力的合力，设向右为正方向
()
()N r r kQ r Q Q k r Q Q k
F 112
22
1292
221
222
2322
121101.1)2.0(11.01100.4100.911--⨯=⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡-=⨯⨯⨯=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-=-= 方向向右。

【基础练习】 一、 选择题
1、A 、B 、C 三个塑料小球，A 和B ，B 和C ，C 和A 间都是相互吸引,如果A 带正电则( C)
A 、.
B 、
C 球均带负电
B 、B 球带负电，
C 球带正电
C 、B 、C 球中必有一个带负电，而另一个不带电
D、B、C球都不带电
2、库仑定律的适用范围是（ CD ）
A、真空中两个带电球体间的相互作用
B、真空中任意带电体间的相互作用
C、真空中两个点电荷间的相互作用
D、真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离，则可应用库仑定律
3、下述说法正确的是（ BC ）
A．元电荷就是质子
B．物体所带的电量只能是某些值。

C．元电荷是带电物体电量的最小值
D．由库仑定律F=k
22
1 r q
q可知，当两电荷间距离r→0时，F→∞
4、把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一小段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是：（ C ）
A．A和B原来带有等量异种电荷
B．A和B原来带有同种电荷
C．A和B原来带有异种不等量电荷
D．A原来带电，而B原来不带电
5、带负电的粒子以不同的速度v0从A点分别射出，在O点处有一个固定的正点电荷，已知v0⊥OA，粒子的重力可忽略不计，其中有一些粒子可以绕O点做圆周运动，那么这些做圆周运动的粒子（ D）
A．一定具有相同的动能
B．一定具有相同的电量
C．如果它们的动能相同，那么它们的荷质比一定相同
D．如果它们的电量相同，那么它们动能一定相同
6、真空中两个点电荷Q
1、Q
2
，距离为R，当Q
1
增大到2倍时，Q
2
减为原来的1/3，而
距离增大到原来的3倍，电荷间的库仑力变为原来的：（ D ）
A、4/9
B、4/27
C、8/27
D、2/27
二、填空题
7、库仑定律公式中静电力常数k的大小为_______________．在国际单位制中k
的单位是________．在真空中两个1C的点电荷相距1m时的相互作用力．N·m2
／C2
8、真空中有两个点电荷A、B．其带电量q A=2q B，当二者相距0.01m时，相互作用力为1.8×10-2N，则其带电量分别为q A=__2×108_C____，q B=1×108_C______．
9、历史上在，最早测出电子电荷的精确数值的科学家是，其实验的
基本原理是使带电液滴在匀强电场中受到的电场力恰好等于油滴的重力，即qE = mg，用实验的方法测出m和E，就能计算出油滴所带的电量，发现这些电量都等于的整数倍，这个实验进一步证实了的存在，揭示了电荷的性。

三、计算题
10、在真空中有两个相距0.18m的点电荷，Q
1
电量为十1.8×10-12C。

两个点电荷
间的静电力F=1.0×10-12N，求Q
2
所带的电量？
2.0×10-12C
11、氢原子由一个质子（原子核）和一个核外电子组成。

电子质量m e= 9.1×10-31kg，
质子质量m p= 1.67×10-27kg，电子和原子核所带电荷量都等于e=
1.6×10-19C。

电子绕核旋转的轨道半径r= 5.3×10-11m。

试求：
（1）电子所受静电引力是万有引力的多少倍？
（2）电子绕核旋转的周期和线速度各是多少？
12、如图所示，在光滑绝缘水平面上固定质量相等的三个带电小球（可视为点电荷）a、b、c三球共线，若释放a球，其初始加速度为1m/s2，方向向左；若释放c球，其初始加速度为3m/s2，方向向右；若释放b球，则b球的初始加速度的大小是多少？方向如何？
2m/s2，方向向左
13、如图所示，把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为4×10-8C的小球B靠近它，当两小球在同一高度时且相距3cm，丝线与坚直方向夹角为45︒,求此时小球B受到库仑力及小球A带的电量。

解析：丝线为什么能与竖直方向成45︒角，此时小球处
于什么状态，根据题给的条件，可知小球A处于平衡状态，
分析小球A受力情况如图5所示。

mg:小球A的重力。

T:丝
线的张力。

F:小球B对小球A的静电力。

三个力的合力为零。

F=mg tg45︒=0.2×10-3×10×1=2×10-3N。

题中小球A，B都视为点电荷，它们之间相互吸引，其
作用力大小F K
q q
r
A B =
⋅
2
∴
C
10
5.0
10
4
10
0.9
)
10
3(
10
2
45
tg8
8
9
2
2
3
2
-
-
-
-
⨯
=
⨯
⨯
⨯
⨯
⨯
⨯
=
=
⋅
A
B
A q
mg
r
q
q
Kο
小球B受到库仑力与小球A受到库仑力为作用力和反作用力，所以小球B受到的库仑力大小为2×10-3N。

小球A与小球B相互吸引，B带正电，小球A带负电，所以q
A
=-0.5×10-8C
【能力提升】
一、选择题
1、真空中两个点电荷Q 1、Q 2，距离为R ，当Q 1增大到2倍时，Q 2减为原来的1/3，而距离增大到原来的3倍，电荷间的库仑力变为原来的：（ D ）
A 、4/9
B 、4/27
C 、8/27
D 、2/27
2、如图所示，有大小相同的A 、B 、C 三个金属球，A 、B 带等量异种电荷，中间连接一个轻质绝缘的弹簧，放在光滑的绝缘水平面上，平衡时弹簧压缩量为X 0，现将不带电的C 球和A 球接触一下，然后拿走，则产生新平衡时弹簧的压缩量X 为（C ）
A 。

X =21X 0
B ．X ＞21
X 0
C ．X ＜21X 0
D ．X =X 0 二、填空题
3、真空中A 、B 两个点电荷，相距L ，质量分别为m 和2m ，它们由静止开始运动（不记重力）开始时，A 的加速度为a ,经过一段时间B 的加速度为a ,速率为V ， 那么这时两点电荷相距 ，A 点电荷的速率为 ，它们相遇时离A 电荷出发点的距离是 。

2/2L 、2V 、32L
三、计算题
4、如图所示，两个相同小气球带等量电荷（可看作点电荷），两气球相距为L 0，细线间夹角为θ，悬挂物体的质量为m ，气球悬浮在空中不动，求气球的带电量。

第一节 电荷 库仑定律导学案二。