高中物理人教版选修1-1(课件)第一章 电场 电流 1

知识脉络
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对电荷的认识 电荷守恒定律
[先填空]
1．人类对电现象的初步探究 (1)各种 静电 现象引起学者们的关注和研究． (2)富兰克林证明了天电和 摩擦 产生的电是相同的．
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2．两种电荷及相互作用 (1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷，即 正 电荷和负 电荷．毛皮摩擦 过的橡胶棒带 负 电荷；丝绸摩擦过的玻璃棒带正 电荷． (2)电荷间的作用规律：同种电荷相互 排斥 ，异种电荷相互吸引 ．
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6．元电荷 电子或质子所带电荷量为 e＝ 1.6×10－19 C．实验表明：任何带电体所带的 电荷量要么等于 e，要么是 e 的整数倍． 7．电荷守恒定律 电荷既不能 创生 ，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．在转移的过程中，电荷的总量 不变 ．
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4．起电的实质 (1)物质的微观电结构． 物质的原子是由带 正电 的原子核和带 负电 的电子组成，整个原子对外 表现为中性． (2)起电的实质：原子核外 电子 的转移形成的． 5．电荷量 (1)定义：电荷的多少 叫做电荷量，符号：Q(或 q)． (2)单位：在国际单位制中单位为 库仑 ，简称库 ，符号是 C.
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[后思考] 1．有的同学认为元电荷就是点电荷，你认为这种说法对吗？你是怎样认为
的？ 【提示】 这种说法不对． (1)到目前为止，科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量． 实验指出，所有带电物体的电荷量要么等于 e，要么是 e 的整数倍．因此，
电荷量 e 叫做元电荷． (2)点电荷是一种理想化的物理模型．当带电体的形状、大小及电荷分布状
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5．静电力具有力的共性，如遵守牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则． 6．研究微观带电粒子的相互作用时，经常忽略万有引力．(因其万有引力比 起静电力来非常非常小)
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4．真空中有甲、乙两个点电荷，相距为 r，它们间的静电力为 F.若甲的电
荷量变为原来的 2 倍，乙的电荷量变为原来的13，距离变为 2r，则它们之间的静 电力变为( )
由 F2＝F1 得：Rr ＝2. 【答案】 (1)4 (2)1/9 (3)2
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1点电荷不同于元电荷：元电荷是一个电子或质子所带电荷量的绝对值， 而点电荷与力学中质点相似，是在研究复杂问题时引入的一种理想化模型 2 库仑力与力学中的重力一样也是按性质分类的力，在受力分析时要注意库仑力 产生的条件和大小.
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3．对元电荷的认识 (1)一个电子、一个质子或一个正电子所带的电荷量都是 e，所有带电体的电 荷量或者等于 e，或者是 e 的整数倍． (2)元电荷既不是电子，也不是质子，只是一个电荷量．因为物体的带电荷 量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示，如电子的带电荷量为－e， 即表示电子的带电荷量为－1.60×10－19C.
知
识
点
1
学
业
分
层
一、电荷 库仑定律
测 评
知 识 点
2
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学习目标 1.知道两种电荷及其相互作用，电荷量 的概念，了解三种带电方式．(重点) 2．知道元电荷、点电荷的概念，理解 电荷守恒定律．(难点) 3．理解库仑定律的含义及其表达式、 适用条件．(重点) 4．学会应用库仑定律进行简单的计 算．(重点、难点)
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【解析】 玻璃棒与丝绸摩擦后会失去电子因而带正电，但玻璃棒与其他 物体摩擦后不一定总是失去电子，因而不能确定其电性，同理也无法确定橡胶 棒的电性，故 A 错；并不是任意两个物体间摩擦时都能起电，故 B 错；物体如 果原来带正电，得到电子后，可能带正电也可能带负电，故 C 错；根据电荷守 恒定律可知 D 对，故正确答案为 D.
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5．对于真空中静止的两个点电荷【导学号：33810002】 (1)保持两个点电荷的距离不变，若把每个点电荷的电荷量都增加为原来的 2 倍，那么它们之间的相互作用力变为原来的____倍． (2)保持两个点电荷的电荷量不变，将距离增为原来的 3 倍，那么它们之间 的相互作用力变为原来的________倍． (3)保持其中一个点电荷的电荷量不变，另一个点电荷的电荷量变为原来的 4 倍，为保持相互作用力不变，则它们之间的距离应变为原来的________倍．
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3．库仑定律的适用条件：① 真空 ；② 点电荷 ． 4．点电荷：是指没有 大小 的带电体，是一种理想化的模型．
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[再判断] (1)库仑定律适用于真空中的点电荷．( √ ) (2)点电荷是理想化模型，实际并不存在．( √ ) (3)只有很小的电荷才能看成点电荷．( × )
【答案】 D
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2．在感应起电中带负电物体靠近带绝缘底座的导体时，如图 1-1-2 所示 M 处将( )
A．带正电 C．不带电
图 1-1-2 B．带负电 D．以上答案均有可能
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【解析】 由同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引可知，导体中的负电 荷被排斥到 M 处，所以选项 B 正确．
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2．检验物体是否带电可用验电器 (1)利用接触带电：使待检验物体与验电器小球接触，若带电，验电器箔片 张开，若不带电，则不张开． (2)利用感应起电： 使待检验物体靠近验电器的金属小球，如果物体带电，则与金属小球与箔 片及连接它们的金属杆产生静电感应，验电器两箔片张开．这种检验方法最大 的优点是不会改变待检验物体上的带电荷量．
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4．对电荷守恒定律的理解 (1)电荷守恒定律的另一种表达：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的 代数和总是保持不变． 如接触带电时不带电物体与带电物体接触后，电荷在两物体上重新分配， 但总电荷量不变． 摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移． (2)接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触，则电荷量平分．若两导 体球带同种电荷，会把总电荷量平分；若带异种电荷，则先中和然后再把剩余 电荷量平分．
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【学习力-学习方法】
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小案例—哪个是你
忙忙叨叨，起早贪黑，
上课认真，笔记认真， 就是成绩不咋地……
小A
好像天天在玩， 上课没事儿还调皮气老师，
3F
F
A. 8
B.6
8F C. 3
2F D. 3
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【解析】 根据题目给出的条件，真空、点电荷，符合库仑定律条件，由 库仑定律公式 F＝kQr1Q2 2知：
当 Q 甲′＝2Q 甲，Q 乙′＝13Q 乙，r′＝2r 时， 1
F′＝k2Q甲 4·r32Q乙＝16kQ甲rQ2 乙＝16F. 【答案】 B
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三种起电方式的实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移，且都遵守电 荷守恒定律.
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库仑定律
[先填空] 1．库仑定律的内容： 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它们电荷量的 乘积 成正
比，跟它们距离的 二次方 成反比，作用力的方向在它们的连线上．
2．库仑定律的数学表达式是 F＝kQr1Q2 2，式中 k 叫 静电力常量 ，其数值为 9.0×109 ，其单位是 N·m2/C2 .
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3．静电力的计算公式 F＝kQr1Q2 2，式中 k 叫静电力常量，在国际单位制中， k＝9.0×109 N·m2/C2.
4．公式的适用条件 (1)仅适用于真空中两个静止的点电荷． (2)均匀带电球体可以看成电荷量集中在球心的点电荷，应用公式计算库仑 力，这时距离 r 是从球心算起．
【答案】 B
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3．(多选)下列说法中正确的是( ) 【导学号：33810001】
A．静电感应不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分 B．摩擦起电时，一个物体失去一些电子带正电，另一个物体得到这些电子 带负电 C．两个带电体接触一定等分电荷量 D．一个带电物体接触另一个不带电物体，两个物体可能带上异种电荷 【答案】 AB
况对静电力的影响可以忽略时，带电体才可看成点电荷．
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2．有人认为据 F＝kQr12Q2，当 r→0 时，F→∞，你认为对吗？ 【提示】 不对，当 r→0 时，两带电体已不能视为点电荷了．不能再应用 库仑定律来计算了．
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对库仑定律的理解 1．点电荷类似于力学中的质点，是一种物理模型，实际中并不存在． 2．一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大 小和形状确定．当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形 状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样 的带电体就可以看做点电荷．
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[再判断] 1．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．( √ ) 2．一个带电体所带的电荷量为 5.0×10－19C.( × ) 3．摩擦起电的两物体带等量异种电荷．( √ )
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[后思考] 1．有的同学说用摩擦起电的方式可以创生电荷，这样自然界中的电荷就会
越来越多，你认为这种说法对吗？电荷的存在又遵循怎样的规律呢？
【提示】 (1)摩擦起电，即电荷(电子)从一个物体转移到另一个物体．(2) 感应起电，即电荷(电子)从物体的一部分转移到另一部分．(3)接触带电．
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1．对感应起电的理解 (1)过程及现象： 取一对用绝缘支柱支持的金属导体 A、B，使它们彼此接触．起初它们不带 电，贴在它们下面的金属箔是闭合的，如图 1-1-1 甲所示． ①带正电荷的球 C 移近导体 A，可以看到 A、B 上的金属箔都张开了，这表 示 A、B 上都带了电荷，如图 1-1-1 乙所示． ②如果把 A、B 分开，然后移去 C，可以看到 A 和 B 仍带有电荷，如图 1-1-1 丙所示．
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3．使物体带电的方式 (1)摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电．两个不同物质种类的物体相互摩 擦，其中一个物体失去电子而带正电，另一个物体获得电子而带等量的负电．
(2)感应起电：把电荷移近不带电的导体，可以使导体 带电 的现象． (3)接触带电：用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体，带电物体的 净电荷的一部分就会转移到原来不带电的物体上，使原来不带电的物体带电．
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【解析】 (1)设两个点电荷的距离为 r，电荷量分别为 Q1、Q2，原来的作 用力为 F1，后来的作用力为 F2，则
F1＝kQr12Q2 F2＝k·2Qr12·2Q2 FF21＝4. (2)F1＝kQr12Q2 F2＝kQ31rQ22 FF21＝19. (3)F1＝kQr12Q2 F2＝k·4QR12Q2
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③让 A、B 接触，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了.这说明 A、B 所 带的电荷是等量的，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和．
甲
乙
丙
感应起电
图 1-1-1
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(2)感应起电的本质： 在导体 C 上的电荷作用下，导体 A、B 上的自由电荷发生定向移动，使导体 中的自由电荷由导体的 B 端移至 A 端，而引起 A 端带负电，B 端带正电，此时 若将 A、B 分离，则成为带等量异种电荷的带电体．
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1．下列关于带电现象的说法正确的是( ) 【导学号：33810000】
A．玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带 负电
B．相互摩擦的两个物体一定能起电 C．带电现象的本质是电子的转移，物体得到电子就一定显负电性，失去电 子就一定显正电性 D．自然界中的电荷总量不变
【提示】 这种说法不正确．这些电荷遵循电荷守恒定律．
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2．梳过干燥头发的塑料梳子(或尺子)能吸引轻小物体；冬春季节脱化纤衣 服时会听到“噼噼啪啪”的响声，晚上还会看到电火花；触摸带电导体球的人 头发会成爆炸式立起来…以上这些常见现象的发生都是因为物体带有电．那你 知道可以通过哪些方式使物体带电吗？