物理选修31ppt

二、元电荷的理解 【例 2】 关于元电荷的下列说法中正确的是 () A．元电荷实质上是指电子和质子本身 B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整 数倍 C．元电荷的数值通常取作 e＝1.6×10－19 C D．电荷量 e 的数值最早是由美国科学家密立 根用实验测得的
答案 BCD 解析 元电荷实际上是指电荷量，数值为 1.6×10－19 C，不要误以为元电荷是指某具体的带 电物质，如电子．元电荷是电荷量值，没有正负电 性的区别．宏观上所有带电体的电荷量一定是元电 荷的整数倍．元电荷的具体数值最早是由密立根用 油滴实验测得的，测量精度相当高.
(2)一个带电体能否看作点电荷，是相 对于具体问题而言的，不能单凭其大小和 形状确定，例如，一个半径为 10 cm 的带 电圆盘，如果考虑它和相距 10 m 处某个电 子的作用力，就完全可以把它看作点电荷， 而如果这个电子离带电圆盘只有 1 mm，那 么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带 电平面．
1.2 库仑定律
要点一 点电荷 点电荷：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 可以看作带电的点，叫做点电荷． (1)点电荷是只有电荷量，没有大小、 形状的理想化模型，类似于力学中的质点， 实际中并不存在．
2．电荷守恒定律的两种表述方式的区别是什么？ (1)两种表述：①电荷既不会创生，也不会消灭，它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，电荷的总量保持不变．② 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的．
(2)区别：第一种表述是对物体带电现象规律的总结，一个原来不带电的物体通过 某种方法可以带电，原来带电的物体也可以使它失去电性(电的中和)，但其实质是电 荷的转移，电荷的数量并没有减少．第二种表述则更具有广泛性，涵盖了包括近代物 理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律，近代物理实验发现，由一个高能光子可 以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情 况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变，即正负电子的产生和湮灭
与电荷守恒定律并不矛盾.
一、电荷基本性质的理解 【例 1】 绝缘细线上端固定，
图 1－1－3
下端悬挂一个轻质小球 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 1－1－3 所示．现使 a、b 分别带正、
负电，则(
)
A．b 将吸引 a，吸引后不放开
B．b 先吸引 a，接触后又与 a 分开
时,得出
F→∞的结论．从
数学角度这是必然的结论，但从物理的角
度分析，这一结论是错误的，其原因是，
当 r→0 时，两电荷已失去了点电荷的前提
条件，何况实际的电荷都有一定的大小和
形状，根本不会出现 r＝0 的情况，也就是
说，在 r→0 时不能再用库仑定律计算两电
荷间的相互作用力．
3．计算库仑力的大小与判断库仑力的 方向分别进行．即用公式计算库仑力的大 小时，不必将电荷 q1、q2 的正、负号代入 公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式 中计算出力的大小，力的方向根据同种电 荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可．
C．a、b 之间不发生相互作用
D．b 立即把 a 排斥开
答案 B 解析 因 a 带正电，b 带负电，异种电荷相互 吸引，轻质小球 a 将向 b 靠拢并与 b 接触．若 a、b 原来所带电荷量不相等，则当 a 与 b 接触后，两球 先中和一部分原来电荷，然后将净余的电荷重新分 配，这样就会带上同种电荷(正电或负电)，由 于同种电荷相互排斥，两球将会被排斥开．若 a、b 原来所带电荷量相等，则 a、b 接触后完全中 和而都不带电，a、b 自由分开．
图 1－1－2
1.“中性”与“中和”之间有联系吗？
“中性”和“中和”是两个完全不同的概念，“中 性”是指原子或者物体所带的正电荷和负电荷在 数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状 态．可见，任何不带电的物体，实际上其中都带有 等量的异种电荷；“中和”是指两个带等量异种电 荷的物体，相互接触时，由于正负电荷间的吸引作 用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过 程．
4．式中各量的单位要统一用国际单 位，与 k＝9.0×109 N·m2/C2 统一．
5．如果一个点电荷同时受到另外的两 个或更多的点电荷的作用力，可由静电力 叠加的原理求出合力．
6．两个点电荷间的库仑力为相互作用 力，同样满足牛顿第三定律.
1.库仑定律与万有引力定律相比有何异同点？
万有引力定律
库仑定律
只有引力
既有引力 又有斥力
不同点
天体间表现明显
微观带电 粒子
间表现明
显
都是场力
万有引力场
电场
公式
F＝Gmr1m2 2
F＝kqr1q2 2
条件
两质点之间
两点电荷 之间
通过对比我们发现，大自然尽管是多 种多样的，但也有规律可循，具有统一的 一面．规律的表达那么简捷，却揭示了自 然界中深奥的道理，这就是自然界和谐多 样的美．
同”
原因
不同物质 的原子核 对外电 子的束缚
导体中的 自由电子 受到带正 (负)电物
电荷之间 的相互排
斥
要点二接触起电的电荷分配原则 两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进
行分配，如图 1－1－2 所示． 电荷分配的原则是：两个完全相同的金属球带
同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和；带异 种电荷接触后先中和再平分．
要点二 库仑定律的理解 1．适用条件：适用于真空中的点电荷． 真空中的电荷若不是点电荷，如图 1 －2－2 所示．同种电荷时，实际距离会增 大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离 会减小，如图(b)所示．
图 1－2－2
2.
对
公
式
F
k
q1q2 r2
的
理
解
:
有
人
根
据
公
式
F
k
q1q2 r2
,设想当
r→0
高中物理选修3-1全套课件
第1章 静电场 第1节 电荷及其守恒定律
要点一三种起电方式的区别和联系
摩擦起电 感应起电 接触起电
产生 及条
件
两不同绝 缘体摩擦
时
导体靠近 带电体时
带电导体 和导体接
触时
导体两端
现象
两物体带 上等量异
种电荷
出现等量 异种电荷，
且电性与 原带电体 “近异远
导体上带 上与带电 体相同电 性的电荷