凤凰新学案·高中物理 选修3-1 (教师用书)全国教育版e
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高中物理选修 3-1全册学案目录1.1《电荷及电荷守恒》学案1.2《库仑定律》学案1.3《电场强度》学案1.4《电势能和电势》学案1.5《电势差》学案1.6《电势差与电场强度的关系》学案1.7《静电现象的应用》学案1.8《电容器和电容》学案1.9《带电粒子在电场中的运动》学案2.1《电源和电流》学案2.1《电源和电流》教案2.2《电动势》学案2.3《欧姆定律》学案2.4《串联电路和并联电路》学案2.5《焦耳定律》学案2.6《电阻定律》学案2.7《闭合电路的欧姆定律》学案2.8《多用电表》学案2.9《实验测定电池的电动势和内阻》学案2.10《逻辑电路》学案3.1《磁现象和磁场》学案3.2《磁感应强度》学案3.3《几种常见的磁场》学案3.4《磁场对通电导线的作用力》学案3.5《磁场对运动电荷的作用力》学案3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》学案电荷及守恒定律学案课前预习学案一、预习目标认识电荷，知道电荷守恒定律，了解点电荷、元电荷二、预习内容【问题 1】自然界存在几种电荷，它们之间的相互作用如何？【问题 2】摩擦可以产生静电，你能找出一两件通过摩擦带上电的物体吗？说说它们分别带的是正电还是负电？【问题 3】电荷的多少叫做电荷量，用表示。
在国际单位制中，电荷量的单位是，简称，用符号表示。
元电荷 e=【问题 4】甲、乙两同学各拿一带电小球做实验，不小心两小球接触了一下，结果两小球都没电了！电荷哪里去了呢？消失了？你能帮他们解释一下原因吗？【问题 5】想一想，在什么情况下带电体可以看成点电荷呢？三、提出疑惑课内探究学一、学习目标1．认识电荷，了解点电荷、元电荷、感应起电。
2．知道电荷守恒定律。
3．探究点电荷的相互作用规律，知道库仑定律二、学习过程【问题 1】①请你自制一个简易验电器。
器材准备：一小段金属丝，两条长约 2cm、宽约 4mm 的金属箔，一个带有塑料瓶盖的透明玻璃瓶。
②摩擦过的物体一定会带电吗？摩擦身边的物体，并用做好的验电器判定它们在摩擦后是否都带上了电。
2017-2018学年高中物理选修3-1教师用书：第1章 9 带电
9 带电粒子在电场中的运动[先填空]1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远远小于静电力，可以忽略不计．2．带电粒子加速问题的处理方法： (1)利用动能定理分析．初速度为零的带电粒子，经过电势差为U 的电场加速后，qU ＝12mv 2，则v ＝2qUm.(2)在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析． [再判断]1．基本带电粒子在电场中不受重力．(×)2．带电粒子仅在电场力作用下运动时，动能一定增加．(×)3．带电粒子在电容器两板间加速时，若电压不变，增大板间距离时，并不改变粒子末速度大小，但改变运动时间．(√)[后思考]动能定理是分析带电粒子在电场中加速常用的方法，试想该方法适用于非匀强电场吗？【提示】 适用，由于W ＝qU 既适用于匀强电场又适用于非匀强电场，故qU ＝12mv 2－12mv 2适用于任何电场．[合作探讨]如图191所示，平行板电容器两板间电压为U .板间距离为d .一质量为m ，带电量为q 的正离子在左板附近由静止释放．图191探讨1：正离子在两板间做什么规律的运动？加速度多大？【提示】 正离子在两板间做初速度为零的匀加速直线运动．加速度a ＝qU dm. 探讨2：正离子到达负极板时的速度多大？ 【提示】 由qU ＝12mv 2可得v ＝2qUm.[核心点击]1．电场中的带电粒子的分类 (1)带电的基本粒子：如电子、质子、α粒子、正离子、负离子等，这些粒子所受重力和电场力相比要小得多，除非有特别的说明或明确的标示，一般都不考虑重力(但并不能忽略质量)．(2)带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等，除非有特别的说明或明确的标示，一般都要考虑重力．某些带电体是否考虑重力，要根据题目说明或运动状态来判定．2．解决带电粒子在电场中加速时的基本思路1．如图192所示，在P 板附近有一电子由静止开始向Q 板运动．已知两极板间电势差为U ，板间距为d .电子质量为m ，电荷量为e .则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是( )【导学号：34522018】图192A ．若将板间距d 增大一倍，则电子到达Q 板的速率保持不变B ．若将板间距d 增大一倍，则电子到达Q 板的速率也增大一倍C ．若将两极板间电势差U 增大一倍，则电子到达Q 板的时间保持不变D ．若将两极板间电势差U 增大一倍，则电子到达Q 板的时间减为一半 【解析】 由动能定理有12mv 2＝eU ，得v ＝2eUm，可见电子到达Q 板的速率与板间距离d 无关，故A 项对、B 项错．两极板间为匀强电场E ＝U d ，电子的加速度a ＝eU md，由运动学公式d ＝12at 2得t ＝2d a ＝2md2eU，若两极板间电势差增大一倍，则电子到达Q 板时间减为原来的22，故C 、D 项都错． 【答案】 A2．在如图193所示平行板电容器A 、B 两板上加上如图194所示的交变电压，开始B 板的电势比A 板高，这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是(不计电子重力)( )图193图194A．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动B．电子一直向A板运动C．电子一直向B板运动D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性来回运动【解析】由运动学和动力学规律画出如图所示的vt图象可知，电子一直向B板运动，选项C正确．【答案】 C分析带电粒子加速运动问题的两点提醒(1)对于匀强电场虽然用动力学观点和功能观点均可求解，但运用功能观点列式更简单，故应优先选用功能观点．(2)若电场为非匀强电场，带电粒子做变加速直线运动，不能通过牛顿运动定律途径求解．注意W＝qU对一切电场适用，因此从能量的观点入手，由动能定理来求解．[先填空]1．运动状态分析带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动．2．偏转问题的处理方法电荷量为q的带电粒子在电场中做类平抛运动，将带电粒子的运动沿初速度方向和电场线方向进行分解(类似于平抛运动的处理方法)．如图195所示，设带电粒子沿中线进入板间，忽略电容器的边缘效应．图195(1)沿初速度方向的分运动为匀速直线运动，满足L＝v0t.(2)沿电场线方向的分运动为初速度为零的匀加速直线运动．3．示波管的原理(1)示波管的构造：由三部分构成：电子枪、偏转电极、荧光屏，如图196所示．示波管的原理图图196(2)示波管的原理：XX′电极使电子束做横向(面向荧光屏而言)的水平扫描，YY′电极使电子束随信号电压的变化在纵向做竖直方向的扫描，这样就在荧光屏上出现了随时间而展开的信号电压的波形．显然，这个波形是电子束同时参与两个相互垂直的分运动合成的结果．[再判断]1．带电粒子在匀强电场中偏转时，其速度和加速度均不变．(×)2．带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转，均做匀变速运动．(√)3．示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束发生偏转，打在荧光屏的不同位置．(√)[后思考]1．带电粒子在电场中做类平抛的条件是什么？【提示】(1)偏转电场为匀强电场．(2)带电粒子必须以初速度v0垂直于电场线方向进入电场．2．当示波管的偏转电极没有加电压时，电子束将打在荧光屏什么位置？【提示】 偏转电极不加电压，电子束沿直线运动、打在荧光屏中心，形成一个亮斑．[合作探讨]如图197所示，两平行金属板间存在竖直向下的匀强电场，一质量为m 、带电量为q 的粒子以速度v 0垂直于电场方向射入两极之间．已知，两板间距为d ，板长度为l ，两板间电压为U .不计粒子的重力．图197探讨1：粒子在两板间做什么性质的运动？在板间运动的加速度和运动时间是多少？ 【提示】 粒子在两板间做类平抛运动，加速度a ＝Uqdm ，运动时间t ＝l v 0. 探讨2：粒子离开电场时沿电场方向的速度和偏移量y 各是多少？【提示】 v ⊥＝at ＝Uql dmv 0 y ＝12at 2＝Uql22dmv 20.[核心点击] 1．基本规律图198(1)初速度方向⎩⎪⎨⎪⎧速度：v x ＝v 0位移：x ＝v 0t(2)电场线方向⎩⎪⎨⎪⎧速度：v y＝at ＝qU md ·l v位移：y ＝12at 2＝12·qU md ·l2v2(3)离开电场时的偏转角：tan α＝v y v 0＝qUlmdv 20(4)离开电场时位移与初速度方向的夹角：tan β＝y l ＝qUl2mv 20d. 2．五个常用推论 (1)tan α＝2tan β.(2)粒子从偏转电场中射出时，其速度反向延长线与初速度方向延长线交于沿初速度方向分位移的中点．(3)以相同的初速度进入同一个偏转电场的带电粒子，不论m 、q 是否相同，只要q m相同，即荷质比相同，则偏转距离y 和偏转角α相同．(4)若以相同的初动能E k0进入同一个偏转电场，只要q 相同，不论m 是否相同，则偏转距离y 和偏转角α相同．(5)不同的带电粒子经同一加速电场加速后(即加速电压相同)，进入同一偏转电场，则偏转距离y 和偏转角α相同⎝ ⎛⎭⎪⎫y ＝U 2l 24U 1d ，tan α＝U 2l 2U 1d .3．如图199所示，电子在电势差为U 1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U 2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是( )图199A ．U 1变大、U 2变大B ．U 1变小、U 2变大C ．U 1变大、U 2变小D ．U 1变小、U 2变小【解析】 设电子被加速后获得的速度为v 0，则由动能定理得qU 1＝12mv 20设极板长为l ，则电子在电场中偏转所用的时间为t ＝l v 0设电子在平行板间受电场力作用产生的加速度为a ，由牛顿第二定律得a ＝qE 2m ＝qU 2dm电子射出偏转电场时，平行于电场方向的速度为v y ＝at 解得v y ＝qU 2ldmv 0故tan θ＝v y v 0＝qU 2l dmv 20＝qU 2l 2dqU 1＝U 2l2dU 1所以U 2变大或U 1变小都可能使偏转角θ变大，故选项B 正确． 【答案】 B4．一个质量为m 、电荷量为q 的带电粒子以平行于两极板的速度v 0进入匀强电场，如图1910所示，如果两极板间电压为U ，两极板间的距离为d 、板长为L .设粒子束不会击中极板，求粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量．(粒子的重力忽略不计)图1910【解析】 水平方向匀速，则运动时间t ＝L v 0① 竖直方向加速，则侧移y ＝12at2② 且a ＝qU dm③由①②③得y ＝qUL 22mdv 20则电场力做功W ＝qE ·y ＝q ·U d ·qUL 22mdv 20＝q 2U 2L 22md 2v 20由功能原理得电势能减少了q 2U 2L 22md 2v 20.【答案】 减少了q 2U 2L 22md 2v 20带电粒子在电场中运动问题的处理方法带电粒子在电场中运动的问题实质上是力学问题的延续，从受力角度看带电粒子与一般物体相比多受到一个电场力；从处理方法上看仍可利用力学中的规律分析：如选用平衡条件、牛顿定律，动能定理、功能关系，能量守恒等．。
2017-2018学年高中物理选修3-1教师用书：第1章 8 电容
8 电容器的电容[先填空]1.电容器的组成两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一电容器．2．电容器的充放电过程(1)定义：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值，公式为C ＝QU. (2)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量． (3)单位：1 F ＝106μF ＝1012pF. [再判断]1．电容大的电容器带电量一定多．(×)2．电容的单位有F 、μF 、pF,1 F ＝103μF ＝106pF.(×)3．电容为C 的电容器所带电荷量为Q ，若电荷量增大为2Q ，则电容变为2C .(×) 4．电容器放电的过程就是两极板电荷中和的过程．(√) [后思考]1．电容器所带电荷量指的是两个极板所带电荷量的绝对值之和，这种说法正确吗？ 【提示】 不正确．电容器所带的电荷量，是指一个极板所带电荷量的绝对值． 2．根据公式C ＝Q U，能否说电容C 与电容器所带的电荷量Q 成正比，与两极板间的电势差U 成反比？【提示】 电容是用比值法定义的物理量，不能说C 与Q 成正比，与U 成反比．[合作探讨]照相机上的闪光灯是通过电容器供电的，拍照前先对电容器充电，拍照时电容器瞬间放电，闪光灯发出耀眼的白光．探讨1：电容器在充、放电的过程中的能量是如何转化的？【提示】 电容器在充电过程中，由电源获得的电能储存在电容器中．放电过程中，电场能转化为其他形式的能．探讨2：电容器所带电荷量越大，容纳电荷的本领一定越大，这种说法对吗？【提示】 不对．容纳电荷的本领用电容来描述，电容器的电容大，所带电荷量不一定越大．[核心点击]1．电容由电容器本身的构造决定：电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量，用比值C ＝Q U来定义，但它却是由电容器自身的构造决定的，与所带电荷量Q 和所加电压U 无关．即使电容器不带电，其电容仍然存在，并且是一个确定的值．2．通过Q U 图象来理解C ＝Q U，如图181所示，在Q U 图象中，电容是一条过原点的直线的斜率，其中Q 为一个极板上所带电荷量的绝对值，U 为两极板间的电势差，可以看出，电容器电容也可以表示为C ＝ΔQΔU，即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V 所需增加(或减少)的电荷量．图1811．电容器是一种常用的电子元件，对电容器认识正确的是( )【导学号：34522016】A ．电容器的电容表示其储存电荷的能力B ．电容器的电容与它所带的电荷量成正比C ．电容器的电容与它两极板间的电压成正比D ．电容的常用单位有μF 和pF,1 μF ＝103pF【解析】 电容是表示电容器容纳电荷的本领的物理量，A 正确．电容是电容器本身的性质，只与正对面积、极板间的距离和电介质的性质有关，与电容器的带电荷量和两极板间的电压无关，B 、C 不正确．电容器的常用单位的换算关系是1 μF ＝106pF ，D 不正确．【答案】 A2．有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V ，现使它的电荷量减少3×10－4C ，于是电容器两板间的电压降为原来的13，此电容器的电容是多大？电容器原来的带电荷量是多少？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？【解析】 电容器两极板间电势差的变化量为ΔU ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1－13U ＝23×3 V＝2 V由C ＝ΔQ ΔU ，得C ＝3×10－42 F ＝1.5×10－4F ＝150 μF设电容器原来的电荷量为Q ，则Q ＝CU ＝1.5×10－4×3 C＝4.5×10－4 C电容器的电容是由本身决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 μF.【答案】 150 μF 4.5×10－4C 150 μF求解电容器的电容的两点注意(1)电容器的电容可以根据C ＝Q U 或C ＝ΔQΔU求出，但电容器的电容是电容器的属性，与电容器所带电荷量Q 以及两极板间的电压U 均无关．(2)定义式的推广式C ＝ΔQΔU，在电压U 变化问题中求电容更快捷．[先填空] 1．分类⎩⎪⎨⎪⎧按电介质分：聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、电解电容器等按电容是否可变分：固定电容器、可变电容器2．电容器的额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压．(2)击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏．3．平行板电容器(1)构成：由两个彼此绝缘的平行金属板构成． (2)电容的决定因素①决定因素：两板间距离d ，两板的正对面积S ，两板间电介质的介电常数εr .②关系式：C＝εr S4πkd.[再判断]1．电容器外壳上标的是额定电压．(√)2．电解电容器使用时，正、负极不能接反．(√)3．平行板电容器间插入电介质时电容变大．(√)4．平行板电容器带电量为零时，其电容为零．(×)[后思考]1．在选用电容器时应注意什么问题？【提示】注意电容器上标的两个参数即电容和额定电压．2．如图182所示，开关S与“1”端接触后，再与“2”端接触，灯泡是否发光？怎样解释？若发光，电流方向如何？图182【提示】当电源与“1”接触，给电容器充电，上极板带正电荷，下极板带等量负电荷，当电容器上电压与电源电压相同时，充电完毕，当接“2”时，电容器通过灯泡放电，放电电流是从正极板流出沿灯向下，随电荷减少电压降低、灯泡逐渐变暗，放电完毕，灯泡熄灭．[合作探讨]电容式触摸屏的结构示意图如图183所示．图183探讨1：若电容器两极板间的电压不变，用手按外屏时，两极间的距离减小，电容怎么变化？电容器带电量怎么变化？【提示】电容器两极间的电压不变，两极间的距离减小时，电容增大，电容器带电量增大．探讨2：若电容器带电量不变，用手按外屏两极间的距离减小时，电容器两极板间的电压怎么变化？【提示】 若电容器带电量不变，两极间的距离减小时，电容器的电容增大，电压减小． [核心点击]1．公式C ＝Q U 和C ＝εr S 4πkd的比较(1)两类情况：一类是平行板电容器始终与电源两极相连保持电压U 不变，另一类是电容器充电后与电源断开保持电量Q 不变．(2)分析思路：3．(多选)如图184所示，两块较大的金属板A 、B 相距为d ，平行放置并与一电源相连，S 闭合后，两板间恰好有一质量为m ，带电量为q 的油滴处于静止状态，以下说法正确的是( )图184A ．若将S 断开，则油滴将做自由落体运动，G 表中无电流B ．若将A 向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G 表中有b →a 的电流C ．若将A 向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G 表中有b →a 的电流D ．若将A 向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G 表中有b →a 的电流 【解析】 将S 断开，电容器电量不变，板间场强不变，故油滴仍处于静止状态，A 错误；若S 闭合，将A 板左移，由E ＝Ud可知，E 不变，油滴仍静止，而电容C 变小，电容器极板电量Q ＝CU 变小．电容器放电，则有由b →a 的电流，故B 正确；将A 板上移，由E ＝U d可知，E 变小，油滴应向下加速运动．电容C 变小，电容器要放电，则有由b →a 的电流流过G ，故C 正确；当A 板下移时，板间电场强度增大，油滴受的电场力增加，油滴向上加速运动，C 增大，电容器要充电，则有由a →b 的电流流过G ，故D 错误．【答案】 BC4．如图185所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地．在两极板间有一固定在P 点的点电荷，以E 表示两板间的电场强度，E p 表示点电荷在P 点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则( )【导学号：34522017】图185A ．θ增大，E 增大B ．θ增大，E p 不变C ．θ减小，E p 增大D ．θ减小，E 不变【解析】 由题意可知平行板电容器的带电荷量Q 不变，当下极板不动，上极板向下移动一段距离时，两极板间距d 减小，则电容C 变大，由U ＝Q C可知U 变小，则静电计指针的偏角θ减小．又因为两板间电场强度E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQεr S，Q 、S 不变，则E 不变．因为E 不变，则点电荷从P 点移动到下极板(电势为零)电场力做功不变，电势能的变化相同，则点电荷在P 点的电势能E p 不变，故只有选项D 正确．【答案】 D电容器动态分析的思路(1)确定不变量：是电压U 不变，还是电量Q 不变． (2)用决定式C ＝εr S4πkd分析平行板电容器的电容变化情况．(3)用定义式C ＝Q U及变形式Q ＝CU ，分析电容器带电量或两板间电压变化情况． (4)由于U ＝Q C ＝Q ·4πkd εr S ，故匀强电场强度E ＝U d ＝4πkQεr S，可以分析电容器极板间场强变化情况．。
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第一章静电场§电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度【学习目标】、了解元电荷的含义，理解电荷守恒定律的不同表述。
、掌握库仑定律，能够解决有关的问题。
、理解电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并进行有关的计算。
、知道用电场线描述电场的方法。
理解引入电场线的意义。
【自主学习】一、电荷及电荷守恒、自然界中存在电荷，正电荷和负电荷，同种电荷相互，异种电荷相互。
电荷的多少叫做，单位是库仑，符号是。
所有带电体的带电量都是电荷量的整数倍，电荷量称为。
、（）点电荷是一种模型，当带电体本身和对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。
真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。
、使物体带电有方法：摩擦起电、感应起电、接触起电，其实质都是电子的转移。
、电荷既不能，也不能，只能从一个物体到另一个物体，或从物体的转移到，在转移的过程中，电荷的总量，这就是电荷守恒定律。
二、库仑定律、真空中两个之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量、的乘积成，跟它们的距离的成反比，作用力的方向沿着它们的。
公式其中静电力常量适用范围：真空中的。
、电场和电场强度、电场强度的几个公式（）FEq是电场强度的定义式，适用于的静电场。
（）2QE k r =是点电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算式，只适用于在真空中形成的电场。
（）UE d=是匀强电场中场强的计算式，只适用于，其中，必须是沿的距离。
、电场的叠加电场需按矢量的运算法则，即按平行四边形定则进行运算。
四、电场线 （）电场线：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的方向都跟该点的方向一致，这样的曲线就叫做电场线。
电场线是人们为了描述而人为地画出来的，电场中并非真正存在着这样一些曲线。
它可以形象直观地反映电场的和。
（）电场线的性质：电场线起始于（或无穷远处）；终止于（或无穷远处）。
其上每一点的切线方向和该点的方向一致。
疏密程度反映了电场的，电场线密集的地方场强；电场线稀疏的地方场强。
高中物理选修3-1全套教案
高中物理选修3-1全套教案目录第一章静电场错误!未定义书签。
1.1电荷及其守恒定律错误!未定义书签。
1.2库仑定律31.3.1电场强度41.3.2专题：静电平衡71.4电势能电势91.5电势差111.6电势差与电势强度的关系131.7电容器与电容141.8带电粒子在电场中的运动15第二章、恒定电流172.1、导体中的电场和电流〔1课时〕172.2、电动势〔1课时〕182.3、欧姆定律〔2课时〕202.4、串联电路和并联电路〔2课时〕212.5、焦耳定律〔1课时〕23第三章磁场教案243.1 磁现象和磁场〔1课时〕243.2 、磁感应强度〔1课时〕263.3 、几种常见的磁场〔1.5课时〕273.4 、磁场对通电导线的作用力〔1.5课时〕293.5、磁场对运动电荷的作用〔1课时〕313.6、带电粒子在匀强磁场中的运动〔2课时+1练习〕33认识静电教学目标1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
教学过程：一、复习初中知识：【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．二、进展新课：〔1〕原子：包括原子核〔质子和中子〕和核外电子。
教科版高中物理选修3-1全册学案
第一章静电场第1节电荷及其守恒定律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现象两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子转移导体中的自由电子受到带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质电荷在物体之间和物体内部的转移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．图1－1－21.“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．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．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＝×10－19 CD．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×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.1.在图1－1－1中的同学的带电方式属于()A．接触起电B．感应起电C．摩擦起电D．以上说法都不对答案A解析该演示中采用了接触的方法进行带电，属于接触起电．2．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．接触起电D．感应起电答案AC解析金属箔片的带电性质和相接触的玻璃棒带电性质是相同的．金属箔片的起电方式为接触起电．3．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．感应起电D．摩擦起电答案AC解析注意该题目和上题的区别．在该题目中，玻璃棒没有接触到金属球，属于感应起电，和玻璃棒靠近的一端(金属球)带电性质和玻璃棒相反，带负电，和玻璃棒相距较远的一端(金属箔片)带电性质和玻璃棒相同，带正电荷．金属箔片的起电方式为感应起电．4．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A．×10－19 C B．－×10－19 CC．－×10－18 C D．×10－17 C答案A解析任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝×10－19 C．选项A中电荷量为3/2倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍．D中电荷量为250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍．所以只有选项A是不可能的.题型一常见的带电方式如图1所示，图1有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电思维步步高金属箔片的张角为什么减小金属箔片上所带电荷的性质和金属球上带电性质有何异同如果A带正电会怎样不带电会怎样带负电会怎样解析验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥．张开角度的大小决定于它们电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷．A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用．因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小．答案AB拓展探究如果该题中A带负电，和B接触后张角怎么变化答案张角变小．题型二电荷守恒定律有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为Q A＝×10－9 C，Q B＝－×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少思维步步高为什么要求两个小球完全相同当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点转移的电子个数和电荷量有什么关系解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量：Q A′＝Q B′＝Q A＋Q B2＝错误!C＝×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q B＋Q B′＝×10－9 C＋×10－9 C ＝×10－9 C转移的电子数n＝ΔQe＝错误!＝×1010个答案电子由球B转移到球A×1010个拓展探究如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么答案电子由球B转移到球A×1010个解析接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为错误!＝×10－9 C，转移的电荷量为×10－9 C，转移的电子数为×1010个.一、选择题1．有一个质量很小的小球A，用绝缘细线悬挂着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们互相吸引，接触后又互相排斥，则下列说法正确的是()A．接触前，A、B一定带异种电荷B．接触前，A、B可能带异种电荷C．接触前，A球一定不带任何电荷D．接触后，A球一定带电荷答案BD2．如图2所示，图2在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是()A．两端的感应电荷越来越多B．两端的感应电荷是同种电荷C．两端的感应电荷是异种电荷D．两端的感应电荷电荷量相等答案ACD解析由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷．导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．3．下列说法正确的是()A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭答案B解析在D选项中，电荷并没有消失或者湮灭，只是正负电荷数目相等，表现为中性．4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明()A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电答案BD解析根据偏转，可判断出水分子是极性分子；根据向玻璃棒偏转，可以判断出其带负电．5．在上题中，如果将用毛皮摩擦过的橡胶棒接近水流．则()A．水流将向远离橡胶棒的方向偏离B．水流将向靠近橡胶棒的方向偏离C．水流先靠近再远离橡胶棒D．水流不偏转答案A解析用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒的带电性质相反．6．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图3所示．那么，下面的说法正确的是()图3A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷D．有两个小球带异种电荷答案D7．如图4所示，图4a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况()A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d两小球带同种电荷D．c、d两小球带异种电荷答案BD解析根据它们之间的相互吸引和排斥的关系可知a、b、c带同种电荷，d和其它三个小球带电性质不同．在解决该题时可以先假设其中一个带电小球的带电性质．二、计算论述题8．如图5所示，图5将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品分别摩擦两个气球相互接触的地方．放开气球后，你可能观察到什么现象你能解释这个现象吗答案发现两个气球分开，这是因为两个气球带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分开．9．有三个完全一样的绝缘金属球，A球所带电荷量为Q，B、C不带电．现要使B球带有3 8Q的电荷量，应该怎么办答案见解析解析由于两个完全相同的金属球接触时，剩余电荷量平均分配，因此，可由以下四种方法：①A与C接触分开，再让B与C接触分开，然后A与B接触分开；②A与C接触分开，再让A与B接触分开，然后B与C接触分开；③A 与B 接触分开，再让B 与C 接触分开，然后A 与B 接触分开； ④A 与B 接触分开，再让A 与C 接触分开，然后B 与C 接触分开．10．两块不带电的金属导体A 、B 均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C . (1)要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操作哪一块带正电 (2)要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操作 (3)要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操作答案 (1)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，再将两导体分开，最后移走带电体C .远离带电体C 的一块带正电．(2)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 接触导体A (或B )，再将导体C 移走，再将两导体A 、B 分开，则A 、B 都带上了正电．(3)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，用手接触一下A (或B )，再将两导体A 、B 分开，最后移走带电体C ，则A 、B 都带上了负电．第2节 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)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．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1－2－22.对公式122q q F kr =的理解:有人根据公式122q q F k r =,设想当r →0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q 1、q 2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．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝×109 N·m 2/C 2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.万有引力定律库仑定律不同点只有引力既有引力又有斥力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＝G m1m2r2F＝kq1q2r2条件两质点之间两点电荷之间表达那么简捷，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．特别提醒(1)库仑力和万有引力是不同性质的力．(2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用．2．三个点电荷如何在一条直线上平衡当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律，下面说法正确的是()A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量答案AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C项正确；D项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关，而且与电性有关，若带同种电荷，则在斥力作用下，电荷分布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷分布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力大，故D项错误．综上知，选项A、C正确．二、点电荷的理解【例2】下列关于点电荷的说法中，正确的是()A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷答案C解析本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.1.下列关于点电荷的说法正确的是()A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体B．带电体体积很大时不能看成点电荷C．点电荷的所带电荷量可能是×10－20 CD．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷答案AD2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q，两球之间的静电力为()A．等于k Q29r2B．大于kQ29r2C．小于k Q29r2D．等于kQ2r2答案B3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较，你能得到什么结论(2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力答案(1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和．4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究方法，回答下面的问题．(1)库仑力F与距离r的关系．(2)库仑力F与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k的数值及物理意义．答案问题1：(1)F∝1r2(2)F∝q1q2问题2：F＝k q1q2r2，k＝9×109 N·m2/C2.物理意义：两个电荷量为1 C的点电荷，在真空中相距1 m时，它们之间的库仑力为1 N.题型一库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q1、q2的电荷量都是3 C，静止于真空中，相距r＝2 m.图1(1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力．(2)在O点放入负电荷Q，求Q受的静电力．(3)在连线上A点左侧的C点放上负点电荷q3，q3＝1 C且AC＝1 m，求q3所受的静电力．思维步步高库仑定律的表达式是什么在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么在直线上的各个点如果放入电荷q，它将受到几个库仑力的作用这几个力的方向如何如何将受到的力进行合成解析在A、B连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．如果在O点放入负电荷，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零．在连线上A的左侧放入负电荷，则受到q1和q2向右的吸引力，大小分别为F1＝kq3q1x2和F2＝kq3q2(r＋x)2，其中x为AC之间的距离．C点受力为二力之和，代入数据为3×1010 N，方向向右．答案(1)0(2)0(3)3×1010 N，方向向右拓展探究在第三问中如果把q3放在B点右侧距离B为1 m处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力答案3×1010 N方向向左解析求解的方法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010 N.在教学过程中，强调不管在O点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q3放在AB连线的中垂线上进行研究.题型二库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有×10－16 C的正电荷，乙球带有×10－16 C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗是斥力还是引力思维步步高为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的当接触后电荷量是否中和是否平分解析(1)因为两球的半径都远小于10 cm，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F＝k q1q2r2＝×109×错误!N＝×10－19 N两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余－×10－16 C的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分配，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的大小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变为斥力．答案(1)×10－19 N引力(2)不能斥力拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何答案×10－21 N斥力解析如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为×10－16 C，代入数据得两个电荷之间的斥力为F＝×10－21 N.两个导体相互接触后，电荷如何分配，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分配.一、选择题1．下列说法正确的是()A．点电荷就是体积很小的带电体B．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=k q1q2r2可知,当r→0时,有F→∞D．静电力常量的数值是由实验得出的答案D解析当r→0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立.2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的()答案CD解析由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球分别带电荷量为q1＝q、q2＝7q.若两小球原来带同种电荷，接触后等分电荷量，则q1′＝4q，q2′＝4q，则D正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q1″＝3q，q2″＝3q，则由库仑定律可知，C正确．3．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是()A．速度变大，加速度变大B．速度变小，加速度变小C．速度变大，加速度变小D．速度变小，加速度变大答案C解析根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的方向与运动方向相同，均做加速直线运动，速度变大；再由库仑定律F＝k q1q2r2知随着距离的增大，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C正确．4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r，所带电荷量相等为Q，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是()A．若是同种电荷，F<k Q2 r2B．若是异种电荷，F>k Q2 r2C．若是同种电荷，F>k Q2 r2D．不论是何种电荷，F＝k Q2 r2。
教科版高中物理选修(3-1)第一章《静电场》学案(88页)
教科版高中物理选修（3-1）第一章《静电场》学案（88页）第1节 电荷及其守恒定律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．图1－1－21.“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．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．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 CD．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.1.在图1－1－1中的同学的带电方式属于()A．接触起电B．感应起电C．摩擦起电 D．以上说法都不对答案 A解析该演示中采用了接触的方法进行带电，属于接触起电．2．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷 B．负电荷C．接触起电 D．感应起电答案AC解析金属箔片的带电性质和相接触的玻璃棒带电性质是相同的．金属箔片的起电方式为接触起电．3．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷 B．负电荷C．感应起电 D．摩擦起电答案AC解析注意该题目和上题的区别．在该题目中，玻璃棒没有接触到金属球，属于感应起电，和玻璃棒靠近的一端(金属球)带电性质和玻璃棒相反，带负电，和玻璃棒相距较远的一端(金属箔片)带电性质和玻璃棒相同，带正电荷．金属箔片的起电方式为感应起电．4．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C答案 A解析任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝1.6×10－19 C．选项A中电荷量为3/2倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍．D中电荷量为250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍．所以只有选项A是不可能的.题型一常见的带电方式如图1所示，图1有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电思维步步高金属箔片的张角为什么减小？金属箔片上所带电荷的性质和金属球上带电性质有何异同？如果A带正电会怎样？不带电会怎样？带负电会怎样？解析验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥．张开角度的大小决定于它们电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷．A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用．因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小．答案AB拓展探究如果该题中A带负电，和B接触后张角怎么变化？答案张角变小．题型二电荷守恒定律有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为Q A＝6.4×10－9 C，Q B＝－3.2×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？思维步步高为什么要求两个小球完全相同？当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象？接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点？转移的电子个数和电荷量有什么关系？解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量：Q A′＝Q B′＝Q A＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92 C＝1.6×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q B＋Q B′＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C ＝4.8×10－9 C转移的电子数n＝ΔQe ＝4.8×10－9 C1.6×10－19 C＝3.0×1010个答案电子由球B转移到球A 3.0×1010个拓展探究如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么？答案电子由球B转移到球A 1.0×1010个解析接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为3.2×10－9 C＋6.4×10－9 C2＝4.8×10－9C，转移的电荷量为1.6×10－9 C，转移的电子数为1.0×1010个.一、选择题1．有一个质量很小的小球A，用绝缘细线悬挂着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们互相吸引，接触后又互相排斥，则下列说法正确的是()A．接触前，A、B一定带异种电荷B．接触前，A、B可能带异种电荷C．接触前，A球一定不带任何电荷D．接触后，A球一定带电荷答案BD2．如图2所示，图2在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是()A．两端的感应电荷越来越多B．两端的感应电荷是同种电荷C．两端的感应电荷是异种电荷D．两端的感应电荷电荷量相等答案ACD解析由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷．导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．3．下列说法正确的是()A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭答案 B解析在D选项中，电荷并没有消失或者湮灭，只是正负电荷数目相等，表现为中性．4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明()A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电答案BD解析根据偏转，可判断出水分子是极性分子；根据向玻璃棒偏转，可以判断出其带负电．5．在上题中，如果将用毛皮摩擦过的橡胶棒接近水流．则()A．水流将向远离橡胶棒的方向偏离B．水流将向靠近橡胶棒的方向偏离C．水流先靠近再远离橡胶棒D．水流不偏转答案 A解析用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒的带电性质相反．6．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图3所示．那么，下面的说法正确的是()图3A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷 D．有两个小球带异种电荷答案 D7．如图4所示，图4a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况()A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d两小球带同种电荷D．c、d两小球带异种电荷答案BD解析根据它们之间的相互吸引和排斥的关系可知a、b、c带同种电荷，d和其它三个小球带电性质不同．在解决该题时可以先假设其中一个带电小球的带电性质．二、计算论述题8．如图5所示，图5将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品分别摩擦两个气球相互接触的地方．放开气球后，你可能观察到什么现象？你能解释这个现象吗？答案发现两个气球分开，这是因为两个气球带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分开．9．有三个完全一样的绝缘金属球，A球所带电荷量为Q，B、C不带电．现要使B球带有3 8Q的电荷量，应该怎么办？答案见解析解析由于两个完全相同的金属球接触时，剩余电荷量平均分配，因此，可由以下四种方法：①A与C接触分开，再让B与C接触分开，然后A与B接触分开；②A与C接触分开，再让A与B接触分开，然后B与C接触分开；③A与B接触分开，再让B与C接触分开，然后A与B接触分开；④A与B接触分开，再让A与C接触分开，然后B与C接触分开．10．两块不带电的金属导体A、B均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C.(1)要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操作？哪一块带正电？(2)要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操作？(3)要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操作？答案 (1)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，再将两导体分开，最后移走带电体C .远离带电体C 的一块带正电．(2)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 接触导体A (或B )，再将导体C 移走，再将两导体A 、B 分开，则A 、B 都带上了正电．(3)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，用手接触一下A (或B )，再将两导体A 、B 分开，最后移走带电体C ，则A 、B 都带上了负电．第2节 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)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．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1－2－22.对公式122q q F k r =的理解:有人根据公式122q q F k r=,设想当r →0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q 1、q 2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．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝9.0×109 N·m 2/C 2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？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．特别提醒(1)库仑力和万有引力是不同性质的力．(2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用．2．三个点电荷如何在一条直线上平衡？当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律，下面说法正确的是()A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量答案AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C项正确；D项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关，而且与电性有关，若带同种电荷，则在斥力作用下，电荷分布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷分布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力大，故D项错误．综上知，选项A、C正确．二、点电荷的理解【例2】下列关于点电荷的说法中，正确的是()A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D ．一切带电体都可以看成是点电荷答案 C解析 本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.1.下列关于点电荷的说法正确的是( )A ．点电荷可以是带电荷量很大的带电体B ．带电体体积很大时不能看成点电荷C ．点电荷的所带电荷量可能是2.56×10－20 CD ．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷答案 AD2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为r 的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r ，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q ，两球之间的静电力为( )A ．等于k Q 29r 2B ．大于k Q 29r 2 C ．小于k Q 29r 2 D ．等于k Q 2r 2 答案 B3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较，你能得到什么结论？(2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力？答案 (1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和．4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究方法，回答下面的问题．(1)库仑力F 与距离r 的关系．(2)库仑力F 与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k 的数值及物理意义．答案 问题1：(1)F ∝1r 2 (2)F ∝q 1q 2 问题2：F ＝k q 1q 2r 2，k ＝9×109 N·m 2/C 2. 物理意义：两个电荷量为1 C 的点电荷，在真空中相距1 m 时，它们之间的库仑力为1 N.题型一 库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q 1、q 2的电荷量都是3 C ，静止于真空中，相距r ＝2 m.图1(1)在它们的连线AB 的中点O 放入正电荷Q ，求Q 受的静电力．(2)在O 点放入负电荷Q ，求Q 受的静电力．(3)在连线上A 点左侧的C 点放上负点电荷q 3，q 3＝1 C 且AC ＝1 m ，求q 3所受的静电力． 思维步步高库仑定律的表达式是什么？在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么？在直线上的各个点如果放入电荷q ，它将受到几个库仑力的作用？这几个力的方向如何？如何将受到的力进行合成？解析 在A 、B 连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．如果在O 点放入负电荷，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零．在连线上A 的左侧放入负电荷，则受到q 1和q 2向右的吸引力，大小分别为F 1＝kq 3q 1x 2和F 2＝kq 3q 2(r ＋x )2，其中x 为AC 之间的距离．C 点受力为二力之和，代入数据为3×1010 N ，方向向右．答案 (1)0 (2)0 (3)3×1010 N ，方向向右拓展探究在第三问中如果把q 3放在B 点右侧距离B 为1 m 处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力？答案 3×1010 N 方向向左解析 求解的方法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010 N.在教学过程中，强调不管在O 点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q 3放在AB 连线的中垂线上进行研究.题型二 库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16 C 的正电荷，乙球带有3.2×10－16 C 的负电荷，放在真空中相距为10 cm 的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗？是斥力还是引力？ 思维步步高为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm ？在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的？当接触后电荷量是否中和？是否平分？ 解析 (1)因为两球的半径都远小于10 cm ，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F ＝k q 1q 2r2＝9.0×109×4.8×10－16×3.2×10－160.12N ＝1.38×10－19 N两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余(4.8－3.2)×10－16 C 的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分配，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的大小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变为斥力．答案 (1)1.38×10－19 N 引力 (2)不能 斥力拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？答案 5.76×10－21 N 斥力解析 如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为0.8×10－16 C ，代入数据得两个电荷之间的斥力为F ＝5.76×10－21 N.两个导体相互接触后，电荷如何分配，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分配.一、选择题1．下列说法正确的是( )A ．点电荷就是体积很小的带电体B ．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=k q 1q 2r2 可知,当r →0时,有F →∞D ．静电力常量的数值是由实验得出的 答案 D解析 当r →0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立.2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r ，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的( )A.47B.37C.97D.167 答案 CD解析 由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球分别带电荷量为q 1＝q 、q 2＝7q .若两小球原来带同种电荷，接触后等分电荷量，则q 1′＝4q ，q 2′＝4q ，则D 正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q 1″＝3q ，q 2″＝3q ，则由库仑定律可知，C 正确．3．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )A ．速度变大，加速度变大B ．速度变小，加速度变小C ．速度变大，加速度变小D ．速度变小，加速度变大 答案 C解析 根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的方向与运动方向相同，均做加速直线运动，速度变大；再由库仑定律F ＝k q 1q 2r 2知随着距离的增大，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C 正确．4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r ，所带电荷量相等为Q ，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F 的说法正确的是( )A ．若是同种电荷，F <k Q 2r 2B ．若是异种电荷，F >k Q 2r 2C ．若是同种电荷，F >k Q 2r 2D ．不论是何种电荷，F ＝k Q 2r2答案 AB 解析净电荷只能分布在金属球的外表面，若是同种电荷则互相排斥，电荷间的距离大于r ，如图所示，根据库仑定律F=k q 1q 2r 2，它们之间的相互作用力小于k Q 2r2.若是异种电荷则相互吸引，电荷间的距离小于r ，则相互作用力大于k Q2r2.故选项A 、B 正确．5．如图4所示，图4悬挂在O 点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A .在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B ，当B 到达悬点O 的正下方并与A 在同一水平线上，A 处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B 的电荷量分别为q 1和q 2，θ分别为30°和45°，则q 2/q 1为( )A ．2B ．3C ．2 3D ．3 3 答案 C解析 A 处于平衡状态，则库仑力F ＝mg tan θ.当θ1＝30°时，有kq 1qr 21＝mg tan 30°，r 1＝l sin。
2018-2019学年高中物理(教科版选修3-1)教师用书：第1章 章末分层突破 Word版含答案
章末分层突破①点电荷②k Q1Q2 r2③E＝F q④E＝k Q r2⑤E ＝U d⑥电场力 ⑦E p q⑧W AB q ⑨φA －φ B⑩Q U ⑪εr S 4πkd(多选)如图11所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上．以下判断正确的是( )图11A．b点的电场强度大于d点的电场强度B．b点的电场强度小于d点的电场强度C．a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D．试探电荷＋q在a点时的电势能小于在c点时的电势能【解析】如题图所示，两电荷连线的中点位置用O表示，在中垂线MN上，O点电场强度最大，在两电荷之间的连线上，O点电场强度最小，即E b<E O，E O<E d，故E b<E d，选项A错误，选项B正确；等量异种点电荷的电场中，等势线具有对称性，a、c两点关于MN对称，U ab＝U bc，选项C正确；试探电荷＋q从a移到c，远离正电荷，靠近负电荷，电场力做正功，电势能减小，选项D错误；另一种理解方法：a点电势高于c点电势，试探电荷＋q在a处的电势能大，在c处的电势能小．【答案】BC1．电场中某点的电势高低与该点的电场强度大小无关．2．电场中沿电场线方向电势降低得最快．3．E、φ、U、E p均有正、负之分，但只有E是矢量．1.(1)电场线总与等势面垂直．电荷沿着电场线移动，电场力一定做功；电荷沿着等势面移动，电场力一定不做功．(2)在同一电场中，等差等势面的疏密也反映电场的强弱，等差等势面密集处，电场线也密集，电场强；反之，电场线稀疏，电场弱．(3)知道等势面，可画出电场线，知道电场线，也可画出等势面．2．带电粒子在电场中的运动轨迹是由电场力和初速度共同决定的，可以根据轨迹分析受到的电场力方向，进一步研究加速度、动能、电势能的变化等．如图12所示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是( ) 【导学号：96322024】图12A．A点电势大于B点电势B．A、B两点的电场强度相等C．q1的电荷量小于q2的电荷量D．q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能【解析】由于电场力做负功，所以Q应带负电荷，由负点电荷产生电场的电场线的分布规律可判断出φB＞φA，故A项错误；由E＝k Qr2，r不相等，知E A≠E B，故B项错误；由φA＝W A→∞q1、φB＝W B→∞q2，因为W A→∞＝W B→∞，φA＜φB＜0，所以1q1＞1q2，即q1＜q2，故C项正确；由于克服电场力做功相等，且无穷远处电势能为零，所以q1在A点的电势能等于q2在B点的电势能，故D项错误．【答案】 C如图13所示，虚线表示等势面，相邻等势面间的电势差相等．有一带正电的小球在电场中运动，实线表示小球的运动轨迹．小球在a点的动能为20 eV，运动到b点时动能为2 eV.若取c点为零电势点，则当这个小球的电势能等于6 eV时，它的动能为(不计重力和空气阻力)( )图13A．18 eV B．12 eVC．10 eV D．8 eV【解析】由于带电小球在电场中移动时，只有电场力做功，因此能量之间的转化只有动能和电势能之间的转化，因等势面为等差等势面，在相邻等势面间移送电荷，其动能变化相同，从a点到b点，动能减小了18 eV，所以从a点到c点动能减少了6 eV，c点动能为14 eV，故当小球电势能为6 eV时，它的动能为8 eV，D对．【答案】 D1.题的关键，通过受力分析可判断带电体的运动性质及运动轨迹．从力和运动的角度进行分析是解决带电体在电场中运动问题的最基本方法．2．分解的思想：带电体在电场和重力场的复合场中，若做类平抛或其他曲线运动，都可以考虑分解的思想，把它分解为两个分运动，可使问题很快得到解决3．功能关系：带电体在电场中运动的过程中伴随着做功和各种能量的转化，由于静电力做功与路径无关，这给动能定理和能量守恒定律提供了广阔的舞台．如图14所示，电荷量为－e、质量为m的电子从A点沿与电场垂直的方向进入匀强电场，初速度为v0，当它通过电场中B点时，速度与场强方向成150°角，不计电子的重力，设A点的电势为零，求B点的电势．图14【解析】 电子进入匀强电场后在电场力作用下做匀变速曲线运动，根据运动的分解可知，电子在垂直于电场线方向上做匀速直线运动．将B 点的速度分解(如图)v ＝v 0cos 60°＝2v 0电子从A 运动到B 由动能定理得：W ＝12mv 2－12mv 20＝32mv 20.电场力做正功，电势能减少，所以B 点的电势能为E pB ＝－32mv 20，φB ＝E pB q ＝－32mv 20－e ＝3mv 22e.【答案】 3mv 202e如图15所示，匀强电场的方向沿x 轴的正方向，场强为E.在A(l,0)点有一个质量为m 、电荷量为q 的粒子，以沿y 轴负方向的初速度v 0开始运动，经过一段时间到达B(0，－2l)点．不计重力作用，求：图15(1)粒子的初速度v 0的大小；(2)粒子到达B 点时的速度v 的大小及方向． 【解析】 (1)粒子在y 轴方向做匀速直线运动： 2l ＝v 0t粒子在x 轴方向做匀加速直线运动： l ＝12at 2又a ＝qE m解得：t ＝2mlqEv 0＝2qElm. (2)x 方向分速度 v x ＝at ＝2qElm到达B 点时速度的大小 v ＝v 2x ＋v 20＝2qElm速度与y 轴负方向的夹角 tan θ＝v xv 0＝1，则θ＝45°.【答案】 (1)2qElm(2)2qElm与y 轴负方向的夹角为45°处理带电粒子在电场中运动的一般思路(1)分析带电粒子的受力情况，尤其要注意是否应该考虑重力，电场力是否为恒力等． (2)分析带电粒子的初始状态及条件，确定带电粒子做直线运动还是曲线运动． (3)建立正确的物理模型，进而确定解题方法是运动学还是功能关系． (4)利用物理规律或其他手段(如图线等)找出物体间的关系，建立方程组．1.关于静电场的等势面，下列说法正确的是( ) 【导学号：96322025】 A ．两个电势不同的等势面可能相交 B ．电场线与等势面处处相互垂直 C ．同一等势面上各点电场强度一定相等D ．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功【解析】 在静电场中，两个电势不同的等势面不会相交，选项A 错误；电场线与等势面一定相互垂直，选项B 正确；同一等势面上的电场强度可能相等，也可能不相等，选项C 错误；电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，移动负试探电荷时，电场力做负功，选项D 错误．【答案】 B2．如图16所示，两个不带电的导体A 和B ，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C 置于A 附近，贴在A 、B 下部的金属箔都张开( )【导学号：96322026】图16A．此时A带正电，B带负电B．此时A电势低，B电势高C．移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合D．先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合【解析】带电体C靠近导体A、B时，A、B发生静电感应现象，使A端带负电，B端带正电，但A、B是一个等势体，选项A、B错误；移去带电体C后，A、B两端电荷中和，其下部的金属箔都闭合，选项C正确；若先将A、B分开，再移去带电体C，A、B上的电荷不能中和，其下部的金属箔仍张开，选项D错误．【答案】 C3.(多选)如图17，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称．忽略空气阻力．由此可知( )【导学号：96322027】图17A．Q点的电势比P点高B．油滴在Q点的动能比它在P点的大C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小【解析】带电油滴在电场中受重力、电场力作用，据其轨迹的对称性可知，电场力方向竖直向上，且电场力大于重力，电场力先做负功后做正功．则电场强度方向向下，Q点的电势比P点高，选项A正确；油滴在P 点的速度最小，选项B正确；油滴在P点的电势能最大，选项C错误；油滴运动的加速度大小不变，选项D错误．【答案】AB4．如图18，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等．则( )图18A．直线a位于某一等势面内，φM>φQB．直线c位于某一等势面内，φM>φNC．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功【解析】由电子从M点分别运动到N点和P点的过程中电场力所做的负功相等可知，N、P两点在同一等势面上，且电场线方向为M→N，故选项B正确，选项A错误．M点与Q点在同一等势面上，电子由M点运动到Q 点，电场力不做功，故选项C错误．电子由P点运动到Q点，电场力做正功，故选项D错误．【答案】 B5．一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图19所示，容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是( ) 【导学号：96322028】图19A．A点的电场强度比B点的大B．小球表面的电势比容器内表面的低C．B点的电场强度方向与该处内表面垂直D．将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同【解析】由题图知，B点处的电场线比A点处的密，则A点的电场强度比B点的小，选项A错误；沿电场线方向电势降低，选项B错误；电场强度的方向总与等势面导体表面垂直，选项C正确；检验电荷由A点移动到B点，电场力做功一定，与路径无关，选项D错误．【答案】 C6．如图110所示，两平行的带电金属板水平放置．若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态．现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将( ) 【导学号：96322029】图110A．保持静止状态B．向左上方做匀加速运动C．向正下方做匀加速运动D．向左下方做匀加速运动【解析】两板水平放置时，放置于两板间a点的带电微粒保持静止，带电微粒受到的电场力与重力平衡．当将两板逆时针旋转45°时，电场力大小不变，方向逆时针偏转45°，受力如图，则其合力方向沿二力角平分线方向，微粒将向左下方做匀加速运动．选项D正确．【答案】 D7.如图111，P 是固定的点电荷，虚线是以P 为圆心的两个圆．带电粒子Q 在P 的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a 、b 、c 为轨迹上的三个点．若Q 仅受P 的电场力作用，其在a 、b 、c 点的加速度大小分别为a a 、a b 、a c ，速度大小分别为v a 、v b 、v c .则( ) 【导学号：96322030】图111A ．a a >a b >a c ，v a >v c >v bB ．a a >a b >a c ，v b >v c >v aC ．a b >a c >a a ，v b >v c >v aD ．a b >a c >a a ，v a >v c >v b【解析】 a 、b 、c 三点到固定的点电荷P 的距离r b <r c <r a ，则三点的电场强度由E ＝k Qr 2可知E b >E c >E a ，故带电粒子Q 在这三点的加速度a b >a c >a a .由运动轨迹可知带电粒子Q 所受P 的电场力为斥力，从a 到b 电场力做负功，由动能定理－|qU ab |＝12mv 2b －12mv 2a <0，则v b <v a ，从b 到c 电场力做正功，由动能定理|qU bc |＝12mv 2c －12mv 2b >0，v c >v b ，又|U ab |>|U bc |，则v a >v c ，故v a >v c >v b ，选项D 正确．【答案】 D8．如图112所示，一质量为m 、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动，A 、B 为其运动轨迹上的两点．已知该粒子在A 点的速度大小为v 0，方向与电场方向的夹角为60°；它运动到B 点时速度方向与电场方向的夹角为30°.不计重力．求A 、B 两点间的电势差. 【导学号：96322031】图112【解析】 设带电粒子在B 点的速度大小为v B .粒子在垂直于电场方向的速度分量不变，即 v B sin 30°＝v 0sin 60°① 由此得 v B ＝3v 0②设A 、B 两点间的电势差为U AB ，由动能定理有 qU AB ＝12m(v 2B －v 20)③联立②③式得 U AB ＝mv 2q.【答案】 mv 2q章末综合测评(一) (时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(本大题共10个小题，共60分．在每小题所给的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．关于电场线的以下说法中正确的是( )【导学号：96322175】A ．电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同B ．沿电场线的方向，电场强度越来越小C ．电场线越密的地方同一试探电荷所受的静电力就越大D ．顺着电场线移动电荷，电荷受静电力大小一定不变【解析】 电场线上每一点的切线方向都跟正电荷在该点的受力方向相同，故选项A 错误；沿电场线方向，其疏密变化情况未知，所以电场强度大小不能判定，电荷的受力情况也不能判定，故选项B 、D 错误；电场线越密的地方同一试探电荷所受的静电力就越大，故选项C 正确．【答案】 C2．真空中，A 、B 两点与点电荷Q 的距离分别为r 和3r ，则A 、B 两点的电场强度大小之比为( )【导学号：96322176】A ．3∶1B ．1∶3C ．9∶1D ．1∶9【解析】 由点电荷场强公式有：E ＝k Q r 2∝r －2，故有E A E B ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫r B r A 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫3r r 2＝9∶1，C 项正确．【答案】 C3．下列选项中的各14圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各14圆环间彼此绝缘．坐标原点O 处电场强度最大的是( )【解析】 由对称性原理可知，A 、C 图中O 点的场强大小相等，D 图中O 点场强为0，因此B 图中两14圆环在O 点处合场强应最大，选项B 正确．【答案】 B4．如图1所示，O 为两个等量异种电荷连线的中点，P 为连线中垂线上的一点，比较O 、P 两点的电势和场强大小( )图1A．φO＝φP，E O＞E PB．φO＝φP，E O＝E PC．φO＞φP，E O＝E PD．φO＝φP，E O＜E P【解析】根据等量异种电荷电场的分布情况可知，中垂线是等势线，故φO＝φP，根据电场线的疏密知，E O>E P，故A项正确．【答案】 A5．如图2所示，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场中的等势面，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则( ) 【导学号：96322177】图2A．该粒子一定带负电B．此电场不一定是匀强电场C．该电场的电场线方向一定水平向左D．粒子在电场中运动过程动能不断减少【解析】由于不能确定电场线方向，故不能确定粒子带负电，A、C错误．等势面互相平行，故一定是匀强电场，B错误．粒子受电场力一定沿电场线指向轨迹凹侧，而电场线和等势面垂直，由此可确定电场力一定做负功，故动能不断减少，D正确．【答案】 D6．如图3所示，B、D在以点电荷＋Q为圆心的圆上，B、C在以QB连线中点为圆心的圆上，将一检验电荷从A点分别移到B、C、D各点时，电场力做功是( )图3A．W AB＝W AC B．W AD＞W ABC ．W AC ＞W AD D ．W AB ＝W AD【解析】 由题图可知，B 、D 在同一个等势面上，C 点的电势比B 点高，所以从A 点向B 、C 、D 三点移动电荷时，移至B 、D 两点电场力做功是一样多的，移至C 点时电场力做功比移至B 、D 点少．【答案】 D7．如图4所示，a 、b 两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a 粒子打在B 板的a′点，b 粒子打在B 板的b′点，若不计重力，则( ) 【导学号：96322178】图4A ．a 的电荷量一定大于b 的电荷量B ．b 的质量一定大于a 的质量C ．a 的比荷一定大于b 的比荷D ．b 的比荷一定大于a 的比荷【解析】 据题意，带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，其水平位移为：x ＝vt ，竖直位移为：y ＝12at2＝12qE mt 2，当a 、b 以相同速度垂直电场线进入电场后，有：x ＝v 2myqE，由于v 、y 和E 都相等，而b 粒子的水平位移大，故b 粒子的m q 较大，因而a 粒子的qm较大，故C 选项正确．【答案】 C8．一带电粒子在正电荷形成的电场中，运动轨迹如图5所示的abcd 曲线，下列判断正确的是( )【导学号：96322179】图5A ．粒子带正电B ．粒子通过a 点时的速度比通过b 点时小C ．粒子在a 点受到的静电力比b 点小D ．粒子在a 点时的电势能与在d 点相等【解析】 根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知粒子带正电荷，故选项A 正确；从a 向b 运动过程中，斥力做负功，因此动能减小，速度减小，故选项B 错误；根据库仑定律F ＝kq 1q 2r 2可知，在a 点两个电荷间距离远，受静电力小，故选项C 正确；粒子在a 点与在d 点处于同一等势面上，从a 到d 的过程中，静电力不做功，因此电势能相等，故选项D 正确．【答案】 ACD9．如图6所示，两块平行金属板正对着水平放置，两板分别与电源正、负极相连．当开关闭合时，一带电液滴恰好静止在两板间的M 点．则( )图6A ．当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止B ．当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降C ．开关再断开后，若减小两板间距，液滴仍静止D ．开关再断开后，若增大两板间距，液滴将下降【解析】 当开关闭合时，电容器两端电压为定值，等于电源电压，设为U ，两板间的距离为d ，带电液滴处于平衡状态，则mg ＝q Ud ，当两板间的距离减小时，所受电场力大于重力，液滴将向上做匀加速运动，A 错误；两板间的距离增大时，所受电场力小于重力，液滴将向下做匀加速运动，B 正确；当开关断开后，电容器无法放电，两板间的电荷量不变，设为Q ，此时两板间的场强大小E ＝U d ＝Q C d ∝QεS ，可见场强大小与两板间距离无关，即场强大小保持不变，电场力不变，液滴保持静止，C 正确，D 错误．【答案】 BC10．如图7所示，A 、B 、C 、D 是匀强电场中的四个点，D 是BC 的中点，A 、B 、C 构成一直角三角形，AB ＝L m ，电场线与三角形所在的平面平行，已知A 点的电势为5 V ，B 点的电势为－5 V ，C 点的电势为15 V ，据此可以判断( ) 【导学号：96322180】图7A ．场强方向由C 指向B B ．场强方向垂直AD 连线指向BC ．场强大小为10L V/mD ．场强大小为203LV/m 【解析】 根据B 、C 点的电势可以确定其中点D 的电势为5 V ，A 、D 的连线为一条等势线，电场线与等势面垂直，且由高等势面指向低等势面，故场强方向垂直AD 连线指向B ，A 错误，B 正确；匀强电场的场强E ＝U ABd ，其中U AB ＝10 V ，d ＝L cos 30°，解得E ＝203LV/m ，C 错误，D 正确．【答案】 BD二、计算题(本大题共3个小题，共40分．按题目要求作答．)11．(12分)如图8所示，在真空中的O 点放一点电荷Q ＝1.0×10－9C ，直线MN 过O 点，OM ＝30 cm ，M 点放一点电荷q ＝－2×10－10C ，求：图8(1)M 点的场强大小；(2)若M 点的电势比N 点的电势高15 V ，则电荷q 从M 点移到N 点，它的电势能变化了多少？ 【解析】 (1)根据E ＝kQr 2得M 点的场强E ＝9.0×109×1.0×10－9－22N/C ＝100 N/C.(2)电荷q 从M 点移到N 点，电场力做功 W MN ＝qU MN ＝－2×10－10×15 J＝－3×10－9J.这一过程中电场力做负功，电势能增加3×10－9J. 【答案】 (1)100 N/C (2)电势能增加了3×10－9J12．(12分)如图9所示，在水平方向的匀强电场中，用长为L 的绝缘细线拴住一质量为m 、电荷量为q 的小球，线的上端固定，开始时连线拉成水平，突然松开后，小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时的速度恰好为零．求：【导学号：96322181】图9(1)A 、B 两点的电势差U AB 为多大？ (2)电场强度为多大？【解析】 (1)取带电小球为研究对象，由动能定理得mgLsin 60°＋qU AB ＝0，故U AB ＝－3mgL2q. (2)由E ＝Ud 得电场强度为E ＝－U AB －＝3mgq. 【答案】 (1)－3mgL 2q (2)3mgq13．(16分)如图10所示，一质量m ＝5×10－3kg(忽略重力)的微粒带正电，其电荷量为q ＝1×10－4C ．从距上极板5 cm 处以2 m/s 的水平初速度进入长为20 cm 、板间距也为20 cm 的两极板间，如果两极板不带电，微粒将运动到距极板最右端10 cm 的竖直荧光屏上的O 点．现将两极板间加200 V 的电压，带电微粒打到荧光屏上的A 点．图10(1)带电微粒从进入电场到到达荧光屏上的A 点所经历的时间为多少？(2)OA 两点的间距为多少？(3)带电微粒进入电场到打到荧光屏上的A 点这一过程中电场力对其做功多少？【解析】 (1)设板长为l 1，极板最右端到荧光屏的距离为l 2，微粒初速度为v ，由于带电微粒在水平方向上的速度始终不变，则t ＝l 1＋l 2v ＝0.2＋0.12s ＝0.15 s.(2)设微粒在两极板间的偏转位移为y ，则y ＝12at 2＝qUl 212mdv ＝1×10－422×5×10×0.2×2m ＝0.1 m.在类平抛运动中，利用速度的反向延长线交于水平位移的中点．再根据三角形相似，求得OA 长为0.2 m. (3)W ＝qEy ＝qUy d ＝1×10－4×200×0.10.2 J ＝0.01 J.【答案】 (1)0.15 s (2)0.2 m (3)0.01 J。
凤凰新学案·高中物理 选修3-1 (教师用书)全国教育版e
第1课时电荷及其守恒定律高效课堂情景创设演示:摩擦过的物体具有吸引轻小物体的性质,这种现象叫摩擦起电,这样物体就带了电。
演示:用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥,而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引,人们没有发现对上述两种电荷都排斥或都吸引的电荷,所以自然界存在两种电荷。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
正电荷和负电荷:把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷,用正数表示。
把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷,用负数表示。
电荷及其相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
用学生已有知识引入新课,让学生不觉得陌生,同时容易进入学习状态。
互动探究(见学生用书课堂本第1页)1. 电荷(1) 原子的核式结构:原子核(质子和中子)和核外电子。
(2) 摩擦起电的原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同。
实质:电子的转移。
结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。
(3) 对感应起电现象的分析问题1:如图所示,把带正电荷的物体C移近导体A、B,金属箔有什么变化?再将物体C移开,使它远离导体A、B,金属箔又有什么变化?答案金属箔由闭合变为张开,表明导体A、B两端都带了电;再将物体C移开,金属箔又由张开变为闭合,表明导体A、B又恢复到原来的电中性状态。
问题2:怎样证实自己的推测是否正确呢?先把A、B分开,然后移去C,金属箔是否会发生变化?再让A和B接触,又会看到什么现象?答案先把A、B分开,然后移去C,A、B两端的金属箔仍然张开,但张角变小了。
再让A、B接触,可以看到A、B两端的金属箔都闭合了。
这既不是接触起电,也不是摩擦起电,表明带电体对导体内部的电荷分布带来了影响,让学生猜想可能的图景是什么样的。
点评因为C棒的正电荷吸引金属导体中的自由电子,在A端有多余电子积累而带负电,B端因失去电子带正电,A、B分离时A带负电,B带正电,并且A、B两导体所带等量异号电荷。
移去C棒后,积累在A端和B端的电荷会在两部分导体中重新分布,原来积累在A、B两端的电荷有一部分会分散掉,所以金属箔张角会变小。
【教科版】物理高中选修3-1【全集】 学案 (共20套394页)(全书完整版)
[教科版]高中物理选修3-1（全册）学案汇总（共20套394页）第1节电荷__电荷守恒定律1．自然界中有两种电荷, 富兰克林把它们命名为正、负电荷: 同种电荷相互排斥, 异种电荷相互吸引.2．使物体带电的方式有三种: 摩擦起电、感应起电、接触起电, 这三种起电方式的实质都是电子在物体之间或物体内部的转移.3．电荷既不会创生, 也不会消灭, 在电荷的转移过程中,总量保持不变.4．元电荷e＝1.6×10－19 C, 所有带电体的电荷量都等于e的整数倍.5．密立根通过油滴实验确定了电荷量的不连续性, 并测定了元电荷的数值.一、摩擦起电 两种电荷 1．摩擦起电通过摩擦使物体带电的方法. 2．两种电荷及作用(1)两种电荷: 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电, 用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电. (2)作用: 同种电荷相互排斥, 异种电荷相互吸引. 3．电荷量(1)定义: 电荷的多少, 简称电量. (2)单位: 国际单位制中是库仑, 符号: C. 常用单位及其换算关系: 1 C ＝106 μC ＝109 nC. 4．原子结构及电性(1)原子⎩⎨⎧电子：带负电原子核⎩⎪⎨⎪⎧质子：带正电中子：不带电(2)原子的电性⎩⎪⎨⎪⎧中性：核外电子数等于质子数正电：失去电子负电：得到电子5．对摩擦起电的微观解释不同物质的原子核对外层电子的束缚和吸引力不同, 两种不同的物质相互摩擦时, 由于摩擦力做功, 使得束缚能力弱的物体失去电子而带正电, 吸引能力强的物质得到电子而带负电.二、电荷守恒定律 1．元电荷一个电子所带电量的绝对值, 是电荷的最小单元, 记作: e ＝1.6×10－19_C. 任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍.2．电荷守恒定律电荷既不能被创造, 也不能被消灭, 它们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. 也就是说, 在任何自然过程中, 电荷的代数和是守恒的.三、静电感应与感应起电 1．静电感应当带电体靠近不带电的导体时, 由于电荷的相互作用, 使不带电的导体两端出现等量异种电荷的现象.2．感应起电利用静电感应使导体带电的方法.3．感应起电的适用条件感应起电只适用于导体. 绝缘体的电子因不能自由移动而不能感应起电.1．自主思考——判一判(1)丝绸与任何物体摩擦后都带负电. (×)(2)两不带电的物体相互摩擦后, 若一个带正电, 另一个一定带等量的负电. (√)(3)摩擦起电现象使本没有电子和质子的物体中产生了电子和质子. (×)(4)元电荷实质上是指电子和质子本身. (×)(5)元电荷不是电荷, 而是一个表示电荷量的数值. (√)(6)在摩擦起电过程中两物体均带了电, 违背了电荷守恒定律. (×)2．合作探究——议一议(1)图1-1-1图1-1-1中笑容灿烂的女生为什么又“怒发冲冠”?提示: 图中的女生手扶静电起电机, 身体带上了静电, 头发因带了同种电荷而相互排斥, 所以头发呈辐射状.(2)如图1-1-2所示, 橡胶棒AB向右靠近带电小球时, A、B两端能否出现感应电荷? 为什么?图1-1-2提示: 不能. 因为橡胶棒为绝缘体, 其内部电子不能自由移动, 故其两端不会出现感应电荷.(3)带有等量异种电荷的两金属球接触后发生电荷的中和, 此时电荷消失了吗?提示: 电荷的中和是指等量异种电荷相遇时对外不显电性的现象, 电荷并没有消失.电荷间的相互作用[典例](多选)如图1-1-3所示, a、b、c、d为四个带电小球, 两球之间的作用分别为a 吸引d, c排斥a, b排斥c, d吸引b, 则()图1-1-3A．有两个小球带同种电荷B．有三个小球带同种电荷C．c、d小球带同种电荷D．c、d小球带异种电荷[解析]由d吸引a, d吸引b可知, a与b带同种电荷, 且与d带异种电荷; 由c排斥a, c排斥b可知, c与a、b带同种电荷, c与d带异种电荷, A、C错, B、D对.[答案]BD电荷间的相互作用规律为“同性相斥, 异性相吸”. 判断电荷间的相互作用, 有时也可以用假设法进行分析.1．有一质量较小的小球A, 用绝缘细线悬吊着, 当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时, 看到它们先相互吸引, 接触后又互相排斥, 则以下判断中正确的是() A．接触前, A、B一定带异种电荷B．接触前, A、B可能带异种电荷C．接触前, A球一定不带任何净电荷D．接触后, A球一定带负电荷解析: 选B用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B带负电靠近小球A时, 先相互吸引, 说明接触前A不带电或带正电, 故B对; 而接触后, 二者相互排斥, 说明二者又肯定带了同种电荷, 但是何种电荷无法判断. 故只能选B.2.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的附近, 有一个绝缘金属球b, 开始时a、b均不带电, 如图1-1-4所示, 现使b带电, 则()图1-1-4A．a、b之间不发生相互作用B．b将吸引a, 吸住后不分开C．b立即把a排斥开D．b先吸引a, 接触后又把a排斥开解析: 选D b球带电后, 吸引a球, 接触后两球带上同种电荷相互排斥又分开.3．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球都不带电解析: 选C A带正电, A吸引C, 则C可能带负电或不带电; A吸引B, 则B可能带负电或不带电; 若B带负电, B又吸引C, 则C此时不带电; 同理, 若C带负电, 则B不带电.三种起电方式的理解1．三种起电方式图1-1-52．三种起电方式对比摩擦起电感应起电接触起电产生及条件通常是两种不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时不带电与带电体接触时现象两物体带上等量异种电导体两端出现等量异种原来不带电的物体上带荷电荷, 且电性与原带电体“近异远同”上与带电体相同电性的电荷原因因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移1．毛皮与橡胶棒摩擦后, 橡胶棒带负电, 这是因为()A．橡胶棒上的正电荷转移到毛皮上去了B．毛皮上的电子转移到橡胶棒上去了C．橡胶棒失去了电子D．毛皮得到了质子解析: 选B毛皮与橡胶棒摩擦后, 橡胶棒带负电, 这是因为毛皮上的电子转移到橡胶棒上去了, 橡胶棒得到电子带负电, 毛皮失去电子带正电, 故选B.2.如图1-1-6所示, 当将带正电的球C移近不带电的枕形绝缘金属导体AB时, 枕形导体上的电荷移动情况是()图1-1-6A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动, 负电荷不移动B．枕形金属导体中的带负电的电子向A端移动, 正电荷不移动C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动解析: 选B金属导体中能够自由移动的是自由电子, 正电荷几乎不能移动, 当带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时, 发生了静电感应现象, 所以自由电子在外电场的作用下向A移动, 而正电荷不移动, 故选项B正确, A、C、D错误.3．(多选)下列关于验电器的说法中正确的是()A．将带负电的硬橡胶棒与验电器的小球接近时, 金属箔片上质子被吸引从而转移到小球上B．将带负电的硬橡胶棒与验电器的小球接近时, 小球上电子被排斥从而转移到金属箔片上C．将带负电的硬橡胶棒与原来不带电的验电器小球接触, 验电器的金属箔片因带负电而张开D．将带负电的硬橡胶棒与原来不带电的验电器小球接近, 验电器的金属箔片因带负电而张开解析: 选BCD同号电荷相互排斥, 异号电荷相互吸引. 当带负电的硬橡胶棒靠近验电器的小球时, 小球中电子受到排斥力而向金属箔片转移, 此时金属小球失去了电子带正电, 金属箔片得到电子带负电, 金属箔片带同号电荷互相排斥而张开. 金属箔片带电荷量越多, 排斥力越大, 其张角越大. 当带负电的硬橡胶棒接触验电器小球时, 在接触前的靠近过程中同样会引起金属小球中的电子向金属箔片转移, 只是接触后硬橡胶棒上的负电子向金属小球再发生转移. 在固体的起电现象中, 能转移的电荷只有电子, 质子不能自由移动.电荷守恒定律的理解及应用怎么理解电荷守恒定律?(1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样, 也是自然界中最基本的守恒定律.(2)两种典型的摩擦起电现象: 一是用丝绸摩擦玻璃棒, 玻璃棒带正电; 二是用毛皮摩擦橡胶棒, 橡胶棒带负电. 玻璃棒和橡胶棒上带的电都不是凭空产生的, 而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象, 符合电荷守恒定律, 可以推断: 与玻璃棒摩擦过的丝绸要带负电, 与橡胶棒摩擦过的毛皮要带正电.(3)带等量异种电荷的两金属球相接触, 发生电荷中和, 两球都不再带电, 这个过程中两球所带电荷的总量并没有变(为零), 电荷也是守恒的.(4)电荷守恒定律的广泛性: 任何电现象都遵守电荷守恒定律, 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. 如: 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、负电子可同时湮没、转化为光子. 在这种情况下, 带电粒子总是成对产生或湮没, 电荷的代数和不变.[典例]半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量, 相隔一定的距离, 今让第三个半径相同的不带电金属小球C先后与A、B接触后移开.(1)若A、B两球带同种电荷, 接触后两球的电荷量之比为多大?(2)若A、B两球带异种电荷, 接触后两球的电荷量之比为多大?[思路点拨][解析](1)若两球带同种电荷, 设q A＝q B＝Q,C先与A接触后: q A′＝q C＝Q 2C再与B接触后: q B′＝q C′＝Q＋Q22＝34Q则q A′q B′＝2∶3.(2)若两球带异种电荷, 设q A＝Q, q B＝－QC先与A接触后: q A′＝q C＝Q 2C再与B接触后: q B′＝q C′＝－Q＋Q22＝－Q4则: q A′|q B′|＝2∶1.[答案](1)2∶3(2)2∶1两个完全相同的导体球相互接触后的电荷分配规律(1)若只有一个导体球带电, 则接触后电荷平分;(2)若两个导体球带同种电荷, 则总电荷平分;(3)若两个导体球带异种电荷, 则先中和, 剩余电荷再平分.1．(多选)甲、乙、丙三个物体开始都不带电, 现在使甲、乙两个物体相互摩擦后, 乙物体再与丙物体接触, 最后得知甲物体带正电1.6×10－15C, 丙物体带电8.0×10－16 C. 则对于最后乙、丙两物体的带电情况, 下列说法中正确的是()A．乙物体一定带有负电荷8.0×10－16 CB．乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 CC．丙物体一定带有正电荷8.0×10－16 CD．丙物体一定带有负电荷8.0×10－16 C解析: 选AD由于甲、乙、丙原来都不带电, 即电荷总量为0. 甲、乙相互摩擦, 导致甲失去的电子的电荷量为1.6×10－15C, 甲带1.6×10－15C的正电, 而乙物体得到电子而带1.6×10－15C的负电荷; 乙物体与不带电的丙物体接触, 从而使一部分负电荷转移到丙物体上, 故可知乙、丙两物体都带负电荷, 由电荷守恒可知, 乙的带电荷量为 1.6×10－15C－8.0×10－16 C＝8.0×10－16 C, 故A、D正确.2．有A 、B 、C 三个用绝缘柱支撑的相同导体球, A 带正电, 电荷量为q , B 和C 不带电. 讨论用什么办法能使:(1)B 、C 都带等量的正电; (2)B 、C 都带负电; (3)B 、C 带等量的异种电荷; (4)B 带38q 正电.解析: (1)B 与A 接触后, 再与C 接触;(2)使A 靠近B 、C , B 、C 用导线接地后, 断开导线; (3)用导线将B 、C 连接, 使A 靠近B , 断开导线;(4)B 与A 接触后, 再与C 接触, 此时A 带电q 2, B 带q 4, 让B 再次与A 接触分开后, B 带38q .答案: 见解析1．(多选)关于元电荷, 下列说法中正确的是( ) A ．元电荷实质上指电子和质子本身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 ＝1.6×10－19CD ．元电荷e 的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的 解析: 选BCD 元电荷实际上是指电荷量, 数值是1.6×10－19C, 不要误认为元电荷是指具体的带电体, 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都是元电荷的整数倍, 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．保护知识产权, 抵制盗版是我们每个公民的责任与义务. 盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患. 小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书, 做练习时, 他发现有一个关键数字看不清, 拿来问老师, 如果你是老师, 你认为可能是下列几个数字中的哪一个( )A ．6.2×10－19 CB ．6.4×10－19C C ．6.6×10－19CD ．6.8×10－19C解析: 选B 因任何带电体所带电量都是元电荷电量1.6×10－19C 的整数倍, 因6.4×10－19 C＝4×1.6×10－19 C, 故选项B正确.3．关于摩擦起电与感应起电, 以下说法正确的是()A．摩擦起电是因为电荷的转移, 感应起电是因为产生电荷B．摩擦起电是因为产生电荷, 感应起电是因为电荷的转移C．不论摩擦起电还是感应起电, 都是电荷的转移D．以上说法均不正确解析: 选C无论哪种起电方式, 其本质都是电子在物体内部或物体间发生转移, 其过程中不会有电荷产生或消失, 故C对, A、B、D错.4．(多选)如图1所示, A、B是被绝缘支架分别架起的两金属球, 并相隔一定距离, 其中A带正电, B不带电, 则以下说法中正确的是()图1A．导体B将带负电B．导体B左端出现负电荷, 右端出现正电荷, 并且电荷量大小相等C．若A不动, 将B沿图中虚线分开, 则两边的电荷量大小可能不等D．只要A与B不接触, B的总电荷量总是为零解析: 选BD由于静电感应, 导体B左端带负电, 右端带正电, 导体总电量为零, 故A 错误, D正确. B的左端感应出负电荷, 右端出现正电荷, 电荷量的大小相等, 故B正确. 若A 不动, 将B沿图中虚线分开, 则两边的电荷量大小相等, 与划分的位置无关, 故C错误.5．(多选)下列判断小球是否带电的说法中正确的是()A．用一个带电体靠近它, 如果能够吸引小球, 则小球一定带电B．用一个带电体靠近它, 如果能够排斥小球, 则小球一定带电C．用验电器的金属球接触它后, 如果验电器的金属箔片能改变角度, 则小球一定带电D．如果小球能吸引小纸屑, 则小球一定带电解析: 选BD用一个带电体靠近它, 如果能够吸引小球, 则小球可能带异号电荷, 也可能不带电; 如果能够排斥小球, 则小球一定带同号电荷. 用验电器的金属球接触它时, 还需要知道验电器金属球的带电情况才能予以判断. 能吸引轻小物体是带电体的性质.6. (多选)如图2所示, 不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔. 当枕形导体的A 端靠近一带正电导体C时()图2A．A端金箔张开, B端金箔闭合B．用手触摸枕形导体后, A端金箔仍张开, B端金箔闭合C．用手触摸枕形导体后, 将手和C依次移开, 两对金箔均张开D．选项A中两对金箔带异种电荷, 选项C中两对金箔带同种电荷解析: 选BCD当带正电的导体C放在枕形导体附近, 在A端感应出负电荷, 在B端感应出正电荷, 这样两端的金箔上带电, 箔片相斥而张开, 选项A错误; 用手摸枕形导体后, A端仍为近端, 但B端不是远端了, 换为地球是远端, 这样B端不再有电荷, 金箔闭合, 选项B正确; 用手触摸导体后, 只有A端带负电, 将手和C依次移开, 不再有静电感应, A端所带负电荷便分布在整个枕形导体上, 两对金箔均张开, 选项C正确; 由以上分析可知, 选项D正确.7．使带电的金属球靠近不带电的验电器, 验电器的箔片张开. 下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况, 正确的是()解析: 选B验电器原来不带电, 当带电金属球靠近它时, 由于静电感应, 在验电器的金属球、金属杆和金属箔片之间将发生电荷的转移, 使靠近带电金属球的部分积累异种电荷, 由电荷守恒定律知另一端将积累等量同种电荷. 根据以上分析, 对照图示的四种情况可判断选项B正确, 其余各项错误.8. (多选)如图3所示, 挂在绝缘细线下的小轻质通草球, 由于电荷的相互作用而靠近或远离, 所以()图3A．甲图中两球一定带异种电荷B．乙图中两球一定带同种电荷C．甲图中两球至少有一个带电D．乙图中两球至少有一个带电解析: 选BC甲图中两球相吸, 则有两种情况: 一种是两球带异种电荷, 根据异性相吸可如题图中所示; 另一种是有一球带电, 另一球不带电, 则由于静电感应, 两球相吸. 所以C对, A不一定. 乙图中两球相斥, 则二球一定带有同种电荷, B对.9.如图4所示的装置叫做“雅各布天梯”, 两个用金属丝弯成的电极A、B分别与起电机的正、负两级相连, 金属丝电极上能够聚焦大量的正、负电荷, 正、负电荷通过电极间的空气放电, 产生明亮的电弧, 电弧随着热空气上升, 就像以色列的祖先雅各布梦中见到的天梯, 在电极放电过程中, 下列说法正确的是()图4A．电极A得到的电荷数多于电极B失去的电荷数B．电极A得到的电荷数等于电极B失去的电荷数C．电极A得到的电荷数少于电极B失去的电荷数D．条件不足, 不能判定电极A、B得失电荷间的数量关系解析: 选B根据电荷守恒定律可知, 电荷既不能凭空产生, 也不会凭空消失, 电荷的总量保持不变, 所以在电极放电过程中, 电极A得到的电荷数等于电极B失去的电荷数. 故B正确, A、C、D错误.10．(多选)如图5所示, A、B为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体, 起初它们不带电, 在它们的下部贴有金属箔片, C是带正电的小球, 下列说法正确的是()图5A．把C移近导体A时, A、B上的金属箔片都张开B．把C移近导体A, 先把A、B分开, 然后移去C, A、B上的金属箔片仍张开C．先把C移走, 再把A、B分开, A、B上的金属箔片仍张开D．先把A、B分开, 再把C移走, 然后重新让A、B接触, A上的金属箔片张开, 而B 上的金属箔片闭合解析: 选AB(1)C移近A时, 带正电的小球C对A、B内的电荷有力的作用, 使A、B 中的自由电子向左移动, 使得A端积累了负电荷, B端积累了正电荷, 其下部的金属箔片也分别带上了与A、B同种性质的电荷. 由于同种电荷间的斥力, 所以金属箔片都张开, A正确.(2)C靠近后保持不动, 把A、B分开, A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和, 因而A、B仍带等量的异种感应电荷, 此时即使再移走C, 因A、B已经绝缘, 所带电荷量也不会变, 金属箔片仍张开, B正确.(3)若先移走C, 再把A、B分开, 则在移走C后, A、B上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下吸引中和, 不再带电, 所以箔片都不会张开, C错.(4)先把A 、B 分开, 再移走C , A 、B 仍然带电, 但重新让A 、B 接触后, A 、B 上的感应电荷完全中和, 箔片都不会张开, D 错.11．有两个完全相同的带电金属小球A 、B , 分别带有电荷量Q A ＝6.4×10－9 C 、Q B ＝－3.2×10－9 C, 让两金属小球接触, 在接触过程中, 电子如何转移? 转移了多少电荷量?解析: 当两小球接触时, 电荷量少的负电荷先被中和, 剩余的正电荷再重新分配. 由于两小球完全相同, 剩余正电荷必均分, 即接触后两小球带电荷量Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92C ＝1.6×10－9 C在接触过程中, 电子由B 球转移到A 球. 转移电子的电荷量为ΔQ ＝Q A ′－Q A ＝(1.6×10－9－6.4×10－9)C ＝－4.8×10－9 C.答案: 电子由B 球转移到A 球, 转移了－4.8×10－9 C12．三个相同的金属球A 、B 、C , 先让A 球带上正电, 靠近相互接触的B 、C 球, 将B 、C 分开, 用手摸一下A 球, 将A 球上的电荷导入大地. 若此时B 球所带电荷量为＋q . 用A 球再去接触B , 然后再接触C , 最后A 所带的电荷量是多少?解析: 由静电感应现象和电荷守恒定律, 带正电的A 球靠近B 、C 球时, B 带电荷量为＋q , 则C 带电为－q . 不带电的A 球接触B , A 带电＋12q , 再接触C , 电荷先中和再平分, 故最后A 带的电荷量为－14q .答案: －14q第2节库_仑_定_律1．点电荷是理想模型, 当带电体的大小和形状对 所研究问题的影响可以忽略时, 带电体可被看成点电荷.2．库仑定律表达式为F ＝k Q 1Q 2r2, 此式仅适用于真空中的点电荷.3．静电力常量k＝9.0×109 N·m2/ C2.一、探究影响点电荷之间相互作用的因素1．点电荷(1)定义: 在研究带电体与其他带电体的相互作用时, 该带电体的形状、大小及电荷在其上的分布状况均无关紧要, 该带电体可以看做一个带电的点, 即为点电荷.(2)点电荷是一种理想化的物理模型.(3)带电体看成点电荷的条件如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多, 以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小, 就可以忽略形状、大小等次要因素, 带电体就能看成点电荷.2．实验探究实验原理如图所示, F＝mg tan_θ, θ变大, F变大; θ变小, F变小实验方法(控制变量法)保持电荷量不变, 探究电荷间作用力与距离的关系保持两带电小球间的距离不变, 探究电荷间作用力与电荷量的关系实验操作改变悬点位置, 从而改变小球间距r, 观察夹角θ变化情况改变小球带电荷量q, 观察夹角θ变化情况实验现象r变大, θ变小r变小, θ变大q变大, θ变大q变小, θ变小实验结论电荷之间的相互作用力随电荷量的增大而增大, 随它们之间距离的增大而减小1．内容真空中两个静止点电荷之间的作用力(斥力或引力)与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比, 与它们之间距离的平方成反比, 作用力的方向沿着这两个点电荷的连线.2．公式: F ＝k Q 1Q 2r2.3．静电力常量: k ＝9.0×109_N·m 2/C 2.4．适用条件: 真空中的点电荷, 对空气中的点电荷近似适用.1．自主思考——判一判(1)点电荷是一个带有电荷的几何点, 它是实际带电体的抽象, 是一种理想化模型. (√) (2)任何体积很小的带电体都可以看成点电荷. (×) (3)电荷间的相互作用力大小与电荷的正负无关. (√) (4)点电荷就是元电荷. (×)(5)两个带电小球间的库仑力一定能用库仑定律求解. (×) 2．合作探究——议一议 (1)点电荷与元电荷有什么区别?提示: ①元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值, 是电荷的最小单元. ②点电荷只是不考虑带电体的大小和形状, 其带电荷量可能很大也可能很小, 但一定是元电荷的整数倍.(2)库仑定律的适用条件是什么? 在空气中库仑定律成立吗? 提示: 库仑定律的适用条件是: ①真空; ②点电荷. 在空气中库仑定律也近似成立.(3)有人根据F ＝k Q 1Q 2r 2推出, 当r →0时F →∞, 这种分析是否正确? r →0时库仑定律还适用吗? 为什么?提示: ①不正确.②当r →0时库仑定律F ＝k Q 1Q 2r 2就不适用了.③因为当r →0时, 两带电体已不能看做点电荷.库仑定律的理解及应用1．库仑定律的理解 (1)库仑定律中的三个关键词 真空真空中, 库仑定律的表达式是F ＝kQ 1Q 2r 2, 在其他介质中不是没有库仑力, 而是库仑力不是kQ 1Q 2r2静止 两个电荷都静止或者一个运动一个静止, 库仑定律均可用, 但两个电荷都运动时, 可能会因为电荷运动形成电流, 产生磁场, 电荷受到其他力 点电荷非点电荷间也存在库仑力, 只是公式中的距离无法确定2．库仑力的理解(1)库仑力也叫静电力, 是“性质力”, 不是“效果力”, 它与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性.(2)两点电荷之间的作用力是相互的, 其大小相等, 方向相反, 不要认为电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大.(3)在实际应用时, 与其他力一样, 受力分析时不能漏掉, 在计算时可以先计算大小, 再根据电荷电性判断方向.3．库仑力的叠加原理对于两个以上的点电荷, 其中每一个点电荷所受的总的库仑力等于其他点电荷分别单独存在时对该电荷的作用力的矢量和.[典例] (多选)两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球, 其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍, 它们间的库仑力大小是F , 现将两球接触后再放回原处, 它们间库仑力的大小可能是( )A ．5F /9B ．4F /5C ．5F /4D ．9F /5[思路点拨](1)先写出两小球接触前库仑力F 的表达式。
【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第3章+1 磁现象和磁场+Word版含解析
[学习目标] 1.[物理观念]知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质。
2.[物理观念]了解磁现象及电流的磁效应。
3．[科学方法]利用类比的方法，通过电场的客观存在性去理解磁场的客观存在性。
4.[科学方法]通过类比的学习方法，体会磁现象的广泛存在性、应用性。
一、磁现象1．磁性：磁体吸引铁质物体的性质。
2．磁极：磁体上磁性最强的区域。
(1)北极：自由转动的磁体，静止时指北的磁极，又叫N极。
(2)南极：自由转动的磁体，静止时指南的磁极，又叫S极。
(3)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
二、电流的磁效应1．奥斯特实验将导线沿南北方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动。
2．奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系。
三、磁场1．定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过磁场发生的。
2．基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。
四、地磁场1．地磁场：地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近。
(如图所示)2．磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确的指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角。
磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体。
(√)(2)磁场看不见、摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在。
(×)(3)电荷周围既能产生电场，又能产生磁场。
(×)(4)地磁场的N极在地理北极，S极在地理南极。
(×)2．下列说法中正确的是()A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B．电流与电流的相互作用是通过电场产生的C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的D．磁场和电场完全相同A[电流能产生磁场，在电流的周围有磁场存在，不论是磁极与磁极间，还是电流与电流间、磁极与电流间，都有相互作用的磁场力。
2017-2018学年高中物理选修3-1教师用书：第1章 3 电场
3 电场强度[先填空] 1．电场(1)概念：存在于电荷周围的一种特殊物质，场与实物是物质存在的两种不同形式． (2)性质：对放入其中的电荷有力的作用，电荷间通过电场发生相互作用． (3)静电场：静止的电荷产生的电场． 2．电场强度(1)两种不同功能的电荷：①试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，电荷量和尺寸必须较小． ②场源电荷：产生电场的电荷．(2)定义：试探电荷在电场中某个位置所受的力与其电荷量成正比，即F ＝Eq ，在电场的不同位置，比例常数E 一般不一样，它反映了电场在这点的性质，叫做电场强度．(3)公式：E ＝Fq. (4)单位：N/C 或V/m. (5)方向电场强度是矢量，规定电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同．[再判断]1．电场看不见，摸不着，因此电场实际不存在．(×)2．根据E ＝Fq，由于q 有正负，故电场中某点的场强有两个方向．(×)3．据公式E ＝F q可计算场强大小，但场强由场本身决定，与F 、q 大小无关．(√) [后思考]1．有同学认为：电场就是电场强度，你怎样认为？【提示】 电场是一种特殊的物质，电场强度是描述电场强弱的物理量，二者不同． 2．根据电场强度的定义式E ＝F q，是不是只有试探电荷q 存在时，电场才存在？ 【提示】 不是，电场是由场源电荷产生的，与试探电荷的存在与否没有关系．[合作探讨]在空间中有一电场，把一带电荷量为q 的试探电荷放在电场中的A 点所受的电场力为F .探讨1：电场中A 点的电场强度E A 为多大？ 【提示】 E A ＝F q探讨2：将电荷量为2q 的试探电荷放在电场中的A 点所受的电场力为多大？此时A 点的电场强度E A ′为多大？【提示】 2F F q[核心点击]1．试探电荷与场源电荷的比较2.电场强度的两个性质(1)唯一性：电场中某点的电场强度E 是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关 .电场中不同的地方，电场强度一般是不同的．(2)矢量性：电场强度描述了电场的方向，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反．1．由电场强度的定义式E ＝Fq可知，在电场中的同一点( ) A ．电场强度E 跟F 成正比，跟q 成反比B ．无论放入的试探电荷所带的电荷量如何变化，F q始终不变C ．电场中某点的场强为零，放入该点的电荷受到的静电力不一定为零D ．试探电荷在该点受到的静电力的方向就是该点的电场强度方向【解析】 电场中某点电场强度，与形成电场的场源电荷和空间位置有关，与有无试探电荷无关，其方向是正电荷在该点的受力方向，故B 正确．【答案】 B2．如图131所示，在一带负电的导体A 附近有一点B ，如在B 处放置一个q 1＝－2.0×10－8C 的点电荷，测出其受到的静电力F 1大小为4.0×10－6N ，方向如图所示，则B 处场强是多少？如果换用一个q 2＝4.0×10－7C 的点电荷放在B 点，其受力多大？方向如何？【导学号：34522005】图131【解析】 由场强公式可得E B ＝F 1q 1＝4.0×10－62.0×10－8N/C ＝200 N/C因为是负电荷，所以场强方向与F 1方向相反．q 2在B 点所受静电力F 2＝q 2E B ＝4.0×10－7×200 N＝8.0×10－5 N因为q 2是正电荷，F 2方向与场强方向相同，也就是与F 1反向． 【答案】 200 N/C ，方向与F 1相反 8.0×10－5N 方向与F 1相反[先填空]1．真空中点电荷的场强 (1)大小：E ＝k Qr2.(2)方向：Q 为正电荷时，在电场中的某点P ，E 的方向由Q 指向P ；Q 是负电荷时，E 的方向由P 指向Q .2．电场强度的叠加如果场源电荷不只是一个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和．[再判断]1．用正、负两种试探电荷，检验电场中某点场强方向时，由于受力方向相反，则得到同一点场强有两个方向．(×)2．在E ＝F q 中场强大小与q 无关，同样在E ＝kQ r2中场强大小与Q 也无关．(×) 3．公式E ＝kQ r2对于任何静电场都成立．(×) 4．场强的叠加满足平行四边形定则．(√) [后思考]在计算式E ＝kQ r中，当r →0时，电场强度E 将趋近于无穷大，这种说法对吗？为什么？ 【提示】不对．因为当r →0时，电荷量为Q 的物体就不能看做点电荷了，计算式E ＝kQ r 2也就不适用了．[合作探讨]图132如图132所示，Q 和Q ′均为正点电荷，且Q ＝Q ′. 探讨1：正点电荷Q 在q 处产生的场强为多大？沿什么方向？【提示】 强场大小为kQ r2，方向沿Q 、q 的连线，水平向右． 探讨2：正点电荷Q 和Q ′在q 处产生的合场强为多大？沿什么方向？ 【提示】 场强大小为2kQr 2，方向斜向右上方，与水平方向夹角为45°.[核心点击]1．电场强度公式E ＝F q 与E ＝k Q r2的比较(1)等效法：均匀带电球等一些带电体有时可等效为点电荷，因此可以应用点电荷电场强度公式．(2)对称法：点电荷、均匀带电板等带电体周围的电场强度上下、左右可能出现对称性，利用对称性可确定某点场强的大小．(3)叠加法：电场强度是矢量，求解多个电荷产生的电场的电场强度，可以根据电荷的分布情况，采用不同的合成方法求解．3．(多选)真空中距点电荷(电量为Q )为r 的A 点处，放一个带电量为q (q ≪Q )的点电荷，q 受到的电场力大小为F ，则A 点的场强为( )A ．F /QB ．F /qC ．k qr 2D ．k Q r2【解析】 由电场强度的定义可知A 点场强为E ＝F /q ，又由库仑定律知F ＝kQqr 2，代入后得E ＝k Q r2，B 、D 对，A 、C 错．【答案】 BD4．直角坐标系xOy 中，M 、N 两点位于x 轴上，G 、H 两点坐标如图133.M 、N 两点各固定一负点电荷，一电量为Q 的正点电荷置于O 点时，G 点处的电场强度恰好为零．静电力常量用k 表示．若将该正点电荷移到G 点，则H 点处场强的大小和方向分别为( )【导学号：34522006】图133A.3kQ4a2，沿y 轴正向 B.3kQ4a2，沿y 轴负向 C.5kQ4a，沿y 轴正向 D.5kQ4a2，沿y 轴负向 【解析】 处于O 点的正点电荷在G 点处产生的场强E 1＝k Q a2，方向沿y 轴负向；又因为G 点处场强为零，所以M 、N 处两负点电荷在G 点共同产生的场强E 2＝E 1＝k Q a2，方向沿y 轴正向；根据对称性，M 、N 处两负点电荷在H 点共同产生的场强E 3＝E 2＝k Q a2，方向沿y 轴负向；将该正点电荷移到G 处，该正点电荷在H 点产生的场强E 4＝k Q a2，方向沿y 轴正向，所以H 点的场强E ＝E 3－E 4＝3kQ4a2，方向沿y 轴负向．【答案】 B合场强的求解技巧(1)电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则，常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算．(2)当两矢量满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上时，两矢量合成叠加，合矢量为零，这样的矢量称为“对称矢量”，在电场的叠加中，注意图形的对称性，发现对称矢量可简化计算．[先填空]1．电场线：画在电场中的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向与该点电场强度的方向一致．2．电场线特点：(1)起始于无限远或正电荷，终止于负电荷或无限远．(2)任意两条电场线不相交．(3)电场线的疏密表示电场的强弱．(4)电场线不是实际存在的线，是为了形象地描述电场而假想的线．3．匀强电场(1)定义：各点电场强度的大小相等、方向相同的电场．(2)匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线．[再判断]1．电场线可以描述电场的强弱，也能描述电场的方向．(√)2．电场线在实际中并不存在．(√)3．只要电场线是平行的直线，该电场一定是匀强电场．(×)[后思考]1．有同学认为，由于两条电场线之间无电场线故无电场．你认为对吗？【提示】不对，电场线是人们为形象研究电场，人为画出的一些线，在电场中任何区域均可画电场线．2．为什么电场中电场线不会相交？【提示】如果电场中电场线相交，在交点处有两个“切线方向”，就会得出电场中同一点电场方向不唯一的错误结论．[合作探讨]探讨1：电场线怎样描述电场的强弱和方向？电场线实际存在吗？【提示】电场线的疏密描述电场的强弱，电场线上某一点的切线方向是该点的电场强度的方向．电场线不是实际存在的．探讨2：电场线和带电粒子在电场中的运动轨迹相同吗？二者在什么条件下才重合？【提示】不相同．电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，带电粒子在电场中的运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹，只有当电场线是直线，且带电粒子只受静电力作用(或受其他力，但方向沿电场线所在直线)，同时带电粒子的初速度为零或初速度方向沿电场线所在直线时，运动轨迹才和电场线重合．[核心点击]1．点电荷的电场线图134(1)点电荷的电场线呈辐射状，正电荷的电场线向外至无限远，负电荷则相反．(2)以点电荷为球心的球面上，电场线疏密相同，但方向不同，说明电场强度大小相等，但方向不同．(3)同一条电场线上，电场强度方向相同，但大小不等．实际上，点电荷形成的电场中，任意两点的电场强度都不同．2．等量异种点电荷与等量同种点电荷的电场线比较(1)电场线不是带电粒子的运动轨迹．(2)同时具备以下条件时运动轨迹与电场线重合： ①电场线为直线；②带电粒子的初速度为零，或初速度沿电场线所在直线； ③带电粒子只受电场力，或其他力的合力沿电场线所在直线．(3)只在电场力作用下，以下两种情况带电粒子都做曲线运动，且运动轨迹与电场线不重合：①电场线为曲线；②电场线为直线时，带电粒子有初速度且与电场线不共线．5.如图135所示，M 、N 为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P 点放一静止的点电荷q (负电荷)，不计重力，下列说法中正确的是( )【导学号：34522007】图135A ．点电荷在从P 到O 的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B ．点电荷在从P 到O 的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C ．点电荷运动到O 点时加速度为零，速度达最大值D ．点电荷越过O 点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零 【解析】 由等量同种电荷周围的电场线的分布可知，O 点场强为零，从O 点沿着中垂线向无穷远处延伸，场强先增大后减小，所以点电荷在从P 到O 的过程中，加速度可能先增大后减小，选项A 、B 错；但负电荷所受M 、N 点点电荷库仑力的合力方向竖直向下，到O 点一直加速，选项C 对；同理点电荷越过O 点后，速度越来越小，但加速度可能先增大后减小，选项D 错．【答案】 C6．如图136所示，直线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，曲线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹，a 、b 是轨迹上两点．若带电粒子运动中只受电场力作用，根据此图可以作出的判断错误的是( )图136A．带电粒子所带电荷的符号B．带电粒子在a、b两点的受力方向C．带电粒子在a、b两点的加速度何处大D．带电粒子在a、b两点的加速度方向【解析】如图所示，由于带电粒子在电场力作用下做曲线运动，所以电场力应指向轨迹的凹侧，且沿电场线，即沿电场线向左，B正确；由于电场线方向未知，故不能确定带电粒子的电性，A错误；加速度由电场力产生，由于a处电场线较b处密，所以a处电场强度大，由F＝Eq知，带电粒子在a处受电场力大，故加速度大，且方向与电场力方向相同，C、D 正确．【答案】 A带电粒子在电场中运动时的分析思路(1)根据带电粒子运动轨迹弯曲方向，判断出电场力情况．(2)把电场线方向、电场力方向与电性相联系．(3)把电场线疏密和受力大小、加速度大小相联系．。
【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第2章+2 电动势+Word版含解析
2电动势[学习目标] 1.[物理观念]知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置。
2.[科学思维]了解电路中(电源外部和内部)自由电荷定向移动的过程中，静电力和非静电力做功与能量转化的关系。
(难点)3.[物理观念]了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式。
4.[物理观念]了解电源内电阻。
一、电源1．非静电力(1)非静电力的作用：把正电荷在电源内部由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。
(2)非静电力的实质：在电池中是指化学作用，在发电机中是指电磁作用。
2．电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
二、电动势和内阻1．电动势(1)定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值。
(2)公式：E＝Wq。
(3)单位：伏特，用符号“V”表示。
(4)物理意义：电动势的大小反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势大，表示电源的转化本领大。
(5)大小：从做功角度，其数值等于非静电力把1_C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功。
(6)方向：电动势是标量，为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流的方向，即由电源负极指向正极。
(7)电动势的决定因素：电动势是电源的属性，大小完全由电源本身决定，与电源的体积和外电路的组成及变化情况无关。
2．电源的内阻及电池的容量(1)电源的内阻：电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫作电源的内阻，内阻与电动势为电源的两个重要参数。
(2)电池的容量：①定义：电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培时(A·h)或毫安时(mA·h)作单位。
②特点：电池的容量与放电状态有关，同样的电池，小电流、间断性放电要比大电流、连续放电的容量大。
③对同一种电池，体积越大，电池的容量越大，电池的内阻越小。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)非静电力做功，可以使正电荷在电源内部由负极移动到正极。
高中物理教师用书教科版选修3_1
1．电荷电荷守恒定律[先填空]1．摩擦起电：带有电荷的物体叫做带电体．通过摩擦使物体带电的方法称为摩擦起电．2．两种电荷：自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷．(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷．(2)用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷．3．电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．4．电荷量：电荷的多少．在国际单位制中，它的单位是库仑，符号C.通常正电荷的电荷量用正数表示，负电荷的电荷量用负数表示，常用的电荷量单位还有微库(μC)和纳库(nC)．1 μC＝10－6 C,1 nC＝10－9 C.5．静电感应和感应起电(1)静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷的现象．(2)感应起电：利用静电感应使金属导体带电的方法．[再判断]1．不带电的物体和带电体一定不能发生相互作用．(³)2．用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电．(√)3．电荷间同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥．(³)[后思考]用丝绸摩擦过的玻璃棒为什么带正电？用毛皮摩擦过的橡胶棒为什么带负电？【提示】玻璃棒及橡胶棒中的正电荷数量与负电荷数量一样多，则显中性．用丝绸摩擦过的玻璃棒失去电子，则带正电；用毛皮摩擦过的橡胶棒得到电子，则带负电．图111[合作探讨]用梳子梳头时常看到梳子吸引头发的现象，有时梳子还能吸引纸屑等轻小物体．干燥的冬季脱外衣时常听到“叭叭”的声响且伴有火星，这些都是摩擦起电的结果．探讨1：摩擦起电的电荷是从哪来的？【提示】 不同的物质相互摩擦，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电． 探讨2：有哪些起电方式？本质相同吗？【提示】 摩擦起电，接触带电，感应起电．相同．[核心点击]1．三种起电方式的比较2.摩擦起电适用于绝缘体，感应起电和接触带电适用于导体．1．下列现象中不属于摩擦起电的是( ) 【导学号：33410000】A ．将被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近纸屑，纸屑被吸起B ．在干燥的冬季脱毛绒衣时，会听到轻微的噼啪声C ．擦黑板时粉笔灰纷纷飞扬，四处飘落D ．穿着化纤类织物的裤子走路时，裤腿上常容易吸附灰尘【解析】 摩擦起电后物体带静电，能吸引轻小物体，也能产生火花放电，故选项C不属于摩擦起电的现象．【答案】 C2．把一个带正电的金属球A跟不带电的同样的金属球B相碰，两球都带等量的正电荷，这是因为( ) 【导学号：33410001】A．A球的正电荷移到B球上B．B球的负电荷移到A球上C．A球的负电荷移到B球上D．B球的正电荷移到A球上【解析】金属球中能够自由移动的电荷是自由电子，则B球上的自由电子受A球上所带正电荷的吸引而转移到A球上，B球因缺少电子就带上了正电荷．【答案】 B3．(多选)如图112所示，A、B为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是( )图112A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B 上的金属箔片闭合【解析】C移近A时，带正电的小球C对A、B内的电荷有力的作用，使A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累了负电荷，B端积累了正电荷，其下部贴有的金属箔片也分别带上了与A、B同种性质的电荷，由于同种电荷间的斥力，所以金属箔片都张开，A正确．C 靠近后保持不动，把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍带等量的异种感应电荷，此时即使再移走C，因A、B已经分开且绝缘，所带电荷量也不会变，金属箔片仍张开，B正确．先移走C，A、B上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下中和，再把A、B分开，A、B也不再带电，所以箔片都不会张开，C错．先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，箔片都不会张开，D错．【答案】AB感应起电的判断方法(1)导体靠近带电体时，导体上靠近带电体的一端感应出与带电体性质不同的电荷，远离带电体的一端感应出与带电体相同性质的电荷．(2)接地的某导体与地球组成一个新导体，在感应起电时该导体为近带电体端，感应出与带电体不同性质的电荷，地球为远带电体端，感应出与带电体相同性质的电荷．[先填空]1．物质的微观结构 (1)原子结构：原子⎩⎨⎧ 原子核⎩⎪⎨⎪⎧ 质子：带正电中子：不带电核外电子：带负电图113(2)原子电性：原子核的正电荷的数量与核外电子负电荷的数量一样多，整个原子对外界较远的位置表现为电中性．(3)离子的电性：失去电子的原子为带正电的离子；得到电子的原子为带负电的离子．2．摩擦起电的原因：两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子从一个物体转移到另一个物体，使得原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电．3．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们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．(2)理解：在任何自然过程中，电荷的代数和是守恒的．[再判断]1．摩擦起电就是通过摩擦创造了电荷．(³)2．近代物理实验发现，在一定条件下，带电粒子可以产生和湮灭，故在一定条件下，电荷守恒定律不成立．(³)3．带负电的绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间，该小球的负电几乎为零，可见小球上的负电荷逐渐消失了．(³)[后思考]如图114所示的现象为感应起电过程，为什么一定要先使导体球瞬时接地再移走施感电荷，而不是先移走施感电荷再接地？甲乙丙丁图114【提示】导体球瞬时接地时，导走负电荷，小球最终带正电；若先移走施感电荷，球上感应出来的正、负电荷相互吸引而中和，小球最终不带电．[合作探讨]探讨1：甲、乙两同学各拿一带电小球做实验时不小心两小球接触了一下，结果两小球都没电了！电荷到哪里去了呢？是否违背了电荷守恒定律？【提示】两球上的异种电荷中和了，即正、负电荷代数和为0，对外不显电性，没有违背电荷守恒定律．探讨2：如图115所示的现象为感应起电，为什么发生感应起电的是导体而不是绝缘体？图115【提示】感应起电的实质是在带电体电荷的作用下，物体上的自由电荷的转移，只有导体上的电子(或正、负离子)才能自由移动，而绝缘体上的电子不能自由地移动．所以，导体能发生感应起电，而绝缘体不能．[核心点击]1．物体带电的实质使物体带电不是创造了电荷，使物体不带电也不是消灭了电荷．物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配．摩擦起电、感应起电和接触起电，均符合电荷守恒定律．2．“中性”与“中和”的理解(1)中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性．(2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程．3．守恒的广泛性电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律，也涵盖了近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律．例如，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．4．接触起电现象中电荷量的分配无论是带电的导体与不带电的导体接触，还是两个原来带同种电荷的导体接触，还是两个原来带异种电荷的导体接触，最终两导体都将带上同种电荷或都不带电，不可能带上异种电荷，并且接触前后电荷总量不变．4．M 和N 是两个都不带电的物体．它们互相摩擦后，M 带正电荷1.60³10－19 C ，下列判断正确的有( ) 【导学号：33410002】A ．在摩擦前M 和N 的内部没有任何电荷B ．摩擦过程中电子从N 转移到MC ．N 在摩擦后一定带负电荷1.60³10－19 C D ．N 在摩擦过程中失去1.60³10－19 C 个电子【解析】 M 和N 相互摩擦，M 带正电是因为M 对核外电子的束缚能力小而失去核外电子的结果；由于电荷守恒，故N 一定带等量负电荷，选项C 正确．【答案】 C5．两个完全相同的带电绝缘金属小球A 、B ，分别带有电荷量Q A ＝6.4³10－9 C ，Q B ＝－3.2³10－9C ，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？【解析】 两小球接触时，电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配．即接触后两小球的电荷量为 Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B 2＝6.4³10－9＋ －3.2³10－9 2 C ＝1.6³10－9C 在接触过程中，电子由B 球转移到A 球，自身的净电荷全部中和后，继续转移，直至其带Q B ′的正电，这样，共转移的电子电荷量为ΔQ ＝|Q B |＋Q B ′＝3.2³10－9 C ＋1.6³10－9C ＝4.8³10－9 C ，则转移的电子数n ＝ΔQ e ＝4.8³10－91.6³10－19＝3.0³1010(个)． 【答案】 电子由B 转移到A 共转移3.0³1010个完全相同的导体球接触带电时电荷量的分配原则形状、大小都相同的导体接触时会将电荷量平分．(1)用带电量为Q 的金属球与不带电的金属球接触，每个小球带电量均为Q /2，且所带电荷的性质相同；(2)用带电量为Q 1的金属球与带电量为Q 2的金属球接触，若两球带同种电荷，则每个小球所带电量为总电荷量的一半．若两球带异种电荷，则先中和相同量的异号电荷，然后平分剩余电荷．学业分层测评(一)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．电视机的玻璃光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为( ) 【导学号：33410003】A ．这是灰尘的自然堆积B ．玻璃有极强的吸附灰尘的能力C ．电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘D ．电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘【解析】 该现象是一种静电现象，即电视机在工作的时候，屏幕表面由于有静电而吸附轻小物体灰尘，即D 选项正确．【答案】 D2．(多选)(2016²德州高二检测)以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是( )A ．摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生电荷B ．摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移C ．摩擦起电的两摩擦物体必定是绝缘体，而感应起电的物体必定是导体D ．不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移【解析】 不同起电方式的本质都是电荷的转移，而不是产生了电荷，故A 、B 错误，D 正确．用摩擦起电方式带电的一定是绝缘体，用感应起电方式带电的一定是导体，C 正确．【答案】 CD3．将不带电的导体A和带负电的导体B接触后，导体A中的质子数目( ) 【导学号：33410004】A．增加B．减少C．不变D．先增加后减少【解析】在接触带电的过程中，发生转移的电荷是自由电子，质子并不发生移动，故C正确．【答案】 C4．如图116所示，原来不带电的金属导体MN，在其两端下面都悬挂有金属验电箔片，若使带负电的金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象( )图116A．只有M端验电箔片张开，且M端带正电B．只有N端验电箔片张开，且N端带负电C．两端的验电箔片都张开，且左端带负电，右端带正电D．两端的验电箔片都张开，且两端都带正电或负电【解析】根据同种电荷相互排斥可知，金属球A上的负电荷将排斥金属导体MN上的自由电子，使其向N端移动，N端带负电，而M端带正电，故两端的金属箔片均张开，C正确，A、B、D均错误．【答案】 C5．(多选)挂在绝缘细线下的两个轻质小球，表面镀有金属薄膜，由于电荷的相互作用而靠近或远离，分别如图117甲、乙所示，则( ) 【导学号：33410005】甲乙图117A．甲图中两球一定带异种电荷B．乙图中两球一定带同种电荷C．甲图中两球至少有一个带电D．乙图中两球至多有一个带电【解析】题目中的小球都是镀有金属薄膜的轻质小球，带电物体具有吸引轻小物体的性质，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以可以判断出甲图的现象可以是两个带异种电荷的小球，也可以是一个小球带电而另一个小球不带电；两个小球由于相互排斥而出现乙图中的现象，则必须都带电且是同种电荷．【答案】BC6．把两个相同的金属小球接触一下再分开一小段距离，发现两球之间相互排斥，则这两个金属小球原来的带电情况不可能是( )A．两球原来带有等量异种电荷B．两球原来带有同种电荷C．两球原来带有不等量异种电荷D．两球中原来只有一个带电【解析】当带有等量异种电荷时，两者接触，发生中和，之后两者无作用力，故A 不可能互相排斥，B、C、D三种情况相互接触再分开都带同种电荷，相互排斥．【答案】 A7．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片会张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是( ) 【导学号：33410006】【解析】把带电金属球移近不带电的验电器，根据静电感应现象的规律，若金属球带正电，则将验电器箔片上的自由电子吸引上来，这样验电器的上部将带负电，箔片带正电；若金属球带负电，则将验电器上部的自由电子排斥到远端的箔片上，这样验电器的上部将带正电，箔片带负电．选项B正确．【答案】 B8．如图118所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A、B两个完全相同的枕形导体且不带电．试问：图118(1)如何使A、B都带等量正电？(2)如何使A、B都带等量负电？(3)如何使A带负电，B带等量的正电？【解析】(1)把A、B紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，把A与B分开后再用手摸一下B，则B所带的负电荷就被中和，再把A与B接触一下，A和B就带等量正电荷．(2)把A、B紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，再用手摸一下A或B，则A所带的正电荷就被中和，而B端仍带有负电，移去C以后再把A 与B分开，则A和B就带等量负电荷．(3)把A、B紧密靠拢，让C靠近A，则在A端感应出负电荷，B端感应出等量正电荷，马上把A与B分开后，则A带负电，B带等量的正电．【答案】见解析[能力提升]9．(多选)有A、B、C三个完全相同的金属球，A带1.2³10－4 C的正电荷，B、C不带电，现用相互接触的方法使它们都带电，则A、B、C所带的电荷量可能是下面哪组数据( ) 【导学号：33410007】A．4.0³10－5C,4.0³10－5C,4.0³10－5 CB．6.0³10－5C,4.0³10－5C,4.0³10－5 CC．6.0³10－5C,3.0³10－5C,3.0³10－5 CD．5.0³10－5C,5.0³10－5C,5.0³10－5 C【解析】三个球同时接触后各带有4.0³10－5 C的电量，A对；根据电荷守恒定律，接触前、后三球的总电量不变，B、D错误；将B球先与A球接触，再与C球接触，分开后A、B、C各带有6.0³10－5 C、3.0³10－5 C和3.0³10－5 C的电量，C对．【答案】AC10．(多选)如图119所示，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则( )图119A．金属球可能不带电B．金属球可能带负电C．金属球可能带正电D．金属球一定带负电【解析】验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相互排斥，张开角度的大小决定于两金箔带电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使验电器的金属球B上的电子逐渐下移，从而使两金箔张角减小，选项B 正确，选项C不正确．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B 球的端面出现正的感应电荷，A 球上的感应电荷与验电器上的电子发生相互作用，使验电器的金属球B 上的电子逐渐下移，从而使金箔张角减小，选项A 正确，同时否定选项D.【答案】 AB11．如图1110所示，把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a 、b 两端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是( ) 【导学号：33410008】图1110A ．闭合开关S 1，有电子从枕形导体流向大地B ．闭合开关S 2，有电子从枕形导体流向大地C ．闭合开关S 1，有电子从大地流向枕形导体D ．闭合开关S 2，没有电子通过开关S 2【解析】 在S 1、S 2都闭合前，对枕形导体，它的电荷是守恒的．由于静电感应，a 、b 两端出现等量的负、正电荷．当闭合开关S 1、S 2中的任何一个以后，便把大地与枕形导体连通，使大地与枕形导体组成一个新的大导体，因此，导体本身的电荷不再守恒，而是导体与大地构成的系统电荷守恒，由于静电感应，a 端仍为负电荷，大地为远端，感应出正电荷，因此无论是闭合开关S 1还是闭合开关S 2，都有电子从大地流向枕形导体，故选项C 正确．【答案】 C12．半径相同的两个金属小球A 、B 带有相等的电荷量，相隔一定的距离，现让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A 、B 接触后再移开．(1)若A 、B 带同种电荷，求接触后两球所带的电荷量之比； (2)若A 、B 带异种电荷，求接触后两球所带的电荷量之比．【解析】 (1)若A 、B 带同种电荷，设为q ，第三个小球先与A 接触，电荷量平均分配，各带电荷量q 2；第三个小球再与B 接触，两球电荷量之和平均分配，各带34q .因此A 、B 带电荷量之比q A q B ＝23.(2)若A 、B 两球带异种电荷，设A 为q ，B 为－q ，则第三个小球先和A 接触，电荷量平均分配，各带q 2；第三个小球再和B 接触，先中和再平均分配，各带－14q .所以A 、B 电荷量之比q A q B ＝21.【答案】 (1)2∶3 (2)2∶12. 库仑定律[先填空]1．点电荷：当一个带电体本身的线度比它到其他带电体的距离小很多，以至在研究它与其他带电体的相互作用时，该带电体的形状以及电荷的分布状况均无关紧要，该带电体可看做一个带电的点，这样的电荷称为点电荷．它是一个理想化的物理模型．2．实验探究(1)小球的带电量不变时，与带电体之间的距离越小，丝线偏离竖直方向的角度越大，表明小球受到的作用力越大．(2)小球与带电体之间的距离不变，增加带电体或小球的电荷量时，电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越大，表明小球与带电体之间的作用力越大．3．实验结论：电荷之间的相互作用力随电荷量的增大而增大，随它们之间距离的增大而减小．[再判断]1．体积很小的带电体都能看成点电荷．(³)2．电荷之间相互作用力的大小只决定于电荷量的大小．(³)3．点电荷是一种理想模型．(√)[后思考]带电体在什么情况下可以看做点电荷？【提示】研究电荷之间的相互作用力时，当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做点电荷．[合作探讨]2013年12月2日“嫦娥三号”月球探测器成功发射，升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电．图121探讨1：在研究“嫦娥三号”与地球的静电力时，能否把“嫦娥三号”看成点电荷？【提示】能探讨2：研究点电荷有什么意义？【提示】点电荷是理想化模型，实际并不存在，是我们抓住主要因素、忽略次要因素抽象出的物理模型．[核心点击]1．点电荷与元电荷的区别点电荷是为了研究问题方便而抽象出来的理想化物理模型，实际中并不存在；而元电荷是自然界中存在的最小的电荷量，两者有着完全不同的含义．点电荷的带电量应该是元电荷的整数倍．2．点电荷只具有相对意义点电荷是一个相对的概念，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．另外，带电体的线度比相关的距离小多少时才能看做点电荷，还与问题所要求的精度有关．从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时，完全可以把它们视为点电荷．1．关于元电荷和点电荷的理解正确的是( ) 【导学号：33410009】A．元电荷就是电子B．元电荷就是质子C．体积很小的带电体就是点电荷D．点电荷是一种理想化模型【解析】元电荷是带电量的最小单元，不是物质(电子、质子)，没有电性之说，故A、B错误；当两个带电体的形状和大小对它的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷，故C错误；点电荷实际不存在，是理想化模型．D正确．【答案】 D2．下列哪些物体可以视为点电荷( )A．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B．不论什么情况下，均匀带电的绝缘球体一定能视为点电荷C．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D．带电的金属立方体一定不能视为点电荷【解析】带电体能否视为点电荷，要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多，而不是看物体本身有多大，形状如何，也不是看它们所带的电荷量多大．故A、B、D错，C 对．【答案】 C3．(多选)下列关于点电荷的说法中正确的是( ) 【导学号：33410010】A．无论两个带电体多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两个带电体就可以看做是点电荷B．一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看做点电荷C．一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看做点电荷D．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理【解析】无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的大小时，带电体本身的大小对于所研究的问题影响很小，可把带电体看做点电荷，选项A正确，而选项C错误；尽管带电体很小，但两带电体相距很近，以至于本身的大小和形状对问题的影响不能忽略，两带电体也不能被看做点电荷，选项B错误；两个带电金属小球，若离的很近，两球所带的电荷在静电力作用下会分布不均，电荷的分布影响到静电力的大小，若带同种电荷，相互排斥，等效的点电荷间距大于球心距离；若带异种电荷，相互吸引，等效的点电荷间距小于球心距离，因此，选项D正确．【答案】AD带电体看做点电荷的条件如果两个带电体相距很远，它们之间的距离比它们每一个的线度大得多，其体积、形状对研究的问题影响很小甚至没有影响，这时可以忽略它的形状和大小，近似地认为每一个带电体的电荷都集中在一个点上，可将带电体看做点电荷．[先填空] 1．内容2.库仑定律的公式F ＝kQ 1Q 2r2，式中k 叫做静电力常量，k 的数值是9³109_N²m 2/C 2. 3．静电力叠加原理对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和．[再判断]1．库仑力的大小与电性没有关系．(√)2．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等．(√)3．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力的大小．(³) [后思考]有同学根据库仑定律的表达式F ＝k Q 1Q 2r 2得出当r →0时F →∞，这个结论成立吗？为什么？【提示】 不成立，因为当r →0时两带电体已不能看成点电荷，库仑定律已不再成立．[合作探讨]有两个完全相同的金属小球A 、B (它们的大小可忽略不计)，A 带电荷量为7Q ，B 带电荷量为－Q ，当A 、B 在真空中相距为r 时，两球之间的库仑力为F .探讨1：若用绝缘工具使A 、B 相距2r ，则两球的库仑力变为多少？ 【提示】 F4探讨2：若用绝缘工具使A 、B 两球相互接触后再放回原处，则两球的库仑力变为多少？ 【提示】 97F。
湖南省湘潭凤凰中学高中物理人教版选修3-1《21电源和电流》学案(无答案)
3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行.(恒定电场)
4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.
5、电流:表示电流的强弱程度的物理量.
（1）定义式：I=q / t
（2）金属导体中电流的计算式：I=nqsv（其中n为导体单位体积内自由电荷数目，s为导体横截面积，v为电荷定向移动速率，q为每个自由电荷的电量。）
『思考4』如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？
5、氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？
【课堂小结】
1、形成电流的条件：
（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压
『思考』怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?
归纳：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）
【课堂训练】
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为_______A；
2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_______A．
教学过程
师生互动
补充内容或错题订正
【预习自学】
1、分别带正负电荷的A、B两个导体，若用导线R连接，导线R中可能存在一个______电流，若要保持持续的电流，A、B需维持一定的______。能使A、B间维持一定的电势差的装置称为_______.
2、达到稳定状态时，导线内的电场是由______、_______等电路元件所积累的电荷共同形成的，电荷的分布是______的，电场的分布也是_______的，且导线内的电场线保持和导线________。
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第课时电荷及其守恒定律
高效课堂
情景创设
演示:摩擦过的物体具有吸引轻小物体的性质,这种现象叫摩擦起电,这样物体就带了电。
演示:用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥,而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引,人们没有发现对上述两种电荷都排斥或都吸引的电荷,所以自然界存在两种电荷。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
正电荷和负电荷:把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷,用正数表示。
把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷,用负数表示。
电荷及其相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
用学生已有知识引入新课,让学生不觉得陌生,同时容易进入学习状态。
互动探究(见学生用书课堂本第页)
. 电荷
() 原子的核式结构:原子核(质子和中子)和核外电子。
() 摩擦起电的原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同。
实质:电子的转移。
结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。
() 对感应起电现象的分析
问题:如图所示,把带正电荷的物体移近导体、,金属箔有什么变化?再将物体移开,使它远离导体、,金属箔又有什么变化?
答案金属箔由闭合变为张开,表明导体、两端都带了电;再将物体移开,金属箔又由张开变为闭合,表明导体、又恢复到原来的电中性状态。
问题:怎样证实自己的推测是否正确呢?
先把、分开,然后移去,金属箔是否会发生变化?再让和接触,又会看到什么现象?
答案先把、分开,然后移去、两端的金属箔仍然张开,但张角变小了。
再让、接触,可以看到、两端的金属箔都闭合了。
这既不是接触起电,也不是摩擦起电,表明带电体对导体内部的电荷分布带来了影响,让学生猜想可能的图景是什么样的。
点评因为棒的正电荷吸引金属导体中的自由电子,在端有多余电子积累而带负电端因失去电子带正电、分离时带负电带正电,并且、两导体所带等量异号电荷。
移去棒后,积累在端和端的电荷会在两部分导体中重新分布,原来积累在、两端的电荷有一部分会分散掉,所以金属箔张角会变小。
再让、接触,由于它们电荷等量异号,所以电荷中和,金属箔闭合。
从微观结构本质研究物体带电的原因,使学生对导电的机制有清楚的认识。
() 静电感应:把电荷移近不带电的异体,可以使导体带电的现象。
利用静电感应使物体带电,叫做感应起电。
. 电荷守恒定律
内容: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;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
问题:电中性物体中有无电荷存在?
答案电中性物体中是有电荷存在的,只是正、负电荷的代数和为零。
问题:所谓“电荷的中和”是不是正、负电荷一起消失?
答案电荷的中和是指电荷的种类和数量达到等量、异号,这时正、负电荷的代数和为零。
问题:对于“电荷的总量保持不变”中的“电荷的总量”你是怎样理解的?
答案电荷的总量是指电荷的代数和,电荷的总量保持不变。
另一种表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变。
通过理解三个问题,让学生体会电荷守恒定律的第二种表述。
【例题】如图所示为带正电的小球为原来不带电的导体。
把放在附近、之间存在吸引还是排斥?
答案导体中的一部分自由电子受的正电荷吸引会积聚在的左端,右端会因失去电子而带正电。
对左端的吸引力大于对右端的排斥力、之间产生吸引力。
. 元电荷
电荷的多少叫做电荷量。
符号或。
单位:库仑,符号。
元电荷:最小的电荷量,用表示。
注意:所有带电体的电荷量或者等于,或者等于的整数倍。
就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。
电荷量的值×。
比荷:电子的电荷量和电子的质量的比值,即×。