2019-2020年高中物理选修(3-1)1.2《探究电荷相互作用规律》word教案1

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沪科版31选修三1.2探究电荷相互作用规律4

沪科版31选修三1.2探究电荷相互作用规律4

1.2 探究电荷相互作用规律知识目标:1.掌握库仑定律,知道点电荷的概念,并理解真空中的库仑定律.2.会用库仑定律进行有关的计算.能力目标:1.渗透理想化方法,培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力.2.渗透控制度量的科学研究方法德育目标:通过元电荷的教学,渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点.教学重点:库仑定律和库仑力的教学.教学难点:关于库仑定律的教学教学方法:实验归纳法、讲授库仑定律教学过程:一、电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

提问:那么电荷之间的相互作用力和什么有关系呢? 结论、电荷之间存在着相互作用力,力的大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关,电量越大,距离越近,作用力就越大;反之电量越小,距离越远,作用力就越小。

作用力的方向,可用同种电荷相斥,异种电荷相吸的规律确定。

电荷间的作用力与它们带的电荷量以及距离有关,那么电荷之间相互作用力的大小会不会与万有引力的大小具有相似的形式呢? 早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律,定量讨论电荷间相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑.库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律.二、库仑定律:1.内容:真空中两个静止的点电荷的相互作用跟它们所带电量的乘积成正比,跟它们之间距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。

2.库仑定律表达式:221r Q Q KF3.对库仑定律的理解:(1)库仑定律的适用条件:真空中,两个点电荷之间的相互作用。

a :不考虑大小和电荷的具体分布,可视为集中于一点的电荷.b :点电荷是一种理想化模型.c :介绍把带电体处理为点电荷的条件.d :库仑定律给出的虽是点电荷间的静电力,但是任一带电体都可看成是由许多点电荷组成的,据库仑定律和力的合成法则就可以求出带电体间的静电力大小和方向.(2)K :静电力恒量。

重要的物理常数K =9.0×109Nm 2/C 2,其大小是用实验方法确定的。

2019-2020高中物理沪科版选修3-1配套课件:1.2 探究电荷相互作用规律

2019-2020高中物理沪科版选修3-1配套课件:1.2 探究电荷相互作用规律

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1.2 探究电荷相互作用规律
首页
X 新知导学 INZHI DAOXUE
Z 重难探究 HONGNAN TANJIU
D 当堂检测 ANGTANG JIANCE
探究一
探究二
3.注意区分点电荷与元电荷 (1)元电荷是最小的电荷量,其数值等于一个电子或一个质子所带电荷 量的绝对值。
(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状,是带电个体,其电荷量可以 很大也可以很小,但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍。
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探究一对点电荷的理解 问题导引
在力学中,我们知道质点是个理想化模型,对于点电荷,我们又该怎样理 解?它与前面的元电荷又有何区别?
提示元电荷是物体带电的最小单元,点电荷是理想模型。
Z 重难探究 HONGNAN TANJIU
D 当堂检测 ANGTANG JIANCE
3.库仑定律 (1)内容: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 q1、q2 的乘积成正比,与它们的距离 r 的二次方成反比,作用力的方向在它 们的连线上。
(2)电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力。 (3)公式:F=k������1���������2���2,其中 k 叫静电力常量,各量都采用国际单位 时,k=9.0×109 N·m2/C2。 (4)适用条件:①真空中(空气中近似成立);②静止的点电荷。
有2.对人公根式据公F=式k������1���F������2���=2的k������理1���������2���2解,设想当 r→0 时,得出 F→∞的结论。从数学角 度看,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。

【精选课件】沪科版高中物理选修3-11.2《探究电荷相互作用规律》课件.ppt

【精选课件】沪科版高中物理选修3-11.2《探究电荷相互作用规律》课件.ppt

【提示】 两张塑料片相互排斥,是由于摩擦后塑料片 带上同种电荷,同种电荷相互排斥.作用力的大小与两塑料 片的距离有关,还与摩擦产生的电荷量的多少有关.
电学中的第一个定律——库仑定律
1.基本知识 (1)定量研究的三大困难 ①作用力 非常 小,没有足够精密的测量器具; ②电量没有 单位 ,无法比较电荷的多少; ③带电体上电荷的分布不清楚,难以确定相互作用的电 荷之间的 距离 .
●教学地位 1.本节内容的核心是库仑定律,它不仅是电磁学的基本 定律,也是物理学的基本定律之一,库仑定律阐明了带电体 相互作用的规律. 2.本节课的关键是做好“探究电荷相互作用规律”的探 究实验. 3.展示库仑定律建立的历史背景,对培养学生的科学态 度、科学素养有很大帮助.
●新课导入建议 如图教 1-2-1 所示,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? 两气球之间的作用力可能跟哪些因素有关?从而引入新课.
2.库仑力同样遵循牛顿第三定律,不要误认为电荷量大 的电荷和电荷量小的电荷相互作用时,所受的库仑力大小不 同.带电量分别为 Q1、Q2 的两个带电体之间的库仑力是一对 相互作用力,无论 Q1、Q2 是否相等,两带电体所受的库仑力 总是大小相等、方向相反.
3.三个点电荷的平衡问题 要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态,每个电荷 受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反. 由库仑力的方向及二力平衡可知,三个点电荷必须在同 一直线上,且同种电荷不能相邻,由 F=kq1rq2 2知,中间的异 种电荷电荷量应最小,且靠近两侧电荷量较小的那一个,即: “三点共线,两同夹异,两大夹小,近小远大”.
(2)库仑的研究解决了三个难题 ①为了测量微小的作用力,库仑发明了 扭秤 . ②为了使物体的电量按实验的要求改变,库仑根据 对称性 原理,实现了电量的成倍变化. ③库仑根据电荷在金属球表面上均匀分布的特点,把金 属球的电荷想象成点电荷,解决了测量带电体之间的 距离 问题.

沪科版课件高中物理选修3-11.2探究电荷相互作用规律

沪科版课件高中物理选修3-11.2探究电荷相互作用规律

3.适用条件 (1)库仑定律只适用于点电荷,通常在不计电荷本身线度的 情况下,库仑定律也适用. (2)上式仅适用于真空中. (3)库仑定律是宏观带电体通过实验总结出来的,是研究静 止点电荷间相互作用力的基本规律,它也适用于微观粒子(如质 子、电子)间的相互作用.
4.应用技巧 (1)两个带电体间的库仑力 电荷均匀分布的绝缘带电球间的库仑力可用公式 F= kqr1q2 2计算(式中 r 为两球心之间的距离). 两导体球间库仑力可定性比较:用 r 表示两球心间的距 离,则当两球带同种电荷时,F<kqr1q2 2;当两球带异种电荷 时,F>kqr1q2 2. 具体方法请参见例2.
【答案】 B
3.(考查点:库仑力大小的确定)如右图所示,三个完全相 同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上.a和c带正 电,b带负电,a所带电荷量的大小比b的小.已知c受到a和b的 静电力的合力可用图中四条有向线段中的一
条来表示,它应是( )
A.F1
B.F2
C.F3
D.F4
【解析】 对小球c研究,c受a的斥力F斥,c受b的吸引力F
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1.2 探究电荷相互作用规律
用软纸与两张塑料透明片摩擦,然后把它们相互靠近,两 张塑料片之间会发生什么作用?反复实验几次,探究分析它们 之间的作用力的大小可能跟哪些因素有关.
1.基本定义 带电体是一个带电的几何点,叫做点电荷. 2.要点剖析 (1)点电荷的作用:既排除了带电体的形状大小的影响,又 广泛适用于各种带电体(因为任何带电体都可看做是由许多点电 荷组成的).
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(2)点电荷的区别是电荷量的多少和电性的正负. (3)点电荷是理想模型,点电荷不占空间大小.实际的带电 体在下列几种情况下可视为点电荷: ①带电体的几何线度远小于带电体间的距离; ②带电体间相互作用力大小跟带电荷之间的相互作用力跟它们的电荷量的 乘积成正比,跟它们间的距离的平方成反比,作用力的方向在 它们的连线上. 2.公式形式 F=kqr1q2 2式中,k 叫做静电力常量(k=9×109 N·m2/C2).

沪教版高二物理选修3-1第1章电荷的相互作用1.2探究电荷相互作用规律跟踪练习

沪教版高二物理选修3-1第1章电荷的相互作用1.2探究电荷相互作用规律跟踪练习

2020年沪教版选修3-1第1章电荷的相互作用1.2探究电荷相互作用规律跟踪练习一、选择题1.如图,在光滑定滑轮C 正下方与C 相距h 的A 处固定一电荷量为Q (Q >0)的点电荷,电荷量为q 的带正电小球B ,用绝缘细线拴着,细线跨过定滑轮,另一端用适当大小的力F 拉住,使B 处于静止状态,此时B 与A 点的距离为R ,B 和C 之间的细线与AB 垂直。

若B 所受的重力为G ,缓慢拉动细线(始终保持B 平衡)直到B 接近定滑轮,静电力常量为k ,环境可视为真空,则下列说法正确的是( )A .F 保持不变B .F 逐渐增大C .B 受到的库仑力大小不变D .B 受到的库仑力逐渐减小2.真空中有A 、B 两个点电荷,相距10cm ,B 的带电量是A 的5倍。

如果A 电荷受到的静电力是8×10-4N ,那么B 电荷受到的静电力应是( )A .8×10-4NB .0.2×10-4NC .10-4ND .0.1×10-4N3.真空中两个完全相同的带电小球A 和B (均可看做点电荷),带电量分别为+2q 和-6q ,固定在相距为r 的两点,两球间静电力为F ,现用绝缘工具使两球接触后分开,将其固定在距离为2r 的两点,则两球间库仑力为( )A .相互作用的斥力,大小为3FB .相互作用的引力,大小为3F C .相互作用的引力,大小为12F D .相互作用的斥力,大小为12F 4.下列说法中正确的是( )A .摩擦起电说明电荷可以被创造B .感应起电的本质是电荷在同一物体上的转移C .元电荷实质上是指电子和质子本身D .带电荷量少的带电体才能看成点电荷5.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处,如图所示.A处电荷带正电,所带电荷量为1Q,B处电荷带负电,所带电荷量为2Q,且214Q Q=,另取一个可以自由移动的点电荷M放在A、B两点所在的直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则()A.M为负电荷,且放于A的左侧B.M为负电荷,且放于B的右侧C.M为正电荷,且放于A、B之间D.M为正电荷,且放于B的右侧6.如图所示,在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球,小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接.当3个小球处在静止状态时,每根弹簧长度为l,已知静电力常量为k,若不考虑弹簧的静电感应,则每根弹簧的原长为()A.2252kqlk l-B.2254kqlk l-C.22kqlk l-D.2252kqlk l+7.两个放在支架上的相同金属球,相距为d,球的半径比d小得多,分别带有q和3q的电荷,相互斥力为3F。

2019-2020学年高中物理沪科版选修3-1学案:第1章 1.2 探究电荷相互作用规律 Word版含答案

2019-2020学年高中物理沪科版选修3-1学案:第1章 1.2 探究电荷相互作用规律 Word版含答案

1.2 探究电荷相互作用规律1.理解点电荷的概念.(重点)2.掌握库仑定律,会用库仑定律公式进行有关的计算.(重点、难点)3.通过点电荷模型的建立,了解理想模型方法.一、决定电荷相互作用的因素电荷间的相互作用力的大小与电荷所带的电荷量和电荷之间的距离有关. 二、电学中的第一个定律——库仑定律 1.点电荷 当实际带电体的大小远小于它们之间的距离时,以致带电体的形状和大小对相互作用的影响可以忽略不计时,可近似看成点电荷,它是理想化模型.2.库仑定律(1)内容:真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力的大小,跟它们的电荷量q 1与q 2的乘积成正比,跟它们的距离r 的平方成反比,作用力的方向沿着它们的连线.(2)公式:F =k q 1q 2r2. (3)k 是一个常量,叫做静电力常量.如果各物理量都采用国际单位制,则k =9.0×109__N ·m 2/C 2.(4)库仑定律的适用条件是:①真空中,②静止的点电荷.在干燥的空气中可直接应用.如果不是点电荷,但知道了电荷的分布仍可利用库仑定律和力的合成法则求带电体间的相互作用力.(1)当真空中两个电荷间的距离r →∞时,它们间的静电力F →0.( )(2)当真空中两个电荷间的距离r →0时,它们间的静电力F →∞.( )(3)真空中两点电荷间的静电力不一定相等.( )提示:(1)√ (2)× (3)×对点电荷的进一步理解学案导引小的带电体一定能看做点电荷吗?1.点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型.2.一个带电体能否看做点电荷,是相对具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定.3.点电荷与质点的类比:点电荷是不考虑大小形状和电荷分布情况的带电体,是实际带电体的理想化模型.事实上,任何带电体都有其大小和形状,真正的点电荷是不存在的,它像力学的质点模型一样,就是抓住主要因素,忽略次要因素构建物理模型,简化研究过程.(1)严格理想化的“点电荷”应是一个带电的“几何点”,但这是不存在的.(2)“点电荷”所带的电荷量既不一定是元电荷,也不一定电荷量很小.(3)在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.关于点电荷,下列说法正确的是()A.电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B.均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一定能视为点电荷C.带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D.带电的金属球一定不能视为点电荷[解析]某一带电体能否看做点电荷,不仅和带电体本身有关,还取决于问题的性质和精度的要求,即需要具体问题具体分析;如果在研究的问题中,带电体的形状、大小以及电荷分布可以忽略不计,即可将它看做是一个点电荷.电子或质子因研究问题的不同,也不一定能看做点电荷,故选项A错误;在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体在一定的条件下可视为点电荷,但也有不能视为点电荷的情况,故选项B错误;带电的细杆在它的大小相比于研究的范围来说可以忽略不计时,可以视为点电荷,故选项C正确;带电的金属球在它的大小相比于研究的范围来说可以忽略不计时,可以视为点电荷,故选项D错误.[答案] C点电荷具有相对意义,一个带电实体能否看成点电荷要依据研究问题的需要,而不是只看形状、大小和电量的多少.1.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是点电荷C.当两个带电体的形状对它们相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看成点电荷D.任何带电球体,都可看成电荷全部集中于球心的点电荷解析:选C.看成点电荷的条件不是电荷的大小形状,而是大小形状对所研究问题的影响能否忽略,故C正确.库仑定律的探究与理解学案导引1.探究库仑定律应用的什么科学思想方法?2.两点电荷间的库仑力有什么特殊性吗?1.实验与探究如图甲所示,把两个带同种电荷的小球挂在丝线下端,可以看到两球在静电斥力的作用下分开.从图乙由平衡知识可知,F=G tanθ,显然,θ越大,静电力F越大.库仑定律的探究与理解学案导引1.探究库仑定律应用的什么科学思想方法?2.两点电荷间的库仑力有什么特殊性吗?1.实验与探究如图甲所示,把两个带同种电荷的小球挂在丝线下端,可以看到两球在静电斥力的作用下分开.从图乙由平衡知识可知,F=G tan θ,显然,θ越大,静电力F越大.(1)保持电量不变,探究静电力的大小跟距离的关系.操作距离增大距离减小θ角变化θ变小θ变大F变化F变小F变大结论电荷量不变,电荷间静电力的大小与距离有关:①距离增大,电荷间的作用力减小②距离减小,电荷间的作用力增大(2)操作增加两小球的电荷量减少两小球电荷量θ角变化θ变大θ变小结论在距离不变的情况下,电荷间静电力的大小与两电荷电量的多少有关:①两电荷电量增加,电荷间静电力增大②两电荷电量减少,电荷间静电力减小2.库仑定律的理解(1)大小:依据F =k q 1q 2r 2,q 1、q 2代入绝对值,k =9.0×109 N ·m 2/C 2,F 、q 、r 单位必须是N 、C 、m.(2)方向:沿连线方向,且同种电荷相斥,异种电荷相吸.(3)矢量性:与重力、弹力、摩擦力一样合成时遵循平行四边形定则,是矢量.(4)相互性:F =k q 1q 2r2两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. 电荷间的相互作用力通常叫做库仑力或静电力.库仑力是根据性质命名的力,是一种“性质力”,与重力、弹力、摩擦力一样,因此在受力分析时千万不能漏掉.如图所示,半径相同的两个金属小球A 、B 带有电荷量大小相等的电荷,相隔一定的距离,两球之间的相互吸引力大小为F ,今用第三个半径相同的不带电金属小球C 先后与A 、B 两个球接触后移开,这时,A 、B 两个球之间的相互作用力大小是( )A .18F B .14F C .38F D .34F [解析] 由于A 、B 间有吸引力,则A 、B 带异种电荷.设电荷量都为Q ,则两球之间的相互吸引力大小为F =kQ 2r 2.当C 球与A 球接触后,A 、C 两球的电荷量为:q 1=Q 2.当C 球再与B 球接触后,B 、C 两球的电荷量为:q 2=Q -Q 22=Q 4. 所以此时A 、B 两球之间的相互作用力的大小为F ′=k Q 2·Q 4r 2=k Q 28r 2=F 8,故选项A 正确. [答案] A应用库仑定律的注意事项(1)使用库仑定律公式F =k q 1q 2r2时,一般先代入q 1、q 2的绝对值求出库仑力的大小,再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断库仑力的方向.(2)虽然库仑定律的条件是在真空中,但在空气中也可以用该公式进行计算.(3)单位必须用国际单位.(4)q 1与q 2的库仑力为相互作用力,大小相等,方向相反,并非电荷量越大的电荷受到的库仑力越大.2.如图所示,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,电荷量为Q ,关于两球之间的静电力,下列选项中正确的是( )A .等于k Q 29r 2B .大于k Q 29r2 C .小于k Q 29r 2 D .等于k Q 2r2 解析:选B .两球间的距离和球本身的大小差不多,不符合简化成点电荷的条件,因为库仑定律的公式计算只适用于点电荷,所以不能直接用公式去计算.我们可以根据电荷间的相互作用的规律来做一个定性分析,由于两带电体带等量异种电荷,电荷间相互吸引,因此电荷在导体球上的分布不均匀,会向正对的一面集中,电荷间的距离就要比3r 小,根据库仑定律,静电力一定大于k Q 29r2.电荷的吸引不会使电荷全部集中在相距为r 的两点上,所以说静电力也不等于k Q 2r2.正确选项为B . 3.如图所示,两电荷量分别为+Q 和+q 的小球用长为l 的轻质绝缘细绳连接,静止在光滑绝缘水平面上,两个小球的半径r ≪l ,k 表示静电力常量.则轻绳的张力大小为( )A .0B .k Q 2l 2C .k Qq l 2D .2k Qq l2 解析:选C .两个带电小球间的静电力F =kQq l2,由于两小球静止,所以轻绳的张力F 1=F =kQq l2,选项C 正确.物理模型——点电荷模型下列关于点电荷的说法,正确的是( )A .点电荷一定是电荷量很小的电荷B .点电荷是一种理想化模型,实际不存在C .只有体积很小的带电体,才能作为点电荷D .体积很大的带电体一定不能看成点电荷[解析] 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、大小及电荷分布状况对它们的作用力影响可以忽略时,这样的带电体就可以看成点电荷,所以A 、C 、D 错误,B 正确.[答案] B(1)点电荷是利用理想化方法构建的物理模型,理想化方法的本质是抓住主要因素,近似地处理实际问题,是物理研究中的一种主要方法,实际中并不存在.(2)带电体可看成点电荷的条件: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、大小及电荷分布状况对相互作用力的影响很小,就可以忽略带电体的形状、大小等次要因素,只保留对问题有关键作用的电荷量,带电体就看成点电荷.这样的处理会使问题大为简化,对结果又没有太大的影响,因此物理学上经常用到此方法.两个半径为R 的带电球所带电荷量分别为q 1和q 2,当两球心相距3R 时,相互作用的静电力大小( )A .F =k q 1q 2(3R )2B .F >k q 1q 2(3R )2C .F <k q 1q 2(3R )2D .无法确定解析:选D .因为两球心间距离不比球的半径大很多,所以不能将其看做点电荷,必须考虑电荷在球上的实际分布:当q 1、q 2是同种电荷时,两球相互排斥,电荷分布于最远的两侧,距离大于3R ,如图甲所示;当q 1、q 2是异种电荷时,两球相互吸引,电荷分布于最近的两侧,距离小于3R ,如图乙所示,所以静电力可能小于k q 1q 2(3R )2,也可能大于k q 1q 2(3R )2,D 正确.[随堂检测]1.(多选)关于库仑定律的公式F =k Q 1Q 2r2,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 →0B .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解析:选AD .当真空中的两个点电荷间的距离r →∞时,它们之间的静电力很小,即F →0,库仑定律的公式仍然适用,故A 正确,C 错误;当两个点电荷之间的距离r →0时,认为它们之间静电力F →∞是错误的,因为r →0时,电荷不能看成是点电荷,库仑定律的公式就不适用,则B 错误,D 正确.故正确答案应选A 、D .2.两相同的带电小球,带有等量的同种电荷,用等长的绝缘细线悬挂于O 点,如图所示,平衡时,两小球相距r ,两小球的直径比r 小得多,若将两小球的电量同时各减少一半,当它们重新平衡时,两小球的距离( )A .大于r 2B .等于r 2C .小于r 2D .无法确定解析:选A .电量减小,根据库仑定律知,库仑力减小,两球间的距离减小.假设两球距离等于r 2,则库仑力与开始一样大,重力不变,则绳子的拉力方向应与原来的方向相同,所以两球距离要变大些.则两球的距离大于r 2,故A 正确. 3.用控制变量法,可以研究影响电荷间相互作用力的因素.如图所示,O 是一个带电的物体,若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P 1、P 2、P 3等位置,可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小,这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度θ显示出来.若分别用Q 、q 、d 、F 表示物体O 的电荷量、小球的电荷量、物体与小球间距离、物体和小球之间的作用力大小.则以下对该实验现象和结论的判断正确的是( )A .保持Q 、d 不变,减小q ,则θ变大,说明F 与q 有关B .保持Q 、q 不变,增大d ,则θ变小,说明F 与d 有关C .保持Q 、q 不变,减小d ,则θ变大,说明F 与d 成反比D .保持q 、d 不变,减小Q ,则θ变小,说明F 与Q 成正比解析:选B .保持Q 、d 不变,减小q ,则F 变小,θ变小,选项A 错误;保持Q 、q 不变,增大d ,则F 变小,θ变小,说明F 与d 有关,选项B 正确;保持Q 、q 不变,减小d ,则F 变大,θ变大,但不能说明F 与d 成反比关系,选项C 错误;保持q 、d 不变,减小Q ,则F 变小,θ变小,但不能说明F 与Q 成正比,选项D 错误.4.真空中有两个点电荷Q 1、Q 2,相距18 cm ,已知Q 1是正电荷,其电量为1.8×10-12 C ,它们之间的引力大小为F =1.0×10-12 N ,求Q 2的电量及带电性质.解析:由于是真空中两个点电荷,符合运用库仑定律解题的条件.根据库仑定律F =k Q 1Q 2r2得: Q 2=Fr 2kQ 1=1.0×10-12×(0.18)29×109×1.8×10-12 C =2.0×10-12 C .因为电荷间表现为引力,可见Q 2是负电荷.答案:Q 2=2.0×10-12 C 负电[课时作业]一、单项选择题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13,而距离增大到原来的3倍,电荷间的库仑力变为原来的( ) A .49 B .427C .827D .227解析:选D .根据库仑定律公式:F =k Q 1Q 2r 2,Q 1增大到2倍时,Q 2减为原来的13,而距离增大到原来的3倍,则库仑力变为:F ′=k 2Q 1·13Q 2(3r )2=227k Q 1·Q 2r 2=227F ,D 正确,A 、B 、C 错误.2.如图所示,有三个点电荷A 、B 、C 位于一个等边三角形的三个顶点上,已知A 、B 都带正电荷,A 所受B 、C 两个点电荷的静电力的合力如图中F A 所示,那么可以判定点电荷C 所带电荷的电性为( )A .一定是正电B .一定是负电C .可能是正电,也可能是负电D .无法判断解析:选B .由于点电荷B 对A 的库仑力沿BA 方向,根据A 所受B 、C 两个点电荷的静电力的合力F A 的方向,可以确定点电荷C 对A 的库仑力沿AC 方向,即点电荷C 对A 的库仑力为引力,点电荷C 为负电荷,B 正确.3.如图所示,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 ,A 球电荷量为+Q ,B 球电荷量为-3Q ,两球之间的静电力大小为F ,将两球相互接触后放回原处,此时两球之间的静电力变为( )A .F 3B .小于F 3C .4F 3D .大于4F 3解析:选B .金属小球A 和B ,带电量分别为+Q 和-3Q ,因两球不能看做是点电荷,因为两球电荷间的吸引作用,根据库仑定律,可知相互作用力大小为F >k Q 23r 2;将两球接触后再放回原处,电荷先中和再平分,带电量变为Q -3Q 2=-Q 由于两球之间相互排斥,则根据库仑定律,有:F ′<kQ 29r 2<13F ,故选B . 4.如图所示,三个点电荷q 1、q 2、q 3固定在一直线上,q 2与q 3的距离为q 1与q 2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,三个电荷的电荷量之比q 1∶q 2∶q 3为( )A .-9∶4∶-36B .9∶4∶36C .-3∶2∶-6D .3∶2∶6解析:选A .每个电荷都受到另外两个电荷对它的静电力的作用,其合力为零,这两个力必须满足的条件为:大小相等,方向相反.由分析可知:三者电性不可能相同,只能是如图所示两种情况.考虑q 2的平衡:由r 12∶r 23=1∶2据库仑定律得q 3=4q 1考虑q 1的平衡:由r 12∶r 13=1∶3同理得:q 1∶q 2∶q 3=1∶49∶4=9∶4∶36 考虑电性后应为-9∶4∶-36或9∶-4∶36.故选A .5.如图所示,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解析:选C .由A 的受力分析图可得F =mg tan θ,由库仑定律得F =kq A q B r 2,式中r =l sin θ(l 为绳长),由以上三式可解得 q B =mgl 2sin 2θtan θkq A,因q A 不变, 则q 2q 1=sin 245°tan 45°sin 230°tan 30°=2 3. 6.如图所示,在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷Q 1、Q 、Q 2,Q 恰好静止不动,Q 1、Q 2围绕Q 做匀速圆周运动,在运动过程中三个点电荷始终共线.已知Q 1、Q 2分别与Q 相距r 1、r 2,不计点电荷间的万有引力,下列说法正确的是( )A .Q 1、Q 2的电荷量之比为r 2r 1B .Q 1、Q 2的电荷量之比为⎝⎛⎭⎫r 2r 12C .Q 1、Q 2的质量之比为r 2r 1D .Q 1、Q 2的质量之比为⎝⎛⎭⎫r 2r 12 解析:选C .点电荷Q 恰好静止不动,因此根据库仑定律,则有k QQ 1r 21=k QQ 2r 22,所以Q 1、Q 2的电荷量之比为⎝⎛⎭⎫r 1r 22,A 、B 错误;据牛顿第二定律得,对Q 1、Q 2:它们间的库仑引力提供向心力,则有:m 1ω2r 1=m 2ω2r 2,所以Q 1、Q 2的质量之比为r 2r 1,C 正确、D 错误. 二、多项选择题7.下列关于点电荷的说法中正确的是( )A .真正的点电荷是不存在的B .点电荷是一种理想化模型C .足够小的电荷就是点电荷D .球形带电体都可以看成点电荷解析:选AB .点电荷是理想化模型,实际不存在,A 、B 正确;点电荷不是根据电荷的大小来确定的,C 错误;球形带电体有时也不能看成点电荷,D 错误.8.如图所示,上端固定在天花板上的绝缘轻绳连接带电小球a ,带电小球b 固定在绝缘水平面上,可能让轻绳伸直且a 球保持静止状态的情景是( )解析:选ACD .若要使a 球处于静止状态,其所受的合力为零,对a 球所处的各种状态进行受力分析,可知A 、C 、D 选项中a 球可能处于平衡状态.9.如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A ,细线与斜面平行.小球A的质量为m 、电荷量为q .小球A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B ,两球心的高度相同、间距为D .静电力常量为k ,重力加速度为g ,两带电小球可视为点电荷.小球A 静止在斜面上,则( )A .小球A 与B 之间库仑力的大小为kq 2d 2 B .当q d = mg sin θk 时,细线上的拉力为0C .当q d= mg tan θk 时,细线上的拉力为0 D .q d = mg k tan θ时,斜面对小球A 的支持力为0 解析:选AC .根据库仑定律,A 、B 球间的库仑力F 库=k q 2d2,选项A 正确;小球A 受竖直向下的重力mg ,水平向左的库仑力F 库=kq 2d2,由平衡条件知,当斜面对小球的支持力F N 的大小等于重力与库仑力的合力大小时,细线上的拉力等于零,如图所示,则kq 2d 2mg =tan θ,q d = mg tan θk,所以选项C 正确,B 错误.若A 静止在斜面上,则斜面对小球A 的支持力不可能为零,故选项D 错误.三、非选择题10.如图所示,绝缘水平面上静止着两个质量均为m ,电量均为+Q的物体A 和B (A 、B 均可视为质点),它们间的距离为r ,与平面间的动摩擦因数均为μ.求:(1)A 受的摩擦力为多大?(2)如果将A 的电量增至+4Q ,两物体开始运动,当它们的加速度第一次为零时,A 、B 各运动了多远距离?解析:(1)由平衡条件可知A 受的摩擦力F f =F =k Q 2r2. (2)当a =0时,设A 、B 间距离为r ′,根据牛顿定律:k 4Q 2r ′2=μmg ,得到r ′=4kQ 2μmg由题意可知:A 、B 运动的距离均为s =r ′-r 2故s =kQ 2μmg -r 2. 答案:(1)k Q 2r2 (2)均为 kQ 2μmg -r 2 11.质量为m 的小球A 在绝缘细杆上,杆的倾角为α.小球A 带正电,电荷量为q .在杆上B 点处固定一个电荷量为Q 的正电荷,将小球A 由距B 点竖直高度为H 处无初速释放.小球A 下滑过程中电荷量不变.不计A 与细杆间的摩擦,整个装置处在真空中.已知静电力常量为k 、重力加速度为g .A ,B 间的距离足够大.求:(1)A 球刚释放时的加速度是多大?(2)当A 球的动能最大时,求此时A 球与B 点的距离.解析:(1)根据牛顿第二定律mg sin α-F =ma ,根据库仑定律F =k Qq r 2, r =H sin α, 解得a =g sin α-kQq sin 2 αmH 2. (2)当A 球受到的合力为零,即加速度为零时,动能最大.设此时A 球与B 点间的距离为R ,则mg sin α=kQq R 2, 解得R =kQq mg sin α. 答案:(1)g sin α-kQq sin 2 αmH 2(2) kQq mg sin α。

2020-2021学年沪科版选修3-1 高中物理第1章电荷的相互作用1.2探究电荷相互作用规律学案

2020-2021学年沪科版选修3-1 高中物理第1章电荷的相互作用1.2探究电荷相互作用规律学案

1.2 探究电荷相互作用规律学习目标知识脉络1.知道点电荷的概念,掌握实际带电体看作点电荷的条件.(难点)2.理解库仑定律的内容及公式,掌握库仑定律的适用条件和注意的问题.(重点)3.学会应用库仑定律进行有关计算.(难点、重点)4.了解库仑扭秤实验,知道静电力常量.[知识梳理]一、点电荷1.点电荷带电体间的距离比自身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,可将带电体看作带电的点.2.点电荷是一种理想化的物理模型.二、决定电荷相互作用的因素1.探究实验(1)实验装置(a)(b)图1­2.1如图1­2.1所示,把两个带同种电荷的相同小球挂在丝线下端,可以看到两球在静电斥力的作用下分开,静止时细线偏离竖直方向θ角.(2)实验现象和实验结论(1)内容:真空中两个静止的点电荷之间相互作用力的大小,跟它们的电荷量q1与q2的乘积成正比,跟它们的距离r的平方成反比,作用力的方向沿着它们的连线.(2)表达式:F=k错误!。

式中k是静电力常量,k的大小等于9。

0×109N·m2/C2。

(3)适用条件:真空中的点电荷.[基础自测]1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”.)(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)球形带电体一定可以看作点电荷.(×)(3)库仑定律可以适用于任何带电体之间库仑力的计算.(×)(4)实验表明两个带电体的距离越大,作用力就越小.(√)(5)库仑定律既可以计算静电力的大小,还可以判断静电力的方向.(√)(6)两电荷的带电量越大,它们间的静电力就越大.(×)(7)两电荷的带电量一定时,电荷间的距离越小,它们间的静电力就越大.(√)(8)很小的带电体就是点电荷.(×)【提示】(2)×能否把带电体看作点电荷,不决定于带电体的大小和形状.(3)×库仑定律只适用于真空中的点电荷之间的相互作用.(6)×静电力的大小决定于电荷量和距离两个因素.(8)×很小的带电体也不一定能看作点电荷.2.(多选)关于点电荷,下列说法中正确的是( )A.真正的点电荷是不存在的B.点电荷是一种理想模型C.足够小的带电物体就是点电荷D.球形带电体都可以看作点电荷AB[点电荷是物理模型,实际中并不存在,A、B对;一个带电体能否看成点电荷,不是看它的尺寸大小和形状,而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计,若可以忽略不计则它就可以看作点电荷,否则就不能看作点电荷,C、D错.]3.对于库仑定律,下面说法正确的是()A.只要是计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力,就可以使用公式F=k错误!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,带电量大的受到的力大,带电量小的受到的力小D.当两个半径为r的带电金属球心相距为4r时,对于它们之间相互作用的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量A[库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力,选项A正确;两带电体非常接近时,由于会影响到电荷量的分布,不能使用库仑定律,选项B错误;两电荷间的相互作用力是一对相互作用力,大小恒等,与电荷量是否相等无关,选项C错误;D选项中的两个电荷的距离太近,影响了电荷的分布,库仑定律不再适用,选项D错误.]4.真空中保持一定距离的两个点电荷,若其中一个点电荷的电量增加了错误!,但仍然保持它们之间的相互作用力不变,则另一点电荷的电量一定减少了( )A。

沪科版3-1选修三1.2《探究电荷相互作用规律》精品

沪科版3-1选修三1.2《探究电荷相互作用规律》精品
新课标高中物理选修3-1
1.2 探究电荷 相互作用规律
序言
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2.做出假说 3.实验探究 (1)实验构思 (2)实验方案 (3)对假说进行进行修正和推广
定性关系: 电荷量越大,距离越小, 电荷之间的作用力越大
定量关系?
r一定时, q一定时,
Fq1q2
F1 r
Fq12q22
F
1 r2
提出困难(测F、q1、q2、r)
1、F太小不易测量
2、没有电荷量的概念q无法测量
(1).真空中(空气中近似成立)
(2).点电荷.
a.内容:当带电体的大小、形状比起相互 作用的距离小很多时,以至带电体的形状、 大小及电荷分布状况对它们之间作用力的 影响可以忽略不计时,带电体可视为点电 荷.
b.点电荷是一个理想化的模型,实际 生活中并不存在。
课堂训练
1、下列说法中正确的是:
A .点电荷是一种理想模型,真正的点电荷是
(3)电子给质子的库仑力?
F电=8.2×10-8N F电=8.2×10-8N
((45))电在子电绕子质、子质运子动连的线向的心垂力直由平谁分提线供上?放一电
子,与质子、电子构成等边三角形,求此时质
子受到的合力?
F合=14.2×10-8N
例3、
典型例题
从库例仑题定可律以和看万
出有:引电力子定和律质都子遵的从

2019-2020学年高中物理沪科版选修3-1学案:第1章 1.1 静电现象与电荷守恒 Word版含答案

2019-2020学年高中物理沪科版选修3-1学案:第1章 1.1 静电现象与电荷守恒 Word版含答案

1.1静电现象与电荷守恒1.知道两种电荷及电荷间的相互作用规律.2.了解元电荷的含义.3.知道使物体带电的方式及带电本质.(重点)4.掌握电荷守恒定律并能解答问题.(重点、难点)一、电荷的相互作用1.物体带电:用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引轻小物体,我们就说它们带了电或有了电荷.2.电性规定:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷.3.自然界中两种电荷的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.二、物体起电的原因1.摩擦起电的原因:原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成,两个不同物体相互摩擦时,自由电子从一个物体转移到另一个物体上.一个物体失去电子带正电;另一个物体得到电子带负电.2.感应起电的原因:一个带电的物体靠近一个导体时,导体上的电荷分布会发生变化,显示出带电现象,物理学中把这种现象叫做静电感应.3.验电器:物体是否带电,我们可以用验电器进行检验.验电器如图所示,金属球通过金属杆跟可转动的金属指针相连,当带电的玻璃棒接触金属球时,指针就会转过一定角度.4.电荷量:物体所带电荷的多少叫电荷量,简称电荷或电量,常用符号Q或q表示.在国际单位制中,电荷量的单位是库仑,简称库,用C表示.1.(1)丝绸与任何物体摩擦都带负电.()(2)两物体摩擦后,一定带等量异种电荷.()(3)将带电体靠近验电器金属球和带电体与验电器金属球接触,验电器箔片都会张开,二者本质不同.()提示:(1)×(2)×(3)√三、电荷守恒1.电荷守恒定律:电荷既不能被创造,也不能被消灭,只能从一个物体转移到另一个物体或者从物体的一个部分转移到另一个部分.在任何转移的过程中,电荷的总量不变.2.元电荷:自然界中最小的电荷单元.元电荷值e=1.6×10-19C.2.(1)元电荷不是电荷,而是一个数值.()(2)元电荷实质上是指电子或质子本身.()(3)一个带电体的带电量可以是5.0×10-19 C.()提示:(1)√(2)×(3)×常见三种起电方式的比较学案导引1.三种起电方式中产生新电荷了吗?2.摩擦起电与感应起电方式一样吗?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导体与带电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”导体上带上与带电导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)电荷之间的相互作用实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移电,成功的关键是先分开两物体,再移走带电体.(2)接触带电时,若完全相同两物体都带电则有两种情况:①都带同种电荷时,将平分总电荷量.②若带异种电荷,则要先中和后平分剩余电荷.如图所示,用起电机使金属球A带正电,靠近验电器B,则()A.验电器的金属箔片不张开,因为球A没有和B接触B.验电器的金属箔片张开,因为整个验电器都带上了正电C.验电器的金属箔片张开,因为整个验电器都带上了负电D.验电器的金属箔片张开,因为验电器下部的两金属箔片都带上了正电[解析]带正电的A球靠近验电器B,据电荷“同性斥、异性吸”的特点知,验电器金属杆下端箔片中的电子会被A球上的正电荷吸引到验电器上端,则金属杆下端的箔片就会因带正电荷而相斥,使箔片张开,故选D.[答案] D感应起电的两个重要特点(1)近异远同:用带电体靠近不带电的导体时,会在靠近带电体的一端感应出与带电体电性相反的电荷,远离端感应出与带电体电性相同的电荷.(2)等量异性:用带电体靠近不带电的导体(或两不带电的相互接触的导体)时,会在原不带电的导体两端(或两不带电的相互接触的导体上)感应出等量异性的电荷.1.下列说法正确的是()A.摩擦起电和感应起电都是使物体的正负电荷分开B.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,是摩擦过程中硬橡胶棒上的正电荷转移到了毛皮上C.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,是摩擦过程中玻璃棒得到了正电荷D.物体不带电,表明物体中没有电荷解析:选A.摩擦起电的实质是一个物体失去电子,另一个物体得到电子;感应起电的实质是自由电子从物体的一端运动到另一端;选项A正确.在摩擦起电的过程中,是得失电子的缘故使两个物体带上不同的电荷,并不是正电荷在转移,选项B、C错误.物体不带电,表明物体是电中性的,物体中有等量的异种电荷,D项错误.电荷守恒定律的理解学案导引1.正、负电荷的中和过程,电荷守恒吗?2.平时说的物体呈中性的“中性”与“中和”是一回事吗?1.“中性”“中和”的本质:电中性的物体是有电荷存在的,只是代数和为0,对外不显电性是一个状态量;电荷的中和是指两个物体接触后电荷的种类、数量达到异号、等量时,正负电荷代数和为0,是一个过程量.2.“总量”含义:指电荷的代数和.3.起电过程:不论哪一种起电过程都没有创造电荷,也没有消灭电荷.本质都是电荷发生转移,也就是说物体所带电荷的重新分配.4.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规律,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.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大小之比为多大?(2)若A 、B 两球带异种电荷,接触后两球的电荷量大小之比为多大?[解题探究] (1)不带电小球C 与A 接触后,A 、C 电量如何分配?(2)带电小球A 、B 最终所带电性是否相同?[解析] (1)设A 、B 带同种电荷为q ,则A 、C 接触后,A 、C 带电量为q ′A =q ′C =12q . C 与B 球接触后,B 、C 带电量为 q B′=q C ″=q +12q 2=34q . 故A 、B 带电荷量大小之比为q ′A q ′B =12q 34q =23. (2)设q A =+q ,q B =-q ,则C 与A 接触后,A 、C 带电量为q A ′=q C ′=+12q . C 与B 接触后,B 、C 带电量为q B ′=q C ″=12q -q 2=-14q , 故A 、B 带电荷量大小之比为q A ′q B ′=12q 14q =21. [答案] (1)2∶3 (2)2∶1用电荷量分配原则解题时的注意事项(1)电荷均分的前提条件是两导体完全相同.(2)不同的导体接触后再分开,每个导体上所带电荷量不满足平均分配规律.2.两个电中性的物体甲和乙相互摩擦,没有其他物体参与电荷的交换,发现甲物体带了9.6×10-16 C 的正电荷.则乙是失去电子,还是得到电子?失去或得到电子个数为多少?解析:甲带了正电荷,乙应带等量的负电荷.甲失去电子,则乙得到电子,乙得到电子的个数n =Q e =9.6×10-16 C 1.6×10-19 C=6×103 个. 答案:乙得到电子,得到电子的个数为6×103个典型问题——感应起电中的导体接地问题感应起电中,带电体靠近导体时,导体靠近带电体的一端(近端)带上异种电荷,远离带电体的一端(远端)带上同种电荷.当导体接地时,导体与大地组成一个大导体,不论导体的远端还是近端接地,这时大地都变成远端,而导体只能是近端,导体上只能感应出异种电荷,不会再出现同种电荷,也就是说原来导体远端所感应出的同种电荷转移到了大地.用手接触导体和导体接地一样.如图所示,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( )A .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,a 、b 出现等量负、正电荷.当闭合开关S 1、S 2中的任何一个以后,便把大地与导体连通,使大地也参与了电荷转移,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中电荷守恒,由于静电感应,a 端仍为负电荷,大地远处应感应出正电荷,因此无论闭合开关S 1还是开关S 2,都应有电子从大地流向导体,故C 选项正确.[答案] C(多选)如图所示,把架在绝缘支架上的不带电的枕形导体放在带负电的导体C 附近,导体的A 端感应出正电荷,B 端感应出负电荷,关于使导体带电的以下说法中正确的是( ) A .如果让手摸一下导体的B 端,B 端负电荷将经人体流入大地,手指离开,移去带电体C ,导体将带正电B .如果让手摸一下导体的A 端,大地的自由电子将经人体流入导体与A 端的正电荷中和,手指离开,移去带电体C ,导体带负电C .如果用手摸一下导体的中间,由于中间无电荷,手指离开,移去带电体C ,导体不带电D .无论用手指摸一下导体的什么位置,导体上的自由电子都经人体流入大地,手指离开,移去带电体C,导体带正电解析:选AD.无论用手摸一下导体的什么位置,都会使枕形导体通过人体与大地相连,由于静电感应,导体上的自由电子将经人体流入大地,使得导体带正电,手指离开,移去带电体C,导体所带正电不变.[随堂检测]1.关于摩擦起电与感应起电,下列说法正确的是()A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生了电荷B.摩擦起电是因为产生了电荷,感应起电是因为电荷的转移C.不论是摩擦起电还是感应起电都是因为电荷的转移D.以上说法均不正确解析:选C.根据电荷守恒定律可知,不论是摩擦起电、接触起电,还是感应起电,一切使物体带电的方法本质上都是电荷转移的结果,电荷既不会创生,也不会消灭.故正确选项为C.2.如图所示,A、B是两个带有绝缘支架的金属球,它们原来均不带电,并彼此接触.现使带负电的橡胶棒C靠近A(C与A不接触),然后先将A、B分开,再将C移走.关于A、B 的带电情况,下列判断正确的是()A.A带正电,B带负电B.A带负电,B带正电C.A、B均不带电D.A带负电,B带负电解析:选A.把导体A和B分开,再移走C,导体A和B由于感应起电带上异种电荷,由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,所以此时A带正电,B带负电.故选A.3.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()解析:选B.带电的金属球靠近不带电的验电器时,在验电器上感应出电荷,验电器的顶端带上了与金属球相异的电荷,金属箔片带上了与金属球相同的电荷,选项B正确.4.两个完全相同的金属球,一个带+6×10-8 C的电量,另一个带-2×10-8 C的电量.把两球接触后再分开,两球带电情况是()A.均为+4×10-8 CB.均为+2×10-8 CC.均为-2×10-8 CD.均为-4×10-8 C解析:选B.两个完全相同的金属球接触后,电荷总是相同,根据电荷守恒定律,电荷应该先中和,再平分,故q=q1+q22=6×10-8-2×10-82C=2×10-8 C,故选B.5.如图所示,放在绝缘支架上带正电的导体球A,靠近放在绝缘支架上不带电的导体B,导体B用导线经开关接地,现把开关先合上再断开,再移走A,则导体B()A.不带电B.带正电C.带负电D.不能确定解析:选C.开关S合上时,导体B与地球变为一个整体,导体B为近端物体,地球为远端物体,故导体B带上负电,开关S断开,导体所带负电荷无法与地球上的电荷中和,所以移走A后,导体B上仍然带负电,选项C正确.[课时作业]一、单项选择题1.下列说法中正确的是()A.用丝绸摩擦玻璃棒可以创造正电荷,故玻璃棒带正电B.用丝绸摩擦玻璃棒时,玻璃棒和丝绸带等量异种电荷C.用丝绸摩擦玻璃棒可使玻璃棒和丝绸都带正电D.不带电的物体不具有任何电荷解析:选B.由电荷守恒定律可得,电荷不会产生也不能消灭,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,电荷的总量保持不变.用丝绸摩擦玻璃棒带正电荷,是由于玻璃棒的电子转移到了丝绸上,从而使玻璃棒带了正电荷,丝绸带了负电荷,并不是玻璃棒创造了正电荷,所以B正确.2.关于起电,下列说法正确的是()A.摩擦起电是电荷的转移B.接触起电可能是产生电荷的过程C.感应起电时,由于带电体和被感应导体不接触,所以一定是产生了电荷D.摩擦起电和感应起电都可能是创造了电荷解析:选A.摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体上,而感应起电是电荷从物体的一端移动到了另外一端,两者都不是产生了电荷,故选项A正确.3.下列叙述正确的是()A.起电的实质是改变原来的物质结构,产生新电荷B.元电荷是指带电量为1.6×10-19 C的电子或质子C.库仑测定了电子所带电量的值,为了纪念他,所以电量单位是库仑D.在任何情况下,只要系统与外界没有电荷交换,电荷的代数和就不变解析:选D.起电的实质是电荷的转移,但不改变原来的物质结构,选项A错误;元电荷是最小的电荷量,选项B错误;密立根最早通过油滴实验,比较准确的测定了电子的电量,选项C错误;在任何情况下,只要系统与外界没有电荷交换,电荷的代数和就不变,即电荷守恒,选项D正确.4.如图所示,当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时,枕形导体上电荷的移动情况是()A.枕形金属导体中的正电荷向B端移动,负电荷不移动B.枕形金属导体中的负电荷向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.金属导体中能够移动的自由电荷是电子,自由电子的移动导致A、B端带不同的电荷,B正确,A、C、D错误.5.绝缘细线上端固定,下端挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜;在a旁有一绝缘金属球b,开始a、b都不带电,如图所示,现使b带电,则()A.b将吸引a,吸住后不放开B.b先吸引a,接触后又把a排斥开C.a、b之间不发生相互作用D.b立即把a排斥开解析:选B.b球带电后,使a产生静电感应,感应的结果是a靠近b的一侧出现与b异种的感应电荷,远离b的一侧出现与b同种的感应电荷.虽然a上的感应电荷等量异号,但因为异种电荷离b更近,所以b对a有吸引力,当b吸引a使两者接触后,由于接触带电,b、a又带上同种电荷,有斥力作用,因而又把a排斥开,所以B正确.6.如图是伏打起电盘示意图,其起电原理是()A.摩擦起电B.感应起电C.接触起电D.以上三种方式都不是解析:选B.导电平板靠近带电的绝缘板并接地时,导体与大地发生静电感应,使导电平板带上负电荷,故选项B正确.二、多项选择题7.如图所示,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()A.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.乙图中两球只有一个带电解析:选BC.若两物体相互排斥,必定带同种电荷;若两物体相互吸引,二者可能带异种电荷,也可能一个带电荷,另一个不带电荷.当只有一个物体带电时,不带电物体由于受到带电物体电荷的作用,物体内部的异种电荷趋向于靠近带电物体,同种电荷趋于远离带电物体,这一过程类似于静电感应,因此两物体之间的吸引力大于排斥力,宏观上显示的是吸引力.综合上述,B、C选项正确.8.用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上.小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示.对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是()A.摩擦使笔套带电B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷C.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和解析:选ABC.笔套与头发摩擦后,能够吸引圆环,说明笔套上带了电荷,即摩擦使笔套带电,选项A正确;笔套靠近圆环时,由于静电感应,会使圆环上、下部感应出异号电荷,选项B正确;圆环被吸引到笔套的过程中,是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力,故选项C 正确;笔套接触到圆环后,笔套上的部分电荷转移到圆环上,使圆环带上相同性质的电荷,选项D 错误.9.如图所示,在真空中 ,把一个中性的绝缘导体M 向带负电的球P 慢慢靠近的过程中,下列说法中正确的是( )A .M 两端的感应电荷越来越多B .M 两端的感应电荷是同种电荷C .M 两端的感应电荷是异种电荷D .M 两端的感应电荷的电荷量相等解析:选ACD .绝缘导体向球P 靠得越近,绝缘导体中的自由电子受到P 的排斥力越大,两端的感应电荷越多,根据电荷守恒定律,导体两端将出现等量的异种电荷.所以选项B 错误.选项A 、C 、D 都是正确的.10.如图所示,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( )A .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:选AB .若A 球不带电,则A 靠近B 时,发生感应起电,A 靠近B 的一侧带负电,会吸引验电器金箔上的正电荷向B 转移,张角变小,故A 正确,D 错误;若A 带负电,则也能使验电器金箔上的正电荷向B 转移,故B 正确;若A 带正电,则与B 上的正电荷相互排斥,使B 上的正电荷向验电器金箔上转移,则张角变大,故C 错误.三、非选择题11.如图所示,通过调节控制电子枪产生的电子束,使其每秒有1×104个电子到达收集电子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带有-8×10-12 C 的电荷量,求:(1)金属瓶上收集到多少个电子?(2)实验的时间为多长?解析:(1)金属瓶上收集的电子数目为:N =Q e =-8×10-12 C -1.6×10-19 C=5×107(个). (2)实验的时间:t =5×107104s =5 000 s. 答案:(1)5×107个 (2)5 000 s12.如图所示,大球A 原来的电荷量为Q ,小球B 原来不带电,现在让小球与大球接触,达到静电平衡时,小球获得的电荷量为q ;现给A 球补充电荷,使其电荷量为Q ,再次让小球接触大球,每次都给大球补充到电荷量为Q ,问:经过反复多次接触后,小球的带电荷量为多少?解析:由于两个球的形状和大小不等,所以在接触过程中,两球的电荷量分配比例不是1∶1,但应该是一个确定的值.根据第一次接触达到静电平衡时两者的电荷关系可知,此比例为(Q -q )∶q经过多次接触后,从大球上迁移到小球上的电荷量越来越少,最终将为零,设最终B 球带电荷量为q ′,则有Q -q q =Q q ′,解得q ′=Qq Q -q. 答案:Qq Q -q。

物理选修3-1沪科版1.2探究电荷相互作用规律同步教案4

物理选修3-1沪科版1.2探究电荷相互作用规律同步教案4

1.2 探究电荷相互作用规律教案教学目标1.定性了解两种电荷间的作用规律;2.掌握库仑定律的内容及其应用。

重点、难点分析1.重点是使学生掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定——库仑定律。

2.难点是多个电荷作用库仑力的叠加。

教具1.演示两种电荷间相互作用有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒(2支)2.定性演示相关物理量间关系铝箔包好的草球、表面光滑洁净的绝缘导体、绝缘性好的丝线、绝缘性好的支架、铁架台。

教学过程一、新课引入在当前出现的新技术中,起带头作用的是在电磁学研究基础上发展起来的微电子技术和电子计算机。

它们被广泛应用于各种新技术领域,给人们的生产和生活带来了深刻的变化。

为了正确地利用电,就必须懂得电的知识。

在初中我们学过一些电的知识,现在再进一步较深入地学习。

二、新课教学(一)电荷守恒定律在初中的学习中,我们已经知道,自然界存在两种电荷,叫做正电荷与负电荷。

用毛皮摩擦橡胶棒,用丝绸摩擦有机玻璃棒后,橡胶棒带负电,毛皮带正电,有机玻璃棒带正电,丝绸带负电。

物体带电后,能吸引轻小物体,而且带电越多,吸引力就越大。

1.摩擦起电的实质:电子从一个物体转移到另一个物体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;在转移的过程中,电荷的总量不变。

(二)元电荷电荷的多少叫电量,电量的单位是库仑。

电子带有最小的负电荷,质子带有最小的正电荷,它们电量的绝对值相等,一个电子电量e=1.6×10-19C。

任何带电物体所带电量要么等于电子(或质子)电量,要么是它们的整数倍,因此,把1.6×10-19C称为元电荷。

(三)库仑定律1.实验:如图2,先把表面光滑洁净的绝缘导体放在A处,然后把铝箔包好的草球系在丝线下,分别用丝绸摩擦过的玻璃棒给导体和草球带上正电,把草球先后挂在P1、P2、P3的位置,带电小球受到A的作用力的大小可以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来。

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2019-2020年高中物理选修(3-1)1.2《探究电荷相互作用规律》word教案1【教学目标】知识与技能:知道点电荷的概念,理解带电体简化为点电荷的条件;理解真空中的库仑定律,知道静电力常量;会运用真空中的库仑定律分析与求解点电荷间的静电力大小及方向。

过程与方法:通过点电荷模型的建立,体验理想化方法在物理研究中的作用;通过定性实验及库仑的研究过程,体验和感悟类比、理想化方法及实验探究等物理学的基本研究方法与思想。

情感态度价值观:通过对库仑定律发现过程的初步了解,体会科学研究的长期性与连续性,体会科学家坚忍不拔的科学精神及实事求是的科学态度;通过对库仑扭秤的结构与原理的认识,通过库仑定律的简洁表达式体会物理科学的简洁美;通过对库仑定律与万有引力定律的比较,体会物理规律的多样性与统一性的和谐,感悟物理学的和谐美。

【教学重点】库仑定律的表达式及建立过程【教学难点】点电荷概念的建立及库仑定律的运用【教学资源】实验器材:起电机,通草球,细丝线,铁架台,库仑扭秤等。

课件:库仑扭秤结构、原理及实验PPT。

【教学过程】一、情境创设——引入课题1.教师讲述,提出问题:我们知道,电荷间存在相互作用的静电力,同种电荷相互推斥,异种电荷相互吸引。

那么,电荷间的静电力的大小及方向与哪些因素有关系?有什么样的关系?2.组织学生思考讨论:想想看,物体间的万有引力与那些因素有关系?有什么关系?3.引导学生提出猜测:应该与两带电体的电量及它们间的距离有关系。

二、实验探究,验证猜测——新课教学1.问题讨论:将质量一定的小球用细线静悬空中,在小球上作用水平拉力,使细线偏离竖直位置一定角度后,小球静止。

请导出水平拉力与细线偏角的关系式,说说拉力大小与偏角大小的定性关系。

(水平拉力越大,偏角越大。

偏角的大小与水平拉力的大小相对应。

)2.实验演示——验证猜测:运用课本第11页图1-8所示装置及课文所述步骤进行演示。

3.分析讨论,得出结论:两个带电体相互作用的静电力大小与带电体所带电量及它们间的距离有关。

在距离一定时,带电量越大,静电力越大,带电量越小,静电力越小;在带电量一定时,距离越大静电力越小,距离越小静电力越大。

4.类比猜测:(1)将上述关于静电力大小的初步结论与万有引力比较,看二者有哪些相似之处?(2)引导学生比较归纳静电力与万有引力的相同之处:不需直接接触,就会发生力的作用;力的方向沿两物体的连线;力的大小随距离增大而减小,随距离减小而增大。

(3)运用类比——提出猜想:万有引力的大小与两物体距离平方成反比,与此类似,静电力的大小也可能与两带电体间的距离平方成反比。

三、历史的回顾:定量探究——库仑的研究1.人类研究静电现象的历史简介:教师讲述:人类认识静电现象,最早的记载是古希腊哲学家泰勒斯(公元前600年左右,略早于中国孔子的生活时代)发现了当时的希腊人摩擦琥珀吸引羽毛。

在中国,西汉末年已有“顿牟(玳瑁)掇芥(细小物体之意)”的记载;晋朝时有关于摩擦起电引起放电现象的记载:“今人梳头,解著衣时,有随梳解结有光者,亦有咤声”。

公元16世纪英王御医吉尔伯特在研究静电现象时,首先根据希腊文“琥珀”创造了英文中的“电”这个词。

但对静电现象的科学研究却开始于2000年后的18世纪,其主要原因,一是当时的社会发展水平尚未出现对“电”的需求,二是科学技术水平落后,无法对研究提供知识、技术和设备支持。

2.人类研究静电现象时遇到的主要困难:(1)学生阅读课本第11页课文“定量研究的困难”部分。

(2)引导学生归纳出三个困难:一是一般物体的带电量较小,静电力非常小,没有精密仪器测量非常小的力;二是没有电量的单位,无法衡量和控制电荷的多少;三是物体有一定的大小和形状,电荷在物体上的分布情况不清楚,不好确定两带电物体之间的距离。

(3)教师讲述:对静电力的科学研究,关键是上述问题的解决,谁能解决上述问题,谁就能取得研究的成功。

3.静电力的科学研究之路:(1)学生阅读课本第14页“信息浏览”了解库仑之前科学家的研究。

教师讲述:受万有引力定律的启示,在库仑之前先后有科学家提出并验证静电力与距离的平方反比定律,不知是出于谦虚还是其他原因,他们当时未公开自己的成果。

(2)学生阅读课本第12页,并思考问题:在当时的科技水平下,库仑是怎样克服以上三个困难的?(3)出示库仑扭秤,同时展示库仑扭秤原理PPT课件,组织学生讨论上述问题。

(4)归纳小结,得出结论:根据扭丝的灵敏扭转形变,巧妙显示横杆的偏转角度,用角度的大小表示静电力的大小,实现了对微小力的测量;依据电荷只分布在金属球的表面及对称原理,库仑用“倍减”的方法,使金属球的带电量成倍变化,实现了对电量变化的控制;库仑将金属球的电量想象成集中在球心这一点上,忽略金属球的大小和形状,建立起了“点电荷”模型,克服了带电物体间的距离不好确定的困难。

4.库仑的研究结果教师讲述:1784年库仑根据他长期对金属线扭力进行实验研究的经验,结合上述方法,制造出了“库仑扭秤”。

1785年成功证实了静电力的平方反比规律。

(1)静电力与距离的关系:引导学生研究课本第13页“库仑当时得到的一些数据”,提示学生,由于使用偏转角度来表示静电力大小的,因此数据中的“转角比”表示的就是静电力之比,得出初步结论——静电力大小与距离平方成反比。

(2)在保证距离一定的情况下,库仑验证了静电力大小与其中的一个带电体的电量成正比;依据牛顿第三定律,运用类比,提出静电力的大小也与另一带电体的电量成正比(3)1785年,库仑公布了它关于静电力的研究成果,后世称为“库仑定律”。

5.库仑定律(1)内容:引导学生总结归纳:真空中两个静止的点电荷之间相互作用力的大小,跟它们的电荷量q1、q2的乘积成正比,跟它们距离r的平方成反比,作用力的方向沿着它们的连线。

用公式表示为:221r q q k F = (2)静电力常量k :教师讲述:公式中的k 称为静电力常量,若静电力、电荷量、距离的单位分别为牛(N )、库(C )、米(m ),则:229/100.9C m N k ⋅⨯=。

历史上,还是在库仑的研究结果公布之前,英国科学家卡文迪许就测出了这一常量,它测出的数值,与用现代精密设备及手段测出的数字几乎一样。

(3)适用条件:教师讲述:真空中静止的点电荷。

学生阅读课本第12页左下角“旁批”并与质点对比,理解什么是点电荷及实际的带电物体简化为点电荷的条件。

教师讲述:点电荷是理想模型,是对具有一定大小和形状的带电体在一定条件下忽略其大小和形状的一种理想化简化处理。

按这一简化,带电物体就成了带电的几何点。

实际的物理现象都比较复杂,影响物理现象的因素较多,其中有些因素其主要的作用,决定着物理现象的方向与进程,有些因素则起次要的作用,对物理现象不是起决定作用,忽略它们,不会影响物理现象的本质。

研究物理现象时,为简化研究过程,得出简介的结论,科学家采用忽略次要因素,抓住主要因素的方法,这一方法就是理想化方法。

运用理想化方法对物理现象中的物体、过程进行简化,建立起的理想化物体、理想化过程,就是物理模型。

如质点、匀速直线运动、 点电荷都是理想模型。

(4)库仑定律的历史意义:教师讲述:奠定了电磁现象定量研究的基础,开辟了电磁研究的量化时代,是经典电磁理论体系建立和完善的基础。

6.思考讨论:案例1.由库仑定律公式221rq q k F =可以推出:当两带电体的距离非常小,小到接近零时,它们间的静电力将无穷大。

这一结果对吗?为什么?组织学生从库仑定律的适用条件及点电荷概念,进行分析讨论,得出结果:不对,当两带电物体的距离小到接近零时,它们不能被简化成点电荷,这时它们之间的静电力不能运用库仑定律计算。

教师讲述:任何物理规律都有适用条件和范围,运用物理规律,先要分析规律的适用条件;运用物理规律的数学表达式分析物理现象时,要考虑式中各量的物理意义,不能仅从数学量的关系进行分析。

四、交流评价——归纳总结1.教师讲述:(1)定量研究静电力的科学方法:类比猜测与定量研究。

定量研究是对理论探究结果或科学假设的验证,而类比是提出科学假设的有效方法之一。

所谓类比,就是寻找比较接近的事物或现象间的相同之处。

德国哲学家康德说过:“每当理智缺乏可靠的论证思路时,类比这个方法往往指导我们前进。

”这是对类比在科学研究中的地位与作用的精辟论述。

(2)库仑定律的运用:对于真空中或空气中静止的两个带电物体,当它们自身的大小和形状(线度)相比于它们间的距离可以忽略时,它们可以被简化成点电荷,可用库仑定律分析求解它们之间相互作用的静电力大小和方向。

运用公式计算静电力大小时,只代入电量的绝对值计算出静电力的大小,然后按“同种电荷相推斥,异种电荷想吸引”的原则,在两点电荷连线上确定出每个带电体所受静电力的方向。

当空间有多个电荷时,可按照上述方法分别确定出各电荷对某一电荷的静电力,然后运用平行四边形法则确定该电荷所受静电力的合力。

(3)库仑定律建立的意义:从库仑定律的建立过程可以看出,社会的生产力、科技发展的需求是科学研究的动力,科技与生产力的发展水平制约着科学研究的进程;在比较低下的科技及生产力水平下,科学家正是依靠坚忍不拔的科学精神和创造性思维,独辟蹊径,突破各种困难取得科学研究的突破;科学研究的突破对科技、生产力及人类思想的进一步发展又会产生巨大的推进作用。

2.案例研究:案例2:课本第13页“案例分析”3.练习与讨论:(1)课本第15页“家庭作业与活动”1(2)课本第15页“家庭作业与活动”24.教师讲述:在同距离时,两带电物体间的静电力远大于万有引力,在研究微观粒子间的相互作用时,常忽略它们间的万有引力。

这也是抓主要矛盾,无论在科学研究还是生产生活中,合理取舍,抓主要矛盾,往往是成功的关键。

5.阅读课本第14页“多学一点”,了解如何计算介质中静电力。

【布置作业】1.复习课文,书面完成课本第15页“家庭作业与活动”3——52.查阅有关资料,撰写小论文《库仑与库仑定律》3.预习课文《静电与生活》,查阅资料了解静电的利与弊及人类在生产生活及科研中对于静电是如何趋利避害的。

【板书设计】探究电荷相互作用规律。

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