2021人教版高中物理选修《电荷库仑定律》word学案

2021人教版高中物理选修《电荷库仑定律》word学

案

[学习目标定位] 1.明白两种电荷及其相互作用，明白电荷量、元电荷、点电荷的概念.2.明白摩擦起电、感应起电的本质，明白电荷守恒定律.3.明白得库仑定律的含义及表达式、适用条件，会用库仑定律进行简单运算．

一、电荷

1．自然界中有两种电荷，即正电荷和负电荷；

2．电荷与电荷间有相互作用力，其规律为：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．3．起电的方式

(1)摩擦起电．

(2)感应起电．

二、电荷守恒定律

1．内容：电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变．

2．元电荷：所有带电物体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍．因此，电荷量e叫做元电荷．元电荷的电荷量为1.60×10－19库仑；一个电子的电荷量为－1.60×10－19库仑．三、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，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．

2．数学表达式：F＝k Q1Q2

r2，式中k叫静电力常量，其数值为k＝9.0×109N·m2/C2.

3．点电荷：是指没有大小的带电体，是一种理想化的物理模型，实际上并不存在.

一、电荷

[问题设计]

1．在北方的冬天，假如天气干燥，我们会听到“噼啪”声，还会看到电火花；当我们用手去拉车门或把手时也会有触电的感受，这种现象我们叫静电现象．阅读教材并回答静电现象是如何产生的？

答案物体间摩擦时电荷发生了转移，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电．2．阅读教材中演示实验“感应起电”，摸索：假如先把C移走，再分开A、B，A、B还能分别带负、正电荷吗？什么缘故？

答案不能．移走C后，A、B上的负、正电荷发生了中和，对外不再显示电性．

[要点提炼]

1．电荷的种类

自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷．用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷．

2．电荷的作用

带电体能吸引轻小物体；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

3．摩擦起电：摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电．

4．感应起电：把电荷移近不带电的导体，能够使导体带电的现象，叫做感应起电．在那个过程中，导体中的电子从导体的一部分转移到另一部分．导体上靠近电荷的一端的电性与电荷的电性相反，远离电荷的一端的电性与电荷的电性相同．

5．电荷量：电荷的多少叫做电荷量，符号：Q或q，单位：库仑，单位的符号：C.

二、电荷守恒定律

[问题设计]

我们要使一个导体带电，能够采取哪些方式？它们带电的方式有哪些相同之处？

答案带电方式：摩擦起电、感应起电和接触带电．它们差不多上电荷在导体间或导体内部发生了转移．

[要点提炼]

1．三种起电过程都没有制造电荷，也没有消灭电荷．本质差不多上电子发生了转移，也确实是物体所带电荷的重新分配，电荷总量并未发生变化．

2．电荷守恒定律的明白得

(1)“电中性”、“中和”的本质：电中性的物体是有电荷存在的，只是代数和为零，对外不显电性；电荷的中和是指电荷的种类、数量达到异号、等量时，正负电荷相互抵消．

(2)“总量”的含义：指电荷的代数和．

3．元电荷是电荷量而不是电荷，所有带电体的电荷量或者等于元电荷，或者是元电荷的整数倍．

三、库仑定律

[问题设计]

请同学们观看教材“研究电荷之间作用力的大小与哪些因素有关”的演示实验，分析小球挂在P1、P2、P3三个位置时丝线与竖直方向的夹角关系，由此可知两带电小球间的相互作用力与什么因素有关？

答案由实验可知，两小球间的距离越小，丝线与竖直方向的夹角越大，说明两带电小球间的作用力跟小球间的距离有关．

[要点提炼]

1．对点电荷的明白得

(1)“点电荷”指的是一种没有大小的带电体．

(2)看成点电荷的条件：

带电体间的距离比它们自身线度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的阻碍能够忽略不计，如此的带电体就能够看成点电荷．

2．对库仑定律的明白得

(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们

距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．即：F＝k Q1Q2 r2.

(2)适用条件：①真空中；②点电荷．

(3)静电力的方向：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，作用力的方向在两点电荷的连

线上．

(4)静电力常量k

①数值：k＝9.0×109 N·m2/C2.

②物理意义：真空中两个相距为1 m、电荷量都为1 C的点电荷之间的相互作用力为9.0×109 N.

说明静电力具有力的共性，遵循牛顿第三定律和力的平行四边形定则．

[延伸摸索]

依照公式F＝k Q1Q2

r2，当r→0时，则库仑力F→∞，这种认识对吗？什么缘故？(“→”表示“趋

向于”，“∞”表示“无穷大”)

答案这种认识是错误的．因为当r→0时，两电荷已失去了作为点电荷的前提条件，况且实际电荷都有一定大小，全然可不能显现r＝0的情形，也确实是说当r→0时，电荷已不能再看成是点电荷，因此违抗了库仑定律的适用条件．

一、对“起电”方式的明白得

例1M和N是两个原先都不带电的物体，它们互相摩擦后，M带正电荷．下列判定正确的是()

A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷

B．摩擦的过程中电子从M转移到N

C．M在摩擦过程中制造了正电荷

D．N在摩擦过程中失去电子

解析物体内部既有正电荷又有负电荷，正负电荷数量相等，物体看起来不带电，故A错；M、N摩擦时电子从M转移到N，故M带正电；在转移过程中，电荷的总量不变．正确选项为B.

答案 B

例2如图1所示，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()

图1

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

解析由于导体内有大量能够自由移动的电子，当它向带负电的球P慢慢靠近时，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离P的一端，从而带正电荷，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，两端的电荷量相等．

答案ACD

二、对库仑定律的明白得和应用

例3关于库仑定律的明白得错误的是()