电荷及库仑定律解析课件

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1、1.1 电荷 库仑定律,新课标高中物理选修11,第一章 电场 电流,闪电是如何形成的？,一、电荷,1、自然界中有两种电荷 （1）正电荷： 丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2）负电荷： 毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷,同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。,返回,原子的构成,原子,原子核,核外电子,质子,中子,（正电）,（不带电）,核外电子,离原子核较远的电子容易受到外界的作用而脱离原子,物质的微观结构是怎样的？摩擦起电的原因是什么？,摩擦时电子从一个物体转移到另一个物体上。 得到电子：带负电 失去电子：带正电,（中性）,（负电）,（正电）,物质的微观结构：,物体甲,物体乙,由原子结构知识我们知道，

2、原子是由带正电荷的原子核 和绕核旋转的带负电的电子 所组成。,在通常状态下，原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷绝对值相等，整个原子 对外不显电性。所以物体一般宏观表现为中性。,摩擦起电分析,由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同，当两个不同材料的物体甲和乙互相摩擦时，物体甲将失去电子而带正电，物体乙得到电子而带负电。,摩擦后的物体甲,摩擦后的物体乙,摩擦起电演示,静电感应：把电荷移近不带电的导体，使导体带电的现象。 感应起电：利用静电感应使物体带电。,（2）感应起电,金属导电机理：,金属内有自由移动的电子,自由电子,正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动。,静电感应,近异,远同,2

3、、感应起电,（2）感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电,规律：近端感应异种电荷， 远端感应同种电荷,（1）静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静电感应,3、接触带电,电荷从一个物体转移到另一个物体,两个完全相同的带电导体,接触后再分开,二者将原来所带电量的总和平均分配,1.三种起电方法,二、电荷守恒定律：,.起电的本质,摩擦起电、感应起电、接触起电,无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷.,表述一： 电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总

4、数保持不变.,表述二： 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。,二、电荷守恒定律：,（1）元电荷是一个电子或质子所带的电荷量，它是电荷量的最小单位；,（2）任何一个物体所带的电荷量一定等于元电荷的整数倍；,（3）元电荷量e=1.601019C；,三元电荷,1对元电荷的理解，正确的是（ ） A元电荷就是电子 B元电荷就是质子 C元电荷表示所带电量跟电子电量数值相等 D物体所带电量只能是元电荷的整数倍,巩固练习,CD,2对物体带电现象的叙述，正确的是（ ） A物体带电一定具有多余的电子 B摩擦起电实质上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程 C物体所带电荷量可能很小，甚至小于e

5、D电中和是等量异种电荷完全相互抵消的现象,巩固练习,BD,验电器,静电计,如何判断物体是否带电呢？,金属箔片,金属球,金属杆,金属指针,选用验电器检验物体是否带电,静电计(指针式验电器),验电器,+,+,-,-,-,-,+,+,验电器,思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时,金属箔片才开始张开?解释看到的现象.,同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引,既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？,可能跟电荷电量有关;,可能与两个电荷间的距离有关.,猜想,探究影响电荷间相互作用力的因素,演示,实验表明：电荷之间的作用力 （1）随电荷量的增大而增大 （2）随距离的增

6、大而减少,库仑定律,返回,库 仑 扭 秤 实 验,2.实验原理：,怎样处理距离r与 作用力F的关系?,怎样处理电荷量 q 与作用力F的关系?,间接的方法 转化的思想,1.基本结构,四、库仑定律,真空中两个点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。,大小：,其中K叫静电力常量：k=9.0109Nm2/C2,适用：1.真空中 2.范围点电荷：忽略大小的带电体,电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.,库仑力的方向,同种电荷,静止电荷间的相互作用力叫做静电力或库仑力。,：在它们的连线上。,解：氢原子核与

7、电子之间的库仑力 F电为,例1：在氢原子中，原子核只有1个质子, 核外只有1个电子, 它们之间的距离 r = 5.310-11 m 。求氢原子核与电子之间的库仑力 F电及它们之间的万有引力F引 。,解析:,例2 :真空中有三个三个点电荷,它们固定在边长为50cm 的等边三角形的三个顶点上,每个点电荷都是 ,求它们的库仑力.,分析：如图所示，用“+” “”号表示电荷的正负。根据牛顿第三定律，电荷q 1 、q 2 之间的作用力F1 和 F2 是大小相等，方向相反。,例3:在真空中有两个相距 0.3 m的点电荷，所带的电荷量分别是 210-8 C 和-410-8 C 。 求每个电荷受到的静电力有多大

8、，是引力还是斥力？,解：正、负电荷之间的相互作用力为吸引力，大小为,小结：在应用库仑定律求电荷间的相互作用力时，电荷量的正负号不要代入公式进行计算，只用它们的绝对值进行计算，方向另外说明。,例,解：,总结: 三点共线,两同夹异,两大夹小,近小远大,小 结,1、自然界存在两者电荷 （1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷 2、使物体带电的方式带电方式 (1)摩擦起电： 电子从一个物体转移到另一个物体 (2)接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体 (3)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分 规律：近异远同 3、元电荷e：指电子（或质子）的电荷量

9、，称为元电荷 4、电荷守恒定律：电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变.,5、库仑定律,（1）内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.,（2）公式：,（3）适用条件： 真空 点电荷,（4）点电荷：是一种理想模型.当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷.,k=9.0109Nm2/C2,防雷 知识 措施 “你们知道吗，男孩遭雷击概率超过女孩。” 防雷专家此语一出，台下的孩子们全都张大了嘴巴，女孩们一

10、听全乐了，男孩子则不服气地问为什么这么说。 专家解释说，人体都有静电场，静电场所产生的电压越高，越容易遭到雷击，男孩和女孩生理结构存在不同，导致其静电压存在一定差异，一般来说男孩静电压1000，高于女孩的800，因此男孩遭雷击概率超过女孩。,课堂训练,1、关于点电荷的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 .足够小的电荷就是点电荷 D .一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，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,A B D,课堂训练,2、下列说法中正确的是： A 点电荷就是体积很小的电荷 B点电荷就是体积和带电量都很小的带

11、电体 C 根据 可知，当r 0 时，F D 静电力常量的数值是由实验得到的,D,课堂训练,3、 三个相同的金属小球a、b和c，原来c不带电，而a和b带等量异种电荷，相隔一定距离放置，a、b之间的静电力为F 。现将c球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的静电力将变为（ ）。 AF/2 BF/4 CF/8 D3F/8,C,4、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是： A、把质子或电子叫元电荷 B、1.6010-19C的电量叫元电荷 C、电子带有最小的负电荷，其电量 的绝对值叫元电荷 D、质子带有最小的正电荷，其电量 的绝对值叫元电

12、荷,B、C、D,课堂训练,5、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 ： AB、C球均带负电 BB球带负电，C球带正电 CB、C球中必有一个带负电，而另 一个不带电 DB、C球都不带电,C,课堂训练,课堂训练,6如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷 _ 若手的接触点改在A端，情况又如何_ 。,负电荷,负电荷,作业,1、使一个物体带电的方式有三种，它们是 、 和 ，在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，只是从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分移到另一部分，而且电荷的总量不变，这个结

13、论也被称之为 定律。 2、将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数 （ ） A增加 B减少 C不变 D先增加后减少,课堂练习,C,摩擦起电,感应起电,接触带电,电荷守恒定律,3、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量为_ ；一个电子的电量为_ _ ，一个质子的电量_ ；任何带电粒子，所带电量或者等于电子或质子的电量，或者是它们电量的_最早测出元电荷的数值的是美国物理学家 ，这位科学家还测出了电子电量和质量的比值，叫做电的 。 4、把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是 （ ） A带有等量异

14、种电荷 B带有等量同种电荷 C带有不等量异种电荷 D一个带电，另一个不带电,1.61019 C,课堂练习,1.61019 C,1.61019 C,整数倍,密立根,比荷,BCD,作业,5、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 6、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a（图1），然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球A和金箔b的带电情况是 （ ） Aa带正电，b带负电 Ba带负电，b带正电

15、 Ca、b均带正电 Da、b均带负电 Ea、b均不带电,课堂练习,C,C,7、图7中A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球C在下列情况中，判断A、B两球的带电情况： （1）A、B接触后分开，再移去C， 则A_，B_； （2）A、B接触，先移去C后，再把AB分开， 则A_，B_ （3）A、B接触，用手指瞬间接触B后再移去C， 则A_， B_； 8、某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：把不带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙，但甲、乙两球不接触。用手指摸甲球。手指移开。移开乙球。甲球带正电。甲球不带电。下列操作过程和所得结论正确的有（ ） A. B. C. D.,课堂练习,正电,负电,不带电,不带电,负电,负电,BC,闪电现象解释,剧烈的气流运动使云层相互摩擦，摩擦导致云层间异种电荷大量积聚（摩擦起电）。靠近地面云层中电荷的大量积聚，会使地面因静电感应而产生电荷积聚(感应起电)。云层之间、云层与地面之间会形成几百万伏的电压。这个高压足以击穿空气，瞬时产生几十万安培的电流。电流生热使空气发光，叫闪电。,初中学过自然界有几种电荷，它们间的相互作用如何？电荷的多少用什么表示？,一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？如何使物体带