电荷、库仑定律教案

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1、侯 军 全日制普通高级中学教科书（必修加选修）教案电场113.1 电荷 库仑定律【教学目的】 1、知道摩擦起电的实质 2、知道电荷守恒定律和元电荷 3、掌握库仑定律的内容、条件，知道静电引力恒量 4、会用库仑定律解决一些基本问题 【教学重点】 库仑定律的理解与掌握 【教学难点】 物体带电的实质、库仑定律的条件 【教具】PPT 【教学过程】 一、引入 初中时，我们已经知道了一些静电现象 摩擦过的物体性质有了变化，能够吸引轻小物体，我们说此时物体带了电或者说带了电荷。 而用摩擦的方法使物体带电就叫做摩擦起电。人类从很早就认识了磁现象和电现象，例如我国在战国末期就发现了磁铁矿有吸引铁的现象。 在东汉

2、初年就有了带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载，我国古代人民非常善于观察，早在两千 多年前的西汉时期就有“玳瑁吸裙”的记载，玳瑁是一种美丽的龟壳，人们在用它作首饰时无意 中发现摩擦后的玳瑁会吸引衣服。让学生讨论在日常生活中见过类似的摩擦起电现象，学生举例 分析后可以布置课下作业。 （夏天女生穿裙子时摩擦布） 除了用摩擦使物体带电，还有其他方法也可使物体带电，本节课我们就来学习这些方法： 二、新课教学： 电荷：荷有两种：正电荷和负电荷。电荷也是一种物质，但电荷本身没有质量，可以说是一 种抽象而特殊的物质。 1、电荷的基本性质 客观的存在性 电荷是物质的一种属性，分为正电荷（正电）和负电荷（负电）两种

3、. 相互作用性 电荷间的相互作用是通过电场发生的，即电荷电场电荷，它们间的作用同样遵循牛顿第 三定律.同种电荷相斥，异种电荷相吸. 累加性 同种电荷放在一起互相加强，导师种电荷放在一起互相减弱. 2、电荷量 物体所带电荷的多少叫电荷量，简称电荷，常用符号 Q 与 q 表示. 在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，简称，符号是 C. 说明：电荷客观存在；电荷间的作用遵守牛顿第三定律.侯 军 全日制普通高级中学教科书（必修加选修）教案电场23、物体带电的实质及方式 （1）物体带电的实质 物体是由原子组成的，而原子是帽原子核和核外电子构成.我们知道，电子带负电，原子 核带正电； 由原子组成的物体，若带

4、有等量的正负电荷，则对外表现为不带电的状态，我们称物体呈 电中性； 呈电中性的物体失去电子则带正电，得到电子则带负电.物体带电的实质就是电子的得失. （2）物体带电的三种方式：即摩擦起电、感应起电和接触起电 摩擦起电：由于相互摩擦的物体间电子的得失而使物体分别带上等量异种电荷.如玻璃棒 与丝绸摩擦时，由于玻璃容易失去电子而带正电；硬橡胶棒与毛皮摩擦时，由于硬橡胶棒容易得 到电子而带负电； 感应起电：指利用静电感应使物体带电的方式. 将导体 A、B 接触后靠近带电体 C，由于静电感应，导体 A、B 分别带上等量异种电荷，这时 先把 A、B 分开，然后移动 C，则 A 和 B 两导休上分别带上了等

5、量异种电荷. 接触起电：一个不带电的导体跟另一个带电的导体接触后分开，使不带电的导体带上电荷 的方式. 如两个完全相同的绝缘金属球 a、b，让 a 带电为 Q，若 a、b 接触，因为 a、b 是完全相同的 金属球，可以认为两球带等量的电荷，这时 a、b 均带 Q/2 的电荷； 若 a、b 两球开始带异种电荷，当它们接触时，先进行电中和，再均分. 4、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.感应起电:利用静电感应使物体带电的方法. 感应起电的原理分析: 1、导体中存在着大量的自由电子2、电荷间有相互作用力.连在一起的 AB 导体上的自由电子被带有正电的 C 吸引过来，因而靠 近

6、C 的 A 上聚集了一定量的负电荷，而在离 C 较远的 B 上则聚集了等量的正电荷。 5、元电荷 为了探讨这个问题，历史上许多科学家都做出了相当的努力，其中比较典型的就有库仑和密 立根。这里我们介绍一下美国科学家密立根探索过程。密立根最著名的实验成就是用在电场和重 力场中的运动的带电油滴精确地测定了基本电荷。这个工作从 1907 年开始，直到 1913 年才最 后完成，得到电子电荷的数值为 e = (1.602177330.00000049)10-19C 通常取：e = 1.6010-19C 电子和质子带有等量异种电荷，它们所带的电荷量在数值上都是 e=1.6010-19C.实验表明， 任何带

7、电体所带的电荷量总是电荷量 e 的整数倍.为此，把 e=1.6010-19C 叫做元电荷. 我们说到元电荷时，它已经是一个抽象的量，而不能说元电荷就是电子电量或一个电子。譬 如，我们可以说，一个电子带有一个元电荷的负电、一个 粒子带两个元电荷的正电、一个氧 核带有 8 个元电荷的正电，等等。 注意：元电荷是自然界中最小的带电量，一个电子电量仅是数值上等于元电荷，其电性为负. 6、电荷守恒定律 电荷不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部侯 军 全日制普通高级中学教科书（必修加选修）教案电场3分转移到另一部分，电量的总和保持不变，这个实验定律称为电荷守恒定律.

8、 即：一个与外界没有电荷 交换的系统，电荷的代数和保持不变。. 等量异种电荷结合在一起，宏观上对外不显电性，这种现象称为电中和. 例、有两个完全相同的带电绝缘金属小球 A、B，分别带有电量 QA=6.410-9C，QB=-3.210-9C，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？3.21010个7、点电荷 如果带电体的大小比起它到其它带电体的距离小得多，以致带电体的形状和电荷在它上面抽 分布已无关紧要时，这样的带电体，就可视为点电荷.真正的点电荷并不存在，点电荷只是为了 讲座问题的方便而引入的理想模型. 注意：点电荷具有相对的意义，带电体的尺寸不一定很小，一般情况下对电荷

9、量不作限制， 电性有正负之分. 8、库仑定律 （1）内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间距离的 平方成反比，作用力的方向在它们的连线上. （2）定律的数学表达式：F=kQ1Q2/r2. 式中 k=9.0109Nm2C-2. （3）适用条件：真空中的点电荷 （4）库仑定律是实验定律.计算库仑力大小时，电量一般取绝对值，力的方向可根据电荷的 性质确定. 说明： （1）计算题中的电量均取绝对值，相互作用力的方向根据同种电荷相斥异种电荷相吸定性 判断； （2）库仑定律只适用于真空中两个点电荷的相互作用，但两个均匀带电球体相距较远时也 可视为点电荷，r 应指两球体积的球心

10、距； 对于不能视为点电荷的物体间的库仑力不能随便用库仑定律求解，要视具体情况而定. 例、半径为 R 的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带有等量同种电荷 Q 时相互之间 的库仑力为 F1，两球带等量异种电荷 Q 与-Q 时库仑力为 F2，则（ ） A、F1F2 B、F1F2 B、F1F2 C、F1=F2 D、无法确定 例 2、两个点电荷带有相等的电量，要求它们之间相距 1m 时的相互作用力等于 1N，则每个电荷 的电量是多少？等于电子电量的多少倍？ 例 3、两个半径相同的金属小球，带电量之比为 17，相距为 r，两者相互接触后再放回 原来的位置上，则相互作用力可能为原来的几分之几？ 侯 军

11、 全日制普通高级中学教科书（必修加选修）教案电场4三、小结： 本节我们主要学习了电荷及库仑定律，在用库仑定律进行计算时，要用电荷量的绝对值代入 公式进行计算，然后根据电荷种类来判定是引力还是斥力. 四、板书设计：巩固练习： l、两个完全相同的金属球 A 和 B，带异号不等量电荷，相隔一定距离，库仑力为 F，把两球相互 接触后再放回原处，则两球间的库仑力将：（ ） A、减小 B、增大 C、不变 D、以上情形都有可能 2、真空中两个点电荷 Q1Q2，距离为 R，当 Q1 增大到 2 倍时，Q2 减为原来的 1/3，而距离增大到 原来的 3 倍，电荷间的库仑力变为原来的：（ ）A、4/9 B、4/2

12、7 C、8/27 D、2/27 3、下列说法正确的是（ ） A、两物体相互吸引，则它们一定带有异种电荷 B、只有金属才能发生静电感应 C、元电荷是就是一个质子 D、体积很大的带电体也可以看成点电荷 4.下列说法正确的是(A) A.摩擦起电和静电感应都是使物体的正负电荷分开，而总电荷量并未变化 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 5、对元电荷的理解，正确的是（ CD ）A元电荷就是电子B元电荷就是质子C元电荷表示跟电子电量数值相等的电荷D物体所带电量只能

13、是无电荷的整数倍 6、对物体带电现象的叙述，正确的是（ BD ）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电 点电荷：带电体的线度远小于相互作用距离 荷 元电荷： .库 电荷守恒： . 仑 公式 定 库仑定律 律 内容侯 军 全日制普通高级中学教科书（必修加选修）教案电场5C物体所带电荷量可能很小，甚至小于 eD电中和是等量异种电荷完全相互抵消的现象 7、下列说法正确的是（ ABD ）A、已知验电器上带正电荷后，验电器上的金箔张开了一定角度，如果用另一带电体接触验 电器的金属球，金箔张角更大，则可以判定带电体一定带正电B、让两个带电体接触后分开，两个带电

14、体都不带电，则两个带电体原来一定带等量异种电 荷C、两个带电体之间的库仑力总是与它们所带电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平 方成反比D、两个点电荷间的相互作用力，不因第三个电荷的引入而发生变化 8、有三个相同的金属小球 A、B、C，其中 A、B 两球带电情况相同，C 球不带电将 A、B 两球相 隔一定距离固定起来，两球间的库仑力是 F，若使 C 球 先和 A 接触，再与 B 接触，移去 C，则 A、B 间的库仑力变为（ C ）A B C D 9、A、B 两个带同种电荷的绝缘金属小球，半径为 ，相距 （ ），A 带电荷量 ，B带电荷量 ，A、B 相互作用力大小为 F，则（ BC ）A、当

15、A、B 相距为 2L 时，作用力变为 B、当 A、B 两球相互接触后再放回原位置，相互作用力将增大C、A、B 两球电荷量分别变为原来的 和 4 倍，则作用力变为 2FD、若两球靠得非常近，则作用力将无限增大10、A、B 两个带同种电荷的绝缘金属小球，半径为 ，球心相距 ，A 带电荷量 ，B带电荷量 ，则 A、B 间相互作用力为（ D ）A、等于 B、等于 C、大于 D、小于 11.两个相同的金属小球，带电量之比为 1，相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上， 则它们间的库仑力可能为原来的 CD A. B. C. D. 12.三个相同的金属球，原来有两个小球带电量相等，相互间的引力为F，用第三个不带电的小球， 依次接触两个带电球后再移走，则原来两个带电小球之间的相互吸引力变为 C A. B. C. D.侯 军 全日制普通高级中学教科书（必修加选修）教案电场613、6.将一定电量Q分为q和(Qq)，在距离一定时，其相互作用力最大，则q值应为(A)A. B. C. D.2Q