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1、1第一章第一章 直流电路基础知识直流电路基础知识前言：前言：本章主要介绍电学的基本物理量、基本定律、电路的工作状态以及负载获得最大功率的条件，从而对电路建立一个较完整的基本概念。课题：课题：1-1 库仑定律库仑定律教学要求：教学要求：1、了解电荷的种类、物体带电的本质、了解电荷的种类、物体带电的本质2、掌握库仑定律、掌握库仑定律教学重点：库仑定律教学重点：库仑定律教学难点：库仑定律的应用教学难点：库仑定律的应用教学课时：教学课时：4 课时课时(其中其中 2 课时为课堂练习和作业分析课时为课堂练习和作业分析)教学过程：教学过程：一、 新课：1、 电荷：自然界中只有两种电荷，即正电荷和负电荷。同种
2、电荷互相推斥，异种电荷互相吸引。电荷的多少叫电量，用字母 Q 表示。在国际单位制中，电量的单位是库仑，用字母 C 表示。电荷在物体中能够转移或传导。人们通常把容易传导电荷的物体称为导体，金属、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液都是导体；而将不容易传导电荷的物体称为绝缘体（也叫电介质） ，玻璃、橡胶、塑料、陶瓷、油、空气等都是绝缘体。还有一类物体，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，被称为半导体。硅、锗、硒等都是半导体。必须指出，导体、半导体和绝缘体之间，并没有严格的界限，它们只是在导电能力上有着强弱的差别。一种物质的导电能力，尤其是半导体的导电能力，往往随着外界条件的不同而变化，这使得半导体在电
3、子技术中有着广泛的应用。到目前为止，在自然界中所有带电体中，可以认为电子是最小的电荷，电子的电量 e-1.610-19C，或者说等于 6.251018个电子所带的电量。把电子所带的电量，即 1.610-19C 叫做基本电荷。将带有等量异号电荷的物体相接触时，由于正、负电荷的数量相等，相互抵消，它们对外既不显带正电，也不显带负电，或者说呈电中性。这种现象叫做电中和。在正常情况下，无论什么物质，原子核所带正电荷（质子）的总数与原子核周围负电荷（电子）的总数是相等的。因此，原子作为一个整体呈电中性。当原子失去电子时，就显示出“带负电” 。所以，当物体中原有的正、负电荷在一定的条件下相互分离并发生转移
4、时，物体就“带电” 。由此可见，正、负电荷是物体固有的，它既不能被创造，也不能被消灭，而只能从一个物体转移到另一个物体，或者在一个物体内部移动，这个规律叫做2电荷守恒定律。例如，用丝绸磨擦玻璃棒时，两物体相互接触处原子的热运动加剧，使玻璃棒中受束缚较弱的电子从原子中挣脱出来而转移到丝绸上。结果，失去电子的玻璃棒就带正电，获得电子的丝绸就带负电。2、 库仑定律：同种电荷互相推斥，异种电荷互相吸引。电荷之间的这种相互作用力叫做静电力。那么，静电力的大小与什么因素有关呢？所谓点电荷是一种理想化的模型。如果带电体间的距离比带电体本身的大小大得多,以致带电体的形状和大小对静电力的影响很小，可以略去不计，
5、这时带电体就可以被看成抽象的一个点，叫做点电荷。1785 年法国物理学家库仑用实验方法研究了静止点电荷间的相互作用力，并得到如下实验结果：在真空中两个点电荷间的作用力，跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。这就是库仑定律。实验证明： K9.0109（Nm2/C2）如果两个带电体不能看作点电荷，可以把它们看作是由许许多多点电荷组成的，那么点电荷间的作用力的总和就是这两个带电体间的作用力。电荷之间的相互作用力，是根据库仑定律求出的，所以静电力又叫库仑力。3、例题分析：如果两个点电荷各带 1C 的电量，在真空中彼此相距 1 m，求它们之间的库仑力的大小。
6、解：FK91099109（N）221 rqq 2111如此巨大的作用力告诉我们，1C 是一个非常巨大的电量是一个非常巨大的电量，实际上任何带电体都不能够带有 1C的电量，而只能占 1C 的极小百分比。FK221 rqq 两个点电荷之间的距离（m）静电力，单位为牛顿（N）比例恒量，单位为牛顿米2/库仑2（Nm2/C2）两个点电荷的电量 （C）3二、 课堂练习：1、 电荷有几种？分别是如何规定的？自然界中只有两种电荷，即正电荷和负电荷。2、在通常情况下，物质为什么不显电性？物体带电的本质是什么？将带有等量异号电荷的物体相接触时，由于正、负电荷的数量相等，相互抵消，它们对外既不显带正电，也不显带负电
7、，或者说呈电中性。这种现象叫做电中和。在正常情况下，无论什么物质，原子核所带正电荷（质子）的总数与原子核周围负电荷（电子）的总数是相等的。因此，原子作为一个整体呈电中性。当原子失去电子时，就显示出“带负电” 。所以，当物体中原有的正、负电荷在一定的条件下相互分离并发生转移时，物体就“带电” 。由此可见，正、负电荷是物体固有的，它既不能被创造，也不能被消灭，而只能从一个物体转移到另一个物体，或者在一个物体内部移动，这个规律叫做电荷守恒定律。3、手里拿着金属棒，与丝绸磨擦后为什么不能使金属棒带电？因为金属棒的导电能力很强，在磨擦的同时导电了，所以不能使金属棒带电。4、在真空中的两个点电荷，所带电量
8、分别为+410-9和-210-9C, 相距 10cm。每个电荷受到的力是多大？是引力还是斥力？解：FK91097210-9（N） 是引力221 rqq 22-9-91010102104 5、在真空中两个点电荷之间的作用力是 0.1N，若将点电荷之间的距离变为原来的 1/4 时，相互作用力变为多少？若将其距离变为原来的 2 倍时，相互作用力变为多少？F0.1N FK K16F1.6N 1221 rqq 2 4121 rqq FK0.10.025（N） 21121 rqq F41 416、在真空中的两个点电荷间的距离不变，它们之间的相互作用力，在下列情况下将如何变化？（1）一个电荷的电量变为原来的
9、 2 倍； （2）两个电荷的电量都变为原来的 1/2。FK （1）F2F 221 rqq （2）FK2221 121rqq F414三、 作业布置：P20 1-1 四、 作业分析和点评：P20. 11 分析：F13.6NK2)2 . 0(44qqF2= KK=F1=3.6=0.9N2)4 . 0(4qq2)2 . 0(44qq 41 415 92 102 . 04109)2 . 0(6 . 3q是异种电荷q1=210-6(C) q2= 810-6(C)或 q1= 210-6(C) q2= 810-6(C)点评：要充分理解库仑定理有同学没有很好的审题， “异种电荷”不注意到，所以不理解“相互吸引
10、” 。5课题：课题：1-2 电场电场教学要求：教学要求：1、了解电场的特性、了解电场的特性2、掌握电场强度这个物理量，引入电力线的概念、掌握电场强度这个物理量，引入电力线的概念3、理解电场力做功、电压、电位的概念。、理解电场力做功、电压、电位的概念。教学重点：电场强度、电场力做功、电压、电位的概念教学重点：电场强度、电场力做功、电压、电位的概念教学难点：电场力做功、电压、电位的概念的理解和应用教学难点：电场力做功、电压、电位的概念的理解和应用教学课时：教学课时：4 课时课时教学过程：教学过程：一、新课：1、电场：在电荷的周围存在着一种特殊的物质，叫做电场。电场和电荷是不可分割的整体，只要有电荷
11、存在，在它周围的空间里就一定有电场存在。静止的电荷所产生的电场叫做静电场。静电力并不是两个电荷之间的直接作用，而是依靠电场来实现的，即是一个电荷的电场对另一个电荷的作用。可见，电荷间相互作用的静电力，实际上就是电场对电荷的作用力，所以常把静电力又称为电场力。电场这种物质的特殊性，在于它不是由分子和原子构成的，无论在真空中还是实验中，电场都可以存在。电场具有两个重要特性： 位于电场中的任何带电体都要受到电场力的作用； 带电体在电场中受到电场力作用而移动时，电场力要做功，这说明电场具有能量。电场强度：设产生电场的电荷（称为场电荷）是+Q 如图，为了研究它的电场的强弱性，还必须引入一个电量极小的检验
12、电荷 q。这样，q 所产生的电场就不会对被研究的电场带来影响；通常规定检验电荷 q 带正电。 由库仑定律得知，检验电荷 q 所受的电场力 F 的大小与 q 距场电荷 Q 的远近有关，距 Q 越近的地方，q 受到的电场力越大，那里的电场就越强。在图中，A 点的电场较强，B 点的弱些，C 点的更弱。由于电荷 q 在电场中某点所受的电场力 F 的大小跟电量 q 是成正比的，所以在电场中的同一点比值 F/q是不变的。这个比值 F/q 是一个与检验电荷 q 无关的量，它表示单位正电荷在电场中某点所受的电场力FcFAFB+QBCA+q+q+q6的大小。比值越大，就表示那一点的电场越强。因此，可以用这个比值
13、来表示电场的强弱。我们规定：放入电场中某一点的检验电荷受到的电场力跟它的电量的比值，叫做这一点的电场强度，简称场强。如果用 E 表示电场强度，用 F 表示检验电荷 q 受到的电场力，那么电场强度在数值上等于单位正电荷在该点所受到的电场力。跟力一样，场强也是矢量，它不但有大小，而且有方向。我们规定，电场中某点的场强方向就是正电荷在该点所受电场力的方向。所以负电荷受力的方向跟场强方向相反。图中，FA，FB，FC的方向就分别表示 A、B、C 三点的场强方向。带电体周围的电场是看不见的，所以用假想的曲线 电力线来形象地表示电场。电力线和电场强度之间的关系是：电力线上每一点的切线方向表示该点场强方向；电
14、力线的疏密程度，表示场强的大小，即电力线密的地方场强大，电力线疏的地方场强小。这样，根据电力线的形状和分布就可以知道电场中各处场强的大小和方向。电力线具有两个主要性质：一是在静电场中电力线总是起始于正电荷，终止于负电荷，不闭合，不中断；二是电力线均不会相交，因为电场中每一点的场强方向只有一个。如果电场中各点场强的大小和方向都相同，这样的电场叫做匀强电场。带电平行板间的电场，除边缘附近外，就是匀强电场，匀强电场的电力线是疏密程度一样的平行直线。2、 电压和电位：(难!)（一）电场力做功在电场中，电荷要受到电场力的作用而发生位移，这就是说电场力对电荷做了正功；反之，如果使电荷逆着它所受电场力的方向
15、移动，就需要由外力克服电场力做功，也就是电场对电荷做了负功。假设在匀强电场 E 中有两点 a 和 b，如图用表示 a、bab两点间的直线距离。处于 a 点的检验电荷+q 受到的电场力为 7FqE方向和场强 E 的方向相同。当+q 沿着 E 的方向由 a 点移到 b 点时，电场力对它做的功为abEqabFAab如果使+q 沿与 E 成 角的方向由 a 点经 c 到 b 点，在由 a 到 c 的过程中，电场力做功为，在由 c 到 b 的过程中，因位移方向与场强方向垂直（cos0） ，电场abqEacEqAaccos力不做功，所以沿 a c b 路径移动，电场力做的功仍为上式所示。可以证明：在匀强电
16、场里，电场力对在匀强电场里，电场力对电荷做的功只与电荷的电量及电荷的起点和终点的位置有关，而与电荷经过的路径无关。这一结论对电荷做的功只与电荷的电量及电荷的起点和终点的位置有关，而与电荷经过的路径无关。这一结论对非匀强电场也是适用的。非匀强电场也是适用的。（二）电压 (注意理解，电压的概念一定要弄懂)上式表明，当距离 a b 一定时，在已知的电场里，电场力 F 所做的功与电量 q 是成正比的。因abA此，比值是一个恒定不变的量。当 a 点和 b 点的位置确定时，这个比值只和电场本身的性质有关，qAab所以可以用它来反映电场的性质，称这一比值为 a 点和 b 点之间的电压，用符号来表示，即：abUqAUab ab此式表明
