131 电荷 库仑定律

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1、第 13 章 电场考纲要求1. 两种电荷、电荷守恒I2. 真空中的库仑定律、电荷量II3. 电场、电场强度，电场线、点电荷的场强，匀强电场，电场强度的叠加II4. 电势能，电势差，电势，等势面I5. 匀强电场中电势差跟电场强度的关系 I6. 静电屏蔽 I7. 带电粒子在匀强电场中的运动 I8. 示波管，示波器及其应用 I9. 电容器的电容，平行板电容器的电容 I10.常用的电容器I知识网络：电荷和电荷守恒定律电场电场力的性质场强E=F/q 矢量电场线匀强电场E=U/d 真空中点电荷的电场电场能的性质电势：串= /q标量等势面电势差：7忙咛/q =Wab /q电场力F=E q （任何电场）F=K

2、qiq2/r2（真空中点电荷）电势能： =Q（P AB=qUAB电场力的功 W=qUAB= AB 做功与路径带电粒子在电场中运动平衡直线加速偏转电场中的导体静电感应静电平衡 电容器 电容：C=Q/U单元切块： 按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：电场的力的性质；电场的能的性质； 带电粒子在电场中的运动。其中重点是对电场基本性质的理解、熟练运用电场的基本概念和 基本规律分析解决实际问题。难点是带电粒子在电场中的运动。13.1 电荷，库仑定律一、教学目标：1摩擦起电不是创造了电荷，只是使正负电荷分开，电荷守恒定律 2知道元电荷、点电荷、静电力常量，掌握库仑定律含义、公式表达 3能用库仑定律

3、的公式进行有关的计算二、课堂设计： 本教时作为电学知识的引入和准备，在章节教学活动中有着一定的重要 性。两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识在初中都已经讲 过，本节重点是讲述静电感应现象。作为章节的起始教学，并不要求学生理解 深奥的电磁学知识，重点安排在静电学基础部分复习上，对于库仑定律可作介 绍性处理，关于它的应用有待于后续的不断训练。尽可能多地学生参与讨论， 分清一些初中不实或有误的观点，为整个章节作好准备工作。三、教学重、难点：旧的静电知识对新知识的干扰 库仑定律四、解决难点： 在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是使 物体中正负电荷分开的过程，进而

4、说明电荷守恒定律。对库仑定律式的应用时， 可先介绍规则：用电荷量的绝对值代入进行计算，根据是同种还是异种电荷来 判断电荷间的相互作用是引力还是斥力。（学生现状）： 对电场知识类了解不多，初中教学中实验不全；回忆总结初中静电学知识参 差不齐；部分学生电学知识不感兴趣，存恐惧感。五、教学过程：（一）、引入 【演示】用毛皮和橡胶棒摩擦，再用橡胶棒去靠近纸屑，发现纸屑被吸引 分析：其实际上大家都是很熟悉的摩擦起电的现象，大家肯定看到过这样的现象，冬天在 很黑的房间里把毛衣脱掉时，会有一刹那的亮光，这也是摩擦起电的现象。从这节课开始我 们将学习关于电场的一系列知识。（二）、电荷 电荷守恒学生阅读电荷部分

5、，总结 【问】自然界存在的两种电荷？它们之间存在的相互作用力是怎样的？什么是电荷量？ 摩擦起电的实质？分析：自然界存在的两种电荷：正电荷和负电荷；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸 引；电荷的多少叫做电荷量；丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。 摩擦起电的实质：不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，并使电子从一个物体转 移到另一个物体。1静电感应 用静电感应的方法可以使物体带电。学生阅读实验。【问】实验前A、B金属箔是张开的还是闭上的？当C靠近A时，金属箔又处在什么状 态？当把A、B分开再把C移走后，金属箔有没有发生变化？分析：金属箔的作用：判断物体是否带电，如果是带电

6、，金属箔将张开（同种相互排斥）。通过金属箔的闭合到张开，以致到移开后，金属波都没有闭合，说明A、B带上了电。【问】那么A、B分别带什么电呢？分析：根据同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引，我们也可以知道A带正电，B带负电， 实验发现A、B所带电量相等。因为重新接触后，A、B又不带电了。结论：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。【问】比较摩擦起电和静电感应的区别？ 分析：不同点：摩擦起电是电子从一个物体转移到另一个物体 感应起电是电子从物体的一部分转移到另一部分。共同点：都使物体带等量的异种电荷。 结论：电荷守恒定律（可转移但电量不变）上述起电的中和过程；物质（电子）不灭

7、。2元电荷学生阅读元电荷部分，总结有关知识点： 元电荷是电荷量最小的单位，即一个电子或一个质子所带的电量 元电荷量：e=1.6X10-i9C 任何一个物体所带电量只能是它的整数倍；1库=6.25X1018个电子e1.6 x 10-19 电子的电荷量和电子质量m的比叫荷质比：=1.76x 1011 C/kgm0.91x10-30e所有带电体的电荷量都是电子（或质子）电荷量的整数倍，因此将电子（或质子）所带 的电荷量叫元电荷，1e=1.60x 10-19c；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，或从物体 的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，系统电荷的代数和不变。【

8、例 1】下列说法正确的是 （）A. 元电荷就是质子B.点电荷是很小的带电体C. 摩擦起电说明电荷可以创造D. 库仑定律适用于在真空中两个点电荷之间相互作用力的计算解析：元电荷是指与质子带电量或电子带电量绝对值相等的电荷量，不是质子也不是电 子，故A选项错；点电荷是一种理想化模型，实际带电体的大小远小于带电体之间的距离时， 带电体的形状和大小对于作用力的影响可忽略不计，这样的带电体就可视为点电荷，所以B 项不对；摩擦起电的实质是电荷的转移，并不是创造了电荷，故C项不对；选项D准确表述 了库仑定律的适用条件，所以 D 正确。答案： D考点精炼1. 下列关于电荷量的说法哪些是正确的是 （）A. 物体

9、所带的电荷量可以为任意实数B. 物体所带的电荷量只能是某些值C. 物体带正电荷1.6X10-9C，这是因为失去了 1.0 X1010个电子D. 物体带电量的最小值是1.6X10-19C（三）、库仑定律 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。即：F = kqq2其中k为静电力常量，k=9. 0X10 9Nm2/c2r21 .成立条件真空中（空气中也近似成立），点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影 响可以忽略不计。（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两 球相距多近， r 都等于球心

10、距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再 用球心距代替 r）。2. 同一条直线上的三个点电荷的计算问题【例2】在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷。 将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在 电场力作用下保持静止？若要求这三个点电荷都只在 -44Q色一电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电 ABC荷还是负电荷？电荷量是多大？解：先判定第三个点电荷所在的区间：只能在B点的右侧；再由F = kkQq，F、k、q r2相同时r X Q Ar : r =2 : 1，即C在AB延长线上，且AB=BC。A B C处的点电荷肯定在电场力作

11、用下平衡了；只要A、B两个点电荷中的一个处于平衡,另一个必然也平衡。由F = kQq，F、k、QA相同，Qr2，AQC ： QB=4 ： 1，而且必须是正 r2AC BF电荷。所以C点处引入的点电荷QC= +4Q【例3】已知如图，带电小球A、B的电荷分别为QA、QB，OA=OB, 都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时AB间 距离减为d/2,可采用以下哪些方法A. 将小球A、B的质量都增加到原来的2倍B. 将小球B的质量增加到原来的8倍C. 将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D. 将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍 解：由B的共点

12、力平衡图知厶 =d，而F = kQAQB，可知力了 kQAQBL，选BDmBg L- d2d 乂却芯穴3. 与力学综合的问题。【例4】已知如图，光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球A、B,带电量分别为 -2Q与一Q。现在使它们以相同的初动能E0 （对应的动量大小为p0）开始相向运动且刚好 能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为 E和E2，动量大小分别为p1和p2。有下列说法：E1=E2 E0,卩1=卩2 Po-2站 E1=E2= E0,卩1=卩2= Po 接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点 两球必将同时返回各自的出发点。其中正确的是A.B.C.

13、D.解：由牛顿定律的观点看，两球的加速度大小始终相同，相同时间内的位移大小一定相 同，必然在连线中点相遇，又同时返回出发点。由动量观点看，系统动量守恒，两球的速度 始终等值反向，也可得出结论：两球必将同时返回各自的出发点。且两球末动量大小和末动 能一定相等。从能量观点看，两球接触后的电荷量都变为-1.5Q，在相同距离上的库仑斥力 增大，返回过程中电场力做的正功大于接近过程中克服电场力做的功，由机械能定理，系统 机械能必然增大，即末动能增大。选 C。本题引出的问题是：两个相同的带电小球（可视为点电荷），相碰后放回原处，相互间 的库仑力大小怎样变化？讨论如下：等量同种电荷，F /=F；等量异种电荷

14、，F/=0F；不等量异种电荷F /F、F /=F、F /F都有可能，当满足q1=（3;2 ） q2 时 F /=F。A【例5】已知如图，在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m 的相同小球，彼此间的距离都是1， A、B电荷量都是+q。给C 一个外力F,使三个小球保持相对静止共同加速运动。求：C球 的带电性和电荷量；外力F的大小。解：先分析A、B两球的加速度：它们相互间的库仑力为斥 力，因此 C 对它们只能是引力，且两个库仑力的合力应沿垂直于AB连线的方向。这样就把B受的库仑力和合力的平行四边形确定了。于是可得QC= -2q,3、：3kq 2f=3Fb=X3 FaB=六、知识整合1、 基本常识：自然界

15、有 种电荷，一种是 电荷，另一种是 电荷。所有带电体的电荷量都是电子（或质子）电荷量的 倍，因此将 叫元电荷，1e二 C； 比荷是指。2、 摩擦起电的实质是;感应起电的实质 。3、电荷守恒定律的基本内容是：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，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，系统电荷的 代数和不变。4、完全相同的带电体相互接触，电荷量的分配规律是 同种电荷总量均分，异种电荷 先中和再均分 。5、 库仑定律的基本内容是： 。其数学表达式。6、 库仑定律成立的条件是。7、什么是点电荷？什么样的带电体可以看作点电荷？七、重难点阐释1、对点电荷、元电荷的理解(1) 点电荷是无大小、无形状且有电荷量的一个理想化模型。在实际问题中，只有当 带电体间的距离比它们自身的大小大的多，以至于带电体的形状和大小对相互作用的影响可 以忽略不计时，带电体才可以视为点电荷。(2) 一个带电体能否视为点电荷