《高考物理 核心要点突破系列 第13章 第一节《电荷》《库仑定律》课件 新人教版选修31》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理 核心要点突破系列 第13章 第一节《电荷》《库仑定律》课件 新人教版选修31（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节电荷库仑定律第一节电荷库仑定律目标概览目标概览学习目标：学习目标：1.知道摩擦起电和感应起电不是创造了知道摩擦起电和感应起电不是创造了电荷而是使物体中的正、负电荷分开电荷而是使物体中的正、负电荷分开2知道什么是电荷守恒定律，知道什么是元电荷知道什么是电荷守恒定律，知道什么是元电荷3掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及公式，知道静电力常量库仑定律的含义及公式，知道静电力常量4会用库仑定律公式进行计算会用库仑定律公式进行计算重点难点：重点难点：1.重点：库仑定律及应用重点：库仑定律及应用2难点：对点电荷的认识难点：对点电荷的认识学法
2、指导：用类比质点的方法理解和识记点电荷学法指导：用类比质点的方法理解和识记点电荷的概念，体会点电荷这一理想化模型与质点的异的概念，体会点电荷这一理想化模型与质点的异同点，并能根据题设条件判断实际带电体是否可同点，并能根据题设条件判断实际带电体是否可看作点电荷看作点电荷 课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测课时活页训练课时活页训练第第一一节节电电荷荷库库仑仑定定律律基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破基基础知知识梳理梳理一、电荷、电荷守恒一、电荷、电荷守恒1两种电荷：自然界中只存在两种电荷：自然界中只存在_电荷和电荷和_电电荷两种，同种电荷相互荷两种，同种电荷相互_、异种
3、电荷相互、异种电荷相互_用用_摩擦过的摩擦过的_带带_，用，用_摩擦过摩擦过的的_带带_2摩擦起电的实质：在摩擦起电中，一个物体失摩擦起电的实质：在摩擦起电中，一个物体失去一些电子而去一些电子而_，另一个物体得到这些电子，另一个物体得到这些电子而而_其实质是电子从一个物体转移到另一个其实质是电子从一个物体转移到另一个物体物体正正负负排斥排斥吸引吸引毛皮毛皮橡胶棒橡胶棒负电负电丝绸丝绸玻璃棒玻璃棒正电正电带正电带正电带负电带负电思考思考1.两个物体相互摩擦，会不会产生同种电荷？两个物体相互摩擦，会不会产生同种电荷？3静电感应静电感应(1)静电感应：把电荷移近静电感应：把电荷移近_的导体，可以使的
4、导体，可以使导体导体_的现象，叫做静电感应利用静电感应的现象，叫做静电感应利用静电感应使物体带电叫使物体带电叫_(2)静电感应的原因：把带正电球静电感应的原因：把带正电球C移近金属导体移近金属导体A时，导体上的时，导体上的_被吸引过来，因此导体被吸引过来，因此导体A_带上了等量的带上了等量的_不带电不带电带电带电感应起电感应起电自由电子自由电子两端两端异种电荷异种电荷4电荷守恒定律电荷守恒定律电荷既不能电荷既不能_，也不能，也不能_，只能从一个物，只能从一个物体体_到另一个物体，或者从物体的到另一个物体，或者从物体的_【思考思考提示提示】1.不会摩擦起电是电荷的转移，不会摩擦起电是电荷的转移，
5、两物体带异种电荷两物体带异种电荷创造创造消灭消灭转移转移一部分转移到另一部分一部分转移到另一部分二、元电荷二、元电荷1元电荷：电荷量元电荷：电荷量e_C称为元电称为元电荷荷2电子和质子带有电子和质子带有_的的_电荷，且均为电荷，且均为_，所有带电体的电荷量或者等于，所有带电体的电荷量或者等于e，或者是，或者是e的的_3比荷：带电体的比荷：带电体的_的比值，叫的比值，叫做比荷做比荷(Q/m)1.61019等量等量异种异种e整数倍整数倍电荷量与质量电荷量与质量三、库仑定律三、库仑定律1点电荷：没有大小的带电体点电荷：没有大小的带电体(1)点电荷是一个点电荷是一个_的的_，实际上是，实际上是_(2)
6、带电体之间的距离比它们自身大小大得多，以带电体之间的距离比它们自身大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体可作为点电荷忽略不计时，带电体可作为点电荷理想化理想化模型模型不存在的不存在的思考思考2.两两个个金金属属球球在在距距离离、带带电电量量相相同同的的情情况况下下，带带同同性性电电和和异异性性电电，两两者者之之间间的的静静电电力力大大小小是是否否相相同？为什么？同？为什么？9109_Nm2/C2点电荷点电荷真空中真空中【思思考考提提示示】2.不不一一定定如如果果距距离离远远大大于于球球直直径径，金金属属球球可可看看作
7、作点点电电荷荷，则则静静电电力力相相等等，如如果果距距离离较较近近，两两球球带带同同种种电电荷荷时时电电荷荷相相斥斥，带带异异种种电电荷荷时时相相吸吸引引，所所以以带带同同种种电电荷荷时时比比带带异种电荷时的静电力小异种电荷时的静电力小核心要点突破核心要点突破一、关于点电荷概念的理解一、关于点电荷概念的理解1点电荷是一个带有电荷量，但没有大小、形点电荷是一个带有电荷量，但没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际上状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际上并不存在并不存在2带电体视为点电荷的条件：带电体间的距离带电体视为点电荷的条件：带电体间的距离远大于带电体自身的线度，以至于带电体
8、的形状远大于带电体自身的线度，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时3一个带电体能否被视为点电荷，取决于自身的一个带电体能否被视为点电荷，取决于自身的几何形状的大小与带电体之间的距离的比较，与几何形状的大小与带电体之间的距离的比较，与单纯带电体的大小无直接关系即带电体之间的单纯带电体的大小无直接关系即带电体之间的距离的比较，与单纯带电体的大小无直接关系距离的比较，与单纯带电体的大小无直接关系即带电体很小，不一定可视为点电荷；带电体很即带电体很小，不一定可视为点电荷；带电体很大，也不一定不能视为点电荷大，也不一定不能视为点电荷特别提醒特别提
9、醒建立物理模型是物理中经常用的方法，利用物理建立物理模型是物理中经常用的方法，利用物理模型可以忽略次要因素，抓住问题的关键，使问模型可以忽略次要因素，抓住问题的关键，使问题大为简化，而对结果也不会产生多大的影响题大为简化，而对结果也不会产生多大的影响1.下面关于点电荷的说法正确的是下面关于点电荷的说法正确的是()A只有体积很小的带电体才能看成是点电荷只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B体积很大的带电体一定不能看成是点电荷体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C当两个带电体的大小远小于它们间的距离时，当两个带电体的大小远小于它们间的距离时，可将这两个带电体看成是点电荷可将这两个带电体看成是点电荷
10、D一切带电体都可以看成是点电荷一切带电体都可以看成是点电荷解析：解析：选选C.带电体能否看成是点电荷，和带电体带电体能否看成是点电荷，和带电体的体积大小无关，主要看带电体的大小对所研究的体积大小无关，主要看带电体的大小对所研究的问题是否可以忽略，如果能够忽略，则带电体的问题是否可以忽略，如果能够忽略，则带电体可以看成是点电荷，否则就不能，故选可以看成是点电荷，否则就不能，故选C.即时应用即时应用二、对起电现象及其本质的理解二、对起电现象及其本质的理解1摩擦起电的原因摩擦起电的原因不同物质对电子的束缚、吸引能力不同，摩擦时不同物质对电子的束缚、吸引能力不同，摩擦时束缚电子能力弱的失电子带正电，束
11、缚电子能力束缚电子能力弱的失电子带正电，束缚电子能力强的得电子带负电强的得电子带负电2接触起电的原因接触起电的原因一个物体带电时，电荷之间相互排斥，如果接触一个物体带电时，电荷之间相互排斥，如果接触另一个导体时，电荷就会转移到这个导体上，使另一个导体时，电荷就会转移到这个导体上，使物体带电物体带电3感应起电的原因感应起电的原因在带电体上电荷的作用下，导体中的自由电荷移动，在带电体上电荷的作用下，导体中的自由电荷移动，导致正负电荷分离导致正负电荷分离特别提醒特别提醒1物体起电的过程实际上就是电子转移的过程，物体起电的过程实际上就是电子转移的过程，正电荷是不能移动的正电荷是不能移动的2导体能发生感
12、应起电，绝缘体不能发生感应起导体能发生感应起电，绝缘体不能发生感应起电，因为导体上的电子能自由移动而绝缘体上的电电，因为导体上的电子能自由移动而绝缘体上的电子不能自由移动子不能自由移动三、理解和应用库仑定律时应注意的问题三、理解和应用库仑定律时应注意的问题1适用条件：真空中两个点电荷间的相互作用，适用条件：真空中两个点电荷间的相互作用，在空气中也近似成立在空气中也近似成立2库仑力具有力的一切性质：矢量性、相互性等，库仑力具有力的一切性质：矢量性、相互性等，两点电荷间的库仑力是相互的，其大小相等，方两点电荷间的库仑力是相互的，其大小相等，方向相反向相反3当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间当
13、多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷所受的库仑的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷所受的库仑力可利用力的合成的平行四边形定则求出合力力可利用力的合成的平行四边形定则求出合力4在应用库仑定律时，在应用库仑定律时，q1、q2可只代入绝对值算可只代入绝对值算出库仑力的大小，再由同种电荷相互排斥，异种出库仑力的大小，再由同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断方向即库仑力大小的计算电荷相互吸引来判断方向即库仑力大小的计算与库仑力方向的判断分开进行与库仑力方向的判断分开进行特别提醒特别提醒1两电荷距离很小时，它们的库仑力并不是无穷两电荷距离很小时，它们的库仑力并不是无穷大，
14、此时它们不能被看作点电荷，库仑定律不再大，此时它们不能被看作点电荷，库仑定律不再成立成立2式中各量的单位要统一用国际单位，与式中各量的单位要统一用国际单位，与k9.0109Nm2/C2统一统一即时应用即时应用D当两个半径为当两个半径为r的带电金属球中心相距为的带电金属球中心相距为4r时，时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量带的电荷量解析：解析：选选AC.库仑定律适用于真空中两个点电荷的库仑定律适用于真空中两个点电荷的相互作用，均匀带电球体相距较远时也可视作点电相互作用，均匀带电球体相距较远时也可视作点电荷，荷，r为两球球心距离，
15、故为两球球心距离，故A对，对，B、D错误；库仑错误；库仑力是电荷之间的相互作用，故大小一定相等，力是电荷之间的相互作用，故大小一定相等，C对对四、电荷守恒定律与库仑定律四、电荷守恒定律与库仑定律1两定律中均涉及到电荷的电量，因此正确分析、两定律中均涉及到电荷的电量，因此正确分析、确定带电体在不同状态下的电量，便成了处理两确定带电体在不同状态下的电量，便成了处理两定律综合应用的关键定律综合应用的关键2两个完全相同的带电金属球接触后总电荷平均两个完全相同的带电金属球接触后总电荷平均分配，即若带同种电荷，则平分二者的电量之和，分配，即若带同种电荷，则平分二者的电量之和，若带异种电荷，先中和再平分中和
16、后的净电荷若带异种电荷，先中和再平分中和后的净电荷课堂互堂互动讲练类型一类型一对元电荷概念的理解对元电荷概念的理解以下说法正确的是以下说法正确的是()A元电荷就是电子元电荷就是电子B元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量荷量C带电体所带电荷量的数值是一些分离的数值带电体所带电荷量的数值是一些分离的数值D在距离一定时，两个带电体之间的相互作用力在距离一定时，两个带电体之间的相互作用力只能取一些不连续的数值只能取一些不连续的数值例例例例1 1【解解析析】质质子子和和电电子子所所带带电电荷荷量量为为元元电电荷荷的的电电荷荷量量，但但不不能能说说元元电电荷
17、荷就就是是电电子子，所所以以A不不正正确确，B正正确确带带电电体体的的电电荷荷量量只只能能是是元元电电荷荷e的的整整数数倍倍，即即Qne(n1,2,3)，不不能能取取任任意意的的数数值值，故故C正正确确由由带带电电荷荷量量的的不不连连续续性性可可以以知知道道，间间距距确确定定的的两两带带电电体体之之间间的的作作用用力力只只能能取取一一些些不不连连续续的的数值，故数值，故D选项正确选项正确【答案答案】BCD【思维升华思维升华】最小电荷量最小电荷量元电荷的存在，元电荷的存在，使得物体的带电荷量呈现不连续性，进而导致相使得物体的带电荷量呈现不连续性，进而导致相关联的电现象也是不连续的关联的电现象也是
18、不连续的类型二类型二对电荷守恒定律的理解及其应用对电荷守恒定律的理解及其应用有有两两个个大大小小完完全全相相同同的的带带电电的的绝绝缘缘金金属属小小球球A、 B， 分分 别别 带带 有有 QA 6.410 10 C， QB 3.21010C，如如果果让让两两个个绝绝缘缘金金属属小小球球接接触触，在在接触过程中，电子是如何转移的，转移了多少？接触过程中，电子是如何转移的，转移了多少？例例例例2 2【答案答案】见解析见解析【思维升华思维升华】无论是哪种起电方式，在起电的无论是哪种起电方式，在起电的过程中，只存在电荷的转移，而并不能创生和消过程中，只存在电荷的转移，而并不能创生和消灭电荷，故应用电荷
19、守恒定律是解此类问题的关灭电荷，故应用电荷守恒定律是解此类问题的关键摩擦起电的结果是两个物体最终带有等量异键摩擦起电的结果是两个物体最终带有等量异种电荷，而接触起电的结果是两物体最终带上同种电荷，而接触起电的结果是两物体最终带上同种电荷种电荷类型三类型三关于库仑定律适用条件的理解和应用关于库仑定律适用条件的理解和应用图图1311例例例例3 3【答案答案】A类型四类型四库仑定律与电荷守恒定律的综合库仑定律与电荷守恒定律的综合两个放在绝缘架上的相同金属球，相距为两个放在绝缘架上的相同金属球，相距为d，球的半径比，球的半径比d小得多，分别带有小得多，分别带有q和和3q的电荷，的电荷，相互斥力为相互斥
20、力为3F.现将这两个金属球接触，然后分开，现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为仍放回原处，则它们的相互斥力将变为()A0BFC3FD4F例例例例4 4【答案答案】D【思维升华思维升华】解此类库仑定律与电荷守恒定律解此类库仑定律与电荷守恒定律的综合性问题，应先确定各小球的电荷分配情况，的综合性问题，应先确定各小球的电荷分配情况，根据库仑定律，利用比例法即可轻松解决在本根据库仑定律，利用比例法即可轻松解决在本题中，应明确两个完全相同的导体小球相互接触题中，应明确两个完全相同的导体小球相互接触后，电量平均分配若两小球带有异种电荷，则后，电量平均分配若两小球带有异种电荷，
21、则应先中和而后平分应先中和而后平分类型五类型五库仑力作用下的平衡问题库仑力作用下的平衡问题相相距距L的的点点电电荷荷A、B的的带带电电荷荷量量分分别别为为4Q和和Q，要要引引入入第第三三个个点点电电荷荷C，使使三三个个点点电电荷荷都都处处于于平平衡衡状状态态求求电电荷荷C的的电电荷荷量量和和放放置置的的位位置置例例例例5 5图图1312【解解析析】求求解解本本题题的的关关键键是是确确定定电电荷荷C放放置置的的大大致致位位置置及及电电性性由由于于每每个个点点电电荷荷都都受受到到其其他他两两个个点点电电荷荷的的库库仑仑力力作作用用，要要处处于于平平衡衡，其其库库仑仑力力必必沿沿同同一一条条直直线线
22、，因因此此A、B、C三三个个点点电电荷荷必必共共线线A、B为为异异种种电电荷荷，对对C的的作作用用一一为为斥斥力力，一一为为引引力力，C要要平平衡衡，不不能能放放在在A、B之之间间由由于于A的的电电荷荷量量大大于于B，C应应距距A较较远远、距距B较较近近，故故C应应放放置置在在B的的右右侧侧距距B为为x处处，并并带带有有正正电电荷荷，如如图图1312所所示示，这这样样才才可可能能使使三三个个电电荷荷都都平平衡衡设设电电荷荷C的的带带电电荷荷量量为为QC，它它受受A、B的的库库仑仑力力作作用而平衡，有用而平衡，有【答案答案】4QA、B两点的连线上两点的连线上B点的右侧点的右侧距距B点点L处处【思维升华思维升华】通过本题可得出要使三个点电荷通过本题可得出要使三个点电荷都平衡的规律：都平衡的规律：(1)一定在一条直线上；一定在一条直线上；(2)“两同夹异两同夹异”即两侧一定是同种电荷，中间是另即两侧一定是同种电荷，中间是另一种电荷；一种电荷；(3)“两大夹小两大夹小”即两侧的电荷量比中间的大即两侧的电荷量比中间的大
