人教版 (新课标)选修1选修1-1第一章 电场 电流一、电荷 库仑定律教案

第一节、电荷库仑定律

一、接引雷电下九天
说明：电闪雷鸣是常见的自然现象，有时甚至表现得神秘恐怖。蒙昧时期的人们认为雷电是“天神之火”, 在很长的历史时期内对雷电充满畏惧。欧洲的文艺复兴使得科学精神得到解放，人们开始对雷电现象进行思考。18 世纪，各种静电现象首先引起了学者们的关注和研究。
问：我们周围有哪些静电现象呢？（①冬天在漆黑的房间里脱毛衣的时候可以看到火星②天气干燥的时候，手摸到铁器的时候会发麻）
说明：那么天上的雷电和我们平时接触到的静电有没有联系呢？如果有，会有什么联系呢？1746 年，富兰克林胃着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验。
问：他是如何做这个实验的呢？（他用绸子做了一个大风筝．在风筝顶上安了一根细铁丝，一根麻线的一端连接铁丝，另一端拴一把钥匙并塞在莱顿瓶中。他和儿子一起把风筝放到天上，牵着风筝的一根丝绳系在遮雨棚内。当雷电打下来，他看见麻线末端的纤维散开，并且莱顿瓶也带上了电。
问：富兰克林的风筝实验有什么意义吗？（证明了闪电是一种放电现象，与摩擦产生的电没有区别。该实验统一了天电和地电，使人类摆脱了对雷电现象的迷信）
富兰克林的实捆正明闪电是一种放电现象，与摩擦产生的电没有区别。他统一了天电和地电，使人类摆脱了对雷电现象的迷f 言。富兰克林为我们揭开了天电的奥秘一一它跟地上的电是· 样的富兰克林吞到J ’欧洲人表演的电学实验。新奇的现象激发了他极大的兴趣，通过欧洲科学界的朋友，他很快就得到了一套实验仪器．并立即开始重复实验和研究。
二、电荷
（一）摩擦起电
说明：静电有什么性质？它从哪里来？它的存在跟我们的生活有哪些关系？
说明：人们最早注意的经典现象是摩擦起电。我国学者王充发现甲壳等物体能吸引芥子之类的轻小物体，古希腊人也发现了琥珀等物体经摩擦后能吸引草屑等小物体，后来在大量的摩擦起电实验中．人们发现：电荷有两种： 正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷。电荷的多少就称之为电荷量
问：在国际单位制中，电荷的单位是什么？（库仑      简称库 符号C ）
问：电荷之间的力学性质怎样？（同种电荷相互排斥．异种电荷相互吸引）
问：为什么摩擦能够起电呢？（物质的原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的。原子核的正电荷数且与周围电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外表现为电中性。在摩擦起电过程中，一些被原子核束缚得不紧的电子转移到另一个物体上，于是失去电产的物休带正电，得到电子的物体带负电．在用丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒上的电子跑到丝绸上去了，玻璃棒因缺少电子而带正电，丝绸因有多余的电荷而带负电）
问：如何知道物体是否带电了呢？（可以使用验电器）
问：如图左侧的验电器结构如何?原理如何？（上面是个金属盒，下面有两个金属箔片，两个金属箔片能够因为带同种电荷而张开）
问：如图右侧的验电器结构如何?原理如何？(上面是个金属球，下面是一根固定的金属杆和一个金属箔片，能够根据指针偏转的角度表示带电的多少，这种特殊的脸电器．也叫做静电计 )

 （二）接触起电
说明：除了摩擦起电外，还有没有其他起点方式呢？例如两个相同的金属小球，甲不带电，乙带电，两个小球接触，则甲球要带上一定的电荷
问：两个带电的相同的小球，接触后电荷如何分配？（每个带电小球的电荷等于正负电荷的平均值）
（三）感应起电
实验：
实验器材：（一对用绝缘支柱支持的金属导体A 、B 下面带有金属箔片，带正电的金属球C）
实验过程：使金属导体A 、B彼此接触，让带正电的球C 移近导体A
实验现象：带正电的球C 移近导体A前，贴在A、B下面的金属箔是闭合的。带正电行的球C 移近导体A ，可以看到A 、B 上的金属箔都张开了。
实验解释：A、B是金属，带有自由电荷，带正电的球C移近导体A时，A、B中的自由电子受到球C的吸引移动到A使A带上负电，同时使A带上等量的正电，所以可以看到A 、B 上的金属箔都张开了。
问：如果把A 、B 分开，然后移去C ，可以看到什么现象？（A 、B 上的金属箔仍然张开）为什么会看到这样的现象？（在用外力把A 、B 分开的过程中，A、B上的电荷并没有发生中和，仍然带有电荷）
问：如果让A 、B 接触，移去C，可以看到什么现象？(金属箔就不再张开)，为什么会看到这样的现象？（A 、B 所带的电荷是等量的，互相接触时，移去C后，正、负电待发生了中和。所以金属箔就不再张开）
说明：把电荷移近不带电的导体，使导体带电的现象，叫做感应起电
三、电荷守恒定律
     说明：大量事实表明，电荷既不能创生．也不能消灭．只能从一个物体转移到另一个物体．或者从物体的一部分转移到另一部分。在转移的过程中．电荷的总量 不变，这个结论叫做电荷守恒定律，该定律是物理学中重要的基本定律之一。
     说明：到目前为止，科学实验发现的最小电荷夏是电了所带的电荷量，我们就把电子的电荷量称之为元电荷，用e 表示，电子电量e = 1 . 60 x 10 －19 C，所有带电物体的电荷量或者等于e ，或者是e 的整数倍。
四、库仑定律
实验：
实验器材：带正电的物体A ，丝线、带正电的轻质小球、支架
实验过程：物体A 位置固定不动，把带正电的轻质小球用细线系在支架上，先后挂在P1、P2、P3等位置，观察丝线与竖直方向之间的夹角
实验现象：物体A与带电小球的距离越大，丝线与竖直方向之间的夹角越小
实验解释：该实验现象说明，电荷之间的作用力和距离之间的关系是距离越大，作用力越小
实验过程：物体A 位置固定不动，带正电的轻质小球用细线系在支架上，位置固定不动，增大或减小它所带的电荷量，观察丝线与竖直方向之间的夹角
实验现象：物体A与带电小球的带电量越大，丝线与竖直方向之间的夹角越大
实验解释：该实验现象说明，电荷之间的作用力和电荷量之间的关系是电荷量越大，作用力越大

说明：法国物理学家库仑用精确的实验研究了电荷之间的作用力，得知真空中两个静止点电荷之间的相互作用力．跟它们电荷量的乘积成正比．跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。人们把这个定律就称之为库仑定律。
问：如果用Q 、q 表示两个点电荷的电荷量，用r表示它们之间的距离，用F 表示它们之问的相互作用力，则库仑定律可以如何表示？（F＝KQq/r2 ）
问：式中的k是什么？（静电力常量  ）大小为多少？（9 . 0 x 109）单位是什么？（N · m 2/ C2）
         问：库仑定律的成立条件是什么？（①真空中②静止③点电荷）
        问：什么情况下电荷才能称之为点电荷？（如果带电体间的距离比它们自身线度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以看做点电荷）
        问：如果两个带电体不能看成点电荷，该如何处理呢？（可以把带电体看成是许多个点电荷组组成，根据库仑定律和力的合成法则，原则上就可以求出带电体间的静电力的大小和方向）

电荷库仑定律
板书设计
一、接引雷电下九天
二、电荷
（一）摩擦起电
1、电荷： 正电荷   负电荷
     电荷量：电荷的多少
     单位：库仑      简称库     符号C
2、电荷之间的力学性质：同种电荷相互排斥．异种电荷相互吸引
     摩擦起电的解释：电子的转移
3、验电器、静电计
（二）接触起电
（三）感应起电
1、感应起电：把电荷移近不带电的导体，使导体带电的现象
三、电荷守恒定律
        1、 内容：电荷既不能创生．也不能消灭．只能从一个物体转移到另一个物体．或者从物体的一部分转移到另一部分。在转移的过程中．电荷的总量 不变
        2、元电荷：电子的电荷量         e = 1 . 60 x 10 －19 C
四、库仑定律
1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力．跟它们电荷量的乘积成正比．跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
2、数学表达式：F＝KQq/r2      
3、成立条件 ：①真空中②静止③点电荷（如果带电体间的距离比它们自身线度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以看做点电荷）
4、两个带电体不能看成点电荷处理方法：可以把带电体分割成许多个点电荷，根据库仑定律和力的合成法则，原则上就可以求出带电体间的静电力的大小和方向