高中物理人教版 (新课标)选修1一、电荷 库仑定律精品学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修1一、电荷 库仑定律精品学案，共8页。学案主要包含了电荷　库仑定律等内容，欢迎下载使用。

一、电荷 库仑定律








eq \([先填空])


1．人类对电现象的初步探究


(1)各种静电现象引起学者们的关注和研究．


(2)富兰克林证明了天电和摩擦产生的电是相同的．


2．两种电荷及相互作用


(1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷．毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷；丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷．


(2)电荷间的作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．


3．使物体带电的方式


(1)摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电．两个不同物质种类的物体相互摩擦，其中一个物体失去电子而带正电，另一个物体获得电子而带等量的负电．


(2)感应起电：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象．


(3)接触带电：用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体，带电物体的净电荷的一部分就会转移到原来不带电的物体上，使原来不带电的物体带电．


4．起电的实质


(1)物质的微观电结构．


物质的原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成，整个原子对外表现为电中性．


(2)起电的实质：原子核外电子的转移形成的．


5．电荷量


(1)定义：电荷的多少叫做电荷量，符号：Q(或q)．


(2)单位：在国际单位制中单位为库仑，简称库，符号是C.


6．元电荷


电子或质子所带电荷量为e＝1.6×10－19 C．实验表明：任何带电体所带的电荷量要么等于e，要么是e的整数倍．


7．电荷守恒定律


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．


eq \([再判断])


1．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．(√)


2．一个带电体所带的电荷量为5.0×10－19C.(×)


3．摩擦起电的两物体带等量异种电荷．(√)


eq \([后思考])


1．有的同学说用摩擦起电的方式可以创生电荷，这样自然界中的电荷就会越来越多，你认为这种说法对吗？电荷的存在又遵循怎样的规律呢？


【提示】 这种说法不正确．这些电荷遵循电荷守恒定律．


2．梳过干燥头发的塑料梳子(或尺子)能吸引轻小物体；冬春季节脱化纤衣服时会听到“噼噼啪啪”的响声，晚上还会看到电火花；触摸带电导体球的人头发会成爆炸式立起来…以上这些常见现象的发生都是因为物体带有电．那你知道可以通过哪些方式使物体带电吗？


【提示】 (1)摩擦起电，即电荷(电子)从一个物体转移到另一个物体．(2)感应起电，即电荷(电子)从物体的一部分转移到另一部分．(3)接触带电．





1．对感应起电的理解


(1)过程及现象：


取一对用绝缘支柱支持的金属导体A、B，使它们彼此接触．起初它们不带电，贴在它们下面的金属箔是闭合的，如图1­1­1甲所示．


①带正电荷的球C移近导体A，可以看到A、B上的金属箔都张开了，这表示A、B上都带了电荷，如图1­1­1乙所示．


②如果把A、B分开，然后移去C，可以看到A和B仍带有电荷，如图1­1­1丙所示．


③让A、B接触，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了.电流这说明A、B所带的电荷是等量的，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和．





甲 乙 丙


感应起电


图1­1­1


(2)感应起电的本质：


在导体C上的电荷作用下，导体A、B上的自由电荷发生定向移动，使导体中的自由电荷由导体的B端移至A端，而引起A端带负电，B端带正电，此时若将A、B分离，则成为带等量异种电荷的带电体．


2．检验物体是否带电可用验电器


(1)利用接触带电：使待检验物体与验电器小球接触，若带电，验电器箔片张开，若不带电，则不张开．


(2)利用感应起电：


使待检验物体靠近验电器的金属小球，如果物体带电，则与金属小球、箔片及连接它们的金属杆产生静电感应，验电器两箔片张开．这种检验方法最大的优点是不会改变待检验物体上的带电荷量．


3．对元电荷的认识


(1)一个电子、一个质子或一个正电子所带的电荷量都是e，所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍．


(2)元电荷既不是电子，也不是质子，只是一个电荷量．因为物体的带电荷量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示，如电子的带电荷量为－e，即表示电子的带电荷量为－1.60×10－19C.


4．对电荷守恒定律的理解


(1)电荷守恒定律的另一种表达：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变．


如接触带电时不带电物体与带电物体接触后，电荷在两物体上重新分配，但总电荷量不变．


摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移．


(2)接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触，则电荷量平分．若两导体球带同种电荷，会把总电荷量平分；若带异种电荷，则先中和然后再把剩余电荷量平分．





1．下列关于带电现象的说法正确的是( )


【导学号：46852000】


A．玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电


B．相互摩擦的两个物体一定能起电


C．带电现象的本质是电子的转移，物体得到电子就一定显负电性，失去电子就一定显正电性


D．自然界中的电荷总量不变


【解析】 玻璃棒与丝绸摩擦后会失去电子因而带正电，但玻璃棒与其他物体摩擦后不一定总是失去电子，因而不能确定其电性，同理也无法确定橡胶棒的电性，故A错；并不是任意两个物体间摩擦时都能起电，故B错；物体如果原来带正电，得到电子后，可能带正电也可能带负电，故C错；根据电荷守恒定律可知D对，故正确答案为D.


【答案】 D


2．在感应起电中带负电物体靠近带绝缘底座的导体时，如图1­1­2所示M处将( )





图1­1­2


A．带正电B．带负电


C．不带电D．以上答案均有可能


【解析】 由同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引可知，导体中的负电荷被排斥到M处，所以选项B正确．


【答案】 B


3．(多选)下列说法中正确的是( )


【导学号：46852001】


A．静电感应不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分


B．摩擦起电时，一个物体失去一些电子带正电，另一个物体得到这些电子带负电


C．两个带电体接触一定等分电荷量


D．一个带电物体接触另一个不带电物体，两个物体可能带上异种电荷


【答案】 AB





三种起电方式的实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移，且都遵守电荷守恒定律.








eq \([先填空])


1．库仑定律的内容：


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．电荷间的相互作用力叫做静电力或库仑力．


3．库仑定律的数学表达式是F＝keq \f(Q1Q2,r2)，式中k叫静电力常量，其数值为9.0×109，其单位是N·m2/C2.


4．库仑定律的适用条件：①真空；②点电荷．


5．点电荷：是指没有大小的带电体，是一种理想化的模型．


eq \([再判断])


1．库仑定律适用于真空中的点电荷．(√)


2．点电荷是理想化模型，实际并不存在．(√)


3．只有很小的电荷才能看成点电荷．(×)


eq \([后思考])


1．有的同学认为元电荷就是点电荷，你认为这种说法对吗？你是怎样认为的？


【提示】 这种说法不对．


(1)到目前为止，科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量．


实验指出，所有带电物体的电荷量要么等于e，要么是e的整数倍．因此，电荷量e叫做元电荷．


(2)点电荷是一种理想化的物理模型．当带电体的形状、大小及电荷分布状况对静电力的影响可以忽略时，带电体才可看成点电荷．


2．有人认为据F＝eq \f(kQ1Q2,r2)，当r→0时，F→∞，你认为对吗？


【提示】 不对，当r→0时，两带电体已不能视为点电荷了．不能再应用库仑定律来计算了．





对库仑定律的理解


1．点电荷类似于力学中的质点，是一种物理模型，实际中并不存在．


2．一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定．当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做点电荷．


3．静电力的计算公式F＝keq \f(Q1Q2,r2)，式中k叫静电力常量，在国际单位制中，k＝9.0×109 N·m2/C2.


4．公式的适用条件


(1)仅适用于真空中两个静止的点电荷．


(2)均匀带电球体可以看成电荷量集中在球心的点电荷，应用公式计算库仑力，这时距离r是从球心算起．


5．静电力具有力的共性，如遵守牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则．


6．研究微观带电粒子的相互作用时，经常忽略万有引力．(因其万有引力比起静电力来非常非常小)





4．真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r，它们间的静电力为F.若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的eq \f(1,3)，距离变为2r，则它们之间的静电力变为( )


A．eq \f(3F,8) B．eq \f(F,6)


C．eq \f(8F,3)D．eq \f(2F,3)


【解析】 根据题目给出的条件，真空、点电荷，符合库仑定律条件，由库仑定律公式F＝keq \f(Q1Q2,r2)知：


当Q甲′＝2Q甲，Q乙′＝eq \f(1,3)Q乙，r′＝2r时，


F′＝keq \f(2Q甲·\f(1,3)Q乙,4r2)＝eq \f(1,6)keq \f(Q甲Q乙,r2)＝eq \f(1,6)F.


【答案】 B


5．对于真空中静止的两个点电荷，


(1)保持两个点电荷的距离不变，若把每个点电荷的电荷量都增加为原来的2倍，那么它们之间的相互作用力变为原来的____倍．


(2)保持两个点电荷的电荷量不变，将距离增为原来的3倍，那么它们之间的相互作用力变为原来的________倍．


(3)保持其中一个点电荷的电荷量不变，另一个点电荷的电荷量变为原来的4倍，为保持相互作用力不变，则它们之间的距离应变为原来的________倍.


【导学号：46852002】


【解析】 (1)设两个点电荷的距离为r，电荷量分别为Q1、Q2，原来的作用力为F1，后来的作用力为F2，则


F1＝eq \f(kQ1Q2,r2) F2＝eq \f(k·2Q1·2Q2,r2) eq \f(F2,F1)＝4.


(2)F1＝eq \f(kQ1Q2,r2) F2＝eq \f(kQ1Q2,3r2) eq \f(F2,F1)＝eq \f(1,9).


(3)F1＝eq \f(kQ1Q2,r2) F2＝k·eq \f(4Q1Q2,R2)


由F2＝F1得：eq \f(R,r)＝2.


【答案】 (1)4 (2)1/9 (3)2





1点电荷不同于元电荷：元电荷是一个电子或质子所带电荷量的绝对值，而点电荷与力学中质点相似，是在研究复杂问题时引入的一种理想化模型.


2库仑力与力学中的重力一样也是按性质分类的力，在受力分析时要注意库仑力产生的条件和大小.


学 习 目 标
知 识 脉 络
1．知道两种电荷及其相互作用，电荷量的概念，了解三种带电方式．(重点)


2．知道元电荷、点电荷的概念，理解电荷守恒定律．(难点)


3．理解库仑定律的含义及其表达式、适用条件．(重点)


4．学会应用库仑定律进行简单的计算．(重点、难点)
对 电 荷 的 认 识 电 荷 守 恒 定 律
库 仑 定 律