第1课时 电荷及其守恒定律.doc

第一章 静电场本章概述静电现象既神秘又常见，本章以电荷的产生为切入点，主要研究静电场的基本性质及电容器、带电粒子在电场中的运动等问题，以电场力的性质和电场能的性质为核心来学习电场力、电场强度、电场线、电场能、电势、电势差、电场力做功等基本概念本章涉及的概念和规律较多，在学习中可抓住“两条主线、两个应用”：一条主线是描述电场的力的性质的物理量电场强度；另一条主线是描述电场的能的性质的物理量电势两个应用是：电容器、带电粒子在电场中的加速和偏转，其中正确理解电场强度和电势的物理意义是掌握本章知识的关键学习本章用到的研究方法主要有：(1)理想化模型法，如点电荷、电场线、等势面；(2)比值定义法，如电场强度、电势的定义方法，比值定义法是定义物理量的一种重要方法；(3)类比法，如电场和重力场的比较，电场力和重力的比较，带电粒子在电场中的运动和平抛运动的类比等在学习中应注意这些研究方法的运用第1课时 电荷及其守恒定律教材分析本节由电荷、电荷守恒定律、元电荷三部分内容组成它们是本章的预备性知识关于静电现象方面的知识，初中已有所介绍，而高中更侧重从物质微观结构的角度认识物体带电的本质结合摩擦起电和感应起电的具体情景，理解电荷守恒定律是本节的重点新教材之所以把“电荷守恒定律”单列一节来处理，目的是要进一步突出守恒的思想我们知道，各种守恒定律都是物理学的基本定律，它们不是科学家在盲目摸索中得来的“守恒”始终是物理学家追求的目标为了突出守恒的思想，在力学中学习功和能的关系时就是从“追寻守恒量”开始的教学要求1. 知道自然界存在两种电荷，并且只存在两种电荷知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引2. 经历摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质3. 理解电荷守恒定律4. 知道电荷量的概念及其国际单位5. 关注存在元电荷的事实，知道元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化教学过程演示实验引入新课电荷的概念使物体带电的方式现象观察和带电原因分析电荷守恒定律元电荷巩固练习新课导入1. 展示图片富兰克林(B. Franklin, 17061790)，美国科学家和政治家.1752年，他冒着生命危险在雨中进行“风筝实验”，证明闪电与摩擦起电的电是相同的他还创造了用“正电”和“负电”区分两种不同性质的电的方法，为定量研究电现象打下了基础图为富兰克林正在进行“风筝实验”2. 实验演示：与干燥头发摩擦的塑料梳子能吸引轻小物体用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒靠近验电计使箔片张开温故知新1. 两种基本电荷：自然界中有两种基本电荷，正电荷和负电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引导航学校物理选修3-1第1页2. 通常情况下物体不带电的原因：物质是由原子构成的，原子是由原子核和核外电子构成的，原子核所带正电和核外带负电的电子的电荷量一样多，对外不显电性3. 摩擦起电：两个物体相互摩擦，电子从一个物体转移到了另一个物体，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电新知梳理1. 金属结构模型(1) 构成物质的原子本身包括的带电粒子：带正电的_和不带电的_构成原子核，核外有带负电的_(2) 金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫_失去电子的原子便成为带_电的_2. 物体带电(1)实质：物体由于受外界因素的影响使_发生转移，原子核内的质子数与核外电子数_(2)结果：从整体上看，失去电子的物体带_，得到电子的物体带_(3)使物体带电的方式有：_、_和接触带电三种方式3. 静电感应(1) 定义：当一个带电体靠近_时，导体靠近带电体的一端带_电荷，远离带电体的一端带_电荷(2) 实质：导体中的_发生转移(3) 感应起电：利用静电感应原理使_带电的过程4. 电荷守恒定律(1) 表述一：电荷既不会创生，也不会消灭，它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；在转移过程中，电荷的_保持不变(2) 表述二：一个与外界无电荷交换的系统，电荷的_保持不变5. 电荷量与元电荷(1) 电荷量：_，其国际单位是_，用C表示(2) 元电荷是指电子(或质子)所带的电荷量，用e表示，e_C，最早由美国物理学家_测得(3) 任何宏观带电体所带的电荷量都是这个数值的_倍(4) 电子的比荷：电子的_与电子的_之比小试身手1. 毛皮与橡胶棒摩擦后毛皮带正电，这是因为()A. 毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上 B. 毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上C. 橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上 D. 毛皮自身由于摩擦产生了一些正电荷2. 关于摩擦起电与感应起电以下说法中正确的是()A. 摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生电荷B. 摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移C. 不论摩擦起电还是感应起电都是电荷的转移D. 以上说法均不正确3. 以下关于元电荷的说法正确的是()A. 元电荷实质上是指电子和质子本身B. 所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C. 元电荷的值通常取作e1.601019CD. 电荷量e的值最早是美国科学家密立根用实验测得的探究讨论导航学校物理选修3-1第2页通常所说的物体不带电是物体内没有电荷吗？怎样理解物体带正电荷或负电荷？物体不带电不是说物体内部没有电荷物质是由分子、原子组成，原子由原子核和核外电子组成，原子核内部的质子带正电荷核，外电子带负电荷，电子数与质子数相等，整个原子呈电中性即物体不显电性，当电中性的物体失去电子时会带正电荷，当物体得到电子时就会带负电荷，物体带电的本质是电子的得失或转移.讲练课堂一、感应起电1. 当一个带电体靠近导体时，发生静电感应现象即发生静电感应现象的条件是带电体靠近导体2. 感应起电可采用以下步骤，如图所示：将枕形导体A和B彼此接触把带电小球C移近导体先把A和B分开，然后移去C，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，则A带上和C异号的电荷，B带上和C同号的电荷3. 感应起电的实质是在导体C电荷的作用下导体A、B上的自由电荷(电子)发生转移，使电荷在导体上重新分布，结果是靠近带电体C的一端A所带的电荷电性与带电体C电性相反(为负电)，远离带电体C的一端B与带电体C电性相同(为正电)4. 感应起电也可按下列步骤进行，如图所示：将一个带电体A靠近导体球B.用手接触一下导体球B(相当于将B球接地一下)，再将手拿开.移去带电体A，则这时B带上了和A异号的电荷 如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔，当枕形导体的A端靠近一带电导体C时()A. A端金箔张开，B端金箔闭合B. 用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合C. 用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开D. 选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷点拨物体带电的本质是电子的得失和转移.反馈平台1. (2010泰安高二检测)把一个带电棒靠近一个带正电的验电器，金箔先闭合而后张开，说明棒上的带的电荷为()A. 负电荷 B. 可以是正电荷，也可以是负电荷 C. 正电荷 D. 带电棒上先带正电荷，后带负电荷二、接触起电1. 不带电的导体与带电体接触，这种方式能使不带电的导体带上电荷，称为接触起电(1) 完全相同的两个金属球分别带有同种电荷，电荷量分别为Q1和Q2，接触后各自的电荷量相等即Q1Q2.2. 两个形状相同，大小也相同的物体接触，会将电荷量平分(2) 完全相同的两个带异种电荷的金属球，电荷量分别为Q1和Q2，接触后各自的电荷量相等即Q1Q2. 有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量Q16.4109C，Q23.2109C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？导航学校物理选修3-1第3页点拨带异种不等量电荷的相同带电体相接触，电荷先中和后再均分.反馈平台2. 把两个相同的金属小球接触一下再分开一个很小的距离，发现两球之间相排斥，则这两个小球原来的带电情况可能是()A. 两球带等量异种电荷 B. 两球带等量同种电荷C. 两球带不等量同种电荷 D. 两球带不等量异种电荷三、电荷守恒定律1. 感应起电现象是导体中的自由电荷在带电体作用下发生了转移，仅是导体上电荷的重新分布，没有电荷的产生和消失，电荷总量仍然守恒2. 摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，符合电荷守恒定律3. 两个完全相同的导体球，一个带电，另一个不带电，将两球接触，原来不带电的导体球也带上电，即两个完全相同的导体球接触后要平分电荷量，平分过程中电荷也是守恒的4. 近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮没、转化为光子在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，电荷的代数和自然不变，即正、负电子的产生和湮没与电荷守恒定律并不矛盾 半径相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量，相隔一定的距离，现让第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B接触后再移开(1)若A、B带同种电荷，求接触后两球所带的电荷量之比(2)若A、B带异种电荷，求接触后两球所带的电荷量之比点拨相同的带电体接触后其电荷量均分.反馈平台3. 下列叙述正确的是()A. 摩擦起电是创造电荷的过程 B. 接触起电是电荷转移的过程C. 感应起电的实质是靠近带电体的一端产生和带电体所带电性相反的电荷，另一端产生和带电体所带电性相同的电荷D. 带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫电荷的湮没带电物体因带电对靠近它的小物体中的电子有吸引力或排斥力即使小物体是绝缘体，也会使小物体靠近带电体的一端显示出与带电体相异的电荷，远离的一端带同种电荷如图所示，这样对异种电荷的吸引力大于对同种电荷的排斥力，从而能吸引轻小物体【例】一绝缘体A带正电，用绝缘丝线悬挂的一轻小物体B被A吸引，如图所示，试分析B的带电情况错解B带正电.剖析A、B相互吸引，有两种情况：一是A、B带异种电荷；二是一个带电，一个不带电，因为带电体有吸引轻小物体的性质所以B可能不带电，也可能带负电正解B可能带负电，也可能不带电导航学校物理选修3-1第4页同步测试【基础巩固 轻松过关】1. 关于摩擦起电，下列说法中正确的是()A. 摩擦起电是用摩擦的方法将一个物体中的电子转移到另一个物体上B. 摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷C. 通过摩擦起电，两个原来不带电的物体一定带有等量异种电荷D. 通过摩擦起电，两个原来不带电的物体可能带有等量异种电荷2. 如图所示，挂在绝缘细线下的通草球，由于电荷的相互作用而靠近或远离，则()A. 甲图中两球一定带异种电荷 B. 乙图中两球一定带同种电荷C. 甲图中至少有一个带电 D. 乙图中两球至少有一个带电3. 有一个质量很小的小球A，用绝缘细线悬挂着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们互相吸引，接触后又互相排斥，则下列说法正确的是()A. 接触前A、B一定带异种电荷 B. 接触前A、B可能带异种电荷C. 接触前A球一定不带任何净电荷 D. 接触后A球一定带负电荷4. 如图所示，将带电小棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时相互接触且对地绝缘，下列哪些方法能使两球都带电()A. 先把两个球分开，再移走小棒 B. 先移走小棒，再把两个球分开C. 先使甲球瞬间接地，再移走小棒 D. 使小棒与甲球瞬时接触，再移走小棒5. 如图所示，用一根与毛皮摩擦过的橡胶棒，靠近不带电的验电器的金属小球a，然后再用手指接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球a和金属箔片b的带电情况是()A. a带正电、b带负电 B. a带负电，b带正电C. a、b均带正电 D. a、b均带负电【考题试练 锋芒初显】6. (改编题)有三个粒子a、b、c，从P点向下射入两带电体中间的某一区域，它们的运动轨迹如图所示，则()A. a带负电荷，b带正电荷，c不带电荷B. a带正电荷，b不带电荷，c带负电荷C. a带负电荷，b不带电荷，c带负电荷D. a带正电荷，b带负电荷，c不带电荷7. 如图所示，导体AB与地面绝缘，将带正电的物体C靠近AB，用手接触一下B端，放开手再移去C，则此时AB带_电，若用手接触一下A端，放开手再移去C，则此时AB带_电8. (2010泰安测试)两个完全相同的绝缘金属球A、B，A球所带电荷量为q，B球所带电荷量为q，现要使A、B所带电荷量都为，应该怎么办？9. (改编题)现有一带负电的导体A，另有一个不能拆分的导体B，且再也找不到其他的导体可以利用，你如何使导体B带上正电？导航学校物理选修3-1第5页第2课时 库仑定律教材分析本节内容的核心是库仑定律，它不仅是电磁学的基本定律，也是物理学的基本定律之一库仑定律阐述了带电体相互作用的规律，为整个电磁学奠定了基础库仑定律的表达式在形式上与万有引力定律表达式极为相似，可以对比万有引力定律研究库仑定律库仑力作用下的带电体平衡问题是本节的难点教学要求1. 通过演示实验，定性了解电荷之间的作用力大小与电荷量的多少和电荷之间距离大小的关系2. 明确点电荷是个理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件，感悟科学研究中建立理想模型的重要意义3. 知道库仑定律的文字表述及其公式表达，通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性4. 了解库仑扭秤实验教学过程探究实验导入展示库仑定律建立的历史背景库仑定律的内容与表达式应用巩固练习新课导入1. 提问：自然界中的两种电荷及其相互作用规律2. 探究实验：电荷间的相互作用与哪些因素有关温故知新1. 电荷间存在作用力：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，电荷间的相互作用力是一对作用力和反作用力2. 理想化模型：在研究问题时为了对实际问题进行简化而先忽略一些无关因素或次要因素，只保留对问题起主要作用的因素进行研究的方法，如质点模型等新知梳理1. 静电力与点电荷(1) 静电力：_间的相互作用力，也叫库仑力(2) 点电荷的特点带电体间的距离比它们自身的大小_；带电体的形状、大小及电荷分布对电荷间的_的影响可以忽略2. 库仑定律(1) 库仑扭秤实验原理：通过悬丝_来确定静电力大小控制变量法：探究电荷间作用力的大小跟距离的关系，保持电荷的电荷量不变，距离增大时，作用力_，距离减小时，作用力_探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系，保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力_，电荷量减小时，作用力_(2) 库仑定律内容：真空中两个_之间的相互作用力，与它们电荷量的_成正比，与它们距离的_成反比，作用力的方向在_上公式：库仑定律的公式_，式中k叫做_，k的数值为_(3) 静电力叠加原理导航学校物理选修3-1第6页对于两个以上的点电荷，两个电荷间的作用力不受其他电荷影响其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的_小试身手1. 关于点电荷的下列说法中正确的是()A. 点电荷就是体积足够小的带电体 B. 点电荷是电荷量和体积都很小的带电体C. 体积大的带电体一定不是点电荷D. 当两个带电体的形状对它们间相互作用和影响可忽略不计时，这两个带电体可看做点电荷2. 对于库仑定律的理解正确的是()A. 库仑定律适用于真空中的点电荷B. 当半径为r的两个带电小球相距为r时，可用库仑定律计算它们之间的静电力C. 在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算D. 任何条件下，两电荷间的静电力都可用库仑定律计算3. 在真空中，两个点荷所带电荷量分别为q1和q2且相隔一定的距离，若将q2增加为原来的2倍，再将两点电荷间的距离缩小为原来的一半，则前后两种情况下，两点电荷间的静电力之比为A. 14B. 18C. 41D. 81探究讨论有人根据Fk，推出r0时(表示r趋近于0)F.你认为正确吗？这种看法是错误的从数学角度分析是正确，但从物理意义上分析，当r0时两带电体的距离很小，就不能看做点电荷了，库仑定律也就不适用了.讲练课堂一、点电荷1. 点电荷是只有电荷量，没有大小和形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，现实中并不存在2. 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的物理量，这样处理对结果又没有太大的影响，因此是物理学上经常采用的方法3. 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4. 不能将点电荷和元电荷相混 如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离l为球半径的3倍若使它们带上等量异种电荷，其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是A. F引G，F库k B. F引G，F库kC. F引G，F库k D. F引G，F库k点拨均匀的导体带电球壳可以看成是质点，但不能看成是点电荷.反馈平台1. 下列哪些物体可看做点电荷()A. 电子和质子在任何情况下都可看做点电荷B. 均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷C. 带电的细杆在一定条件下可视为点电荷D. 带电的金属球一定不能视为点电荷导航学校物理选修3-1第7页二、库仑力及库仑定律1. 库仑定律适用于真空中两静止点电荷间的相互作用与周围是否存在其他电荷没有关系，对于不能看成点电荷的带电体不能直接应用库仑定律求解2. 当多个点电荷同时存在时，每两个点电荷间的库仑力仍遵守库仑定律某一点电荷同时受到多个库仑力作用时，可利用力的平行四边形定则求出其合力3. 两个均匀带电体相距较远时可以视为点电荷，r应指两球体的球心之间的距离4. 两点电荷间的库仑力满足牛顿第三定律 如图所示，等边三角形ABC，边长为l，在顶点A、B处有等量异种点电荷QA、QB，QAQ，QBQ，求在顶点C处的点电荷QC所受的静电力点拨(1)静电力合成与分解时遵守平行四边形法则(2)求静电力时要计算其大小还要确定力的方向反馈平台2. 如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点，a和c带正电，b带负电，a所带电荷量比b小已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段的一条来表示，它应是()A. F1B. F2C. F3D. F4 两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为17，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的()A. B. C. D. 点拨在电性未知的情况下注意分别讨论.反馈平台3. (改编题)如图所示，半径相同的两个金属小球A、B，带有相等的电荷量，相隔一定的距离，两球之间的相互吸引力大小为F.今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两个球接触后移开，这时，A、B两个球之间的相互作用力大小是()A. F B. F C. F D. F三、库仑力作用下的平衡问题这类问题仍属力学范畴，只是带电体受的外力中多了一个库仑力而已解这类题的一般步骤为：(1) 明确研究对象；(2)将研究对象隔离开来，分析其所受全部外力；(3)根据平衡条件或牛顿第二定律列出方程；(4)解方程求结果解题方法：整体法、隔离法和相似三角形法等方法都适用 如图所示，相距为l的点电荷A、B的带电荷量分为4Q和Q，要放入第三个点电荷C，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求C电荷的电荷量和放置的位置点拨处理此类题型应先分析各个电荷的受力方向，判断是否能平衡，从而找出大致位置最后利用平衡条件列方程求解得到具体位置反馈平台导航学校物理选修3-1第8页4. 如图所示，有三个点电荷A、B、C固定在同一直线上，B、C的距离为A、B距离的2倍，每个点荷所受的静电力的合力均为零，因此可以判定，三个点电荷A、B、C所带电荷量之比q1q2q3为()A. (9)4(36) B. 9436 C. (3)2(6) D. 326误区警示在理解库仑定律时，相互作用的两点电荷之间的库仑力(静电力)的大小与某一点电荷所带电荷量无关，与二者所带电荷量的乘积成正比【例】 如图所示，质量分别为M、m，电荷量分别为Q、q的两个带电小球，均处于平衡状态，且处在同一水平面上，则()A. Mm B. Qq C. Mm D. Qq错解BC剖析对每个小球受力分析如图所示，因两球所受库仑力为一对作用力和反作用力，大小相等，设为F，其大小关系与其所带电荷无关，故无法确定Q、q的大小关系，故B、D错误对两球应用平衡条件可得：MgFcot ，mgFcot ，所以1，Mm，即C正确 正解C同步测试【基础巩固 轻松过关】1. 对于库仑定律，下列说法正确的是()A. 凡计算真空中两个静止的点电荷间的相互作用力，就可以使用公式FkB. 两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C. 相互作用的两个点电荷，不论它们所带的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D. 当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，它们之间的静电作用力大小，只取决于它们各自所带的电荷量2. 有两个完全相同的金属小球P和Q(它们的大小可忽略不计)，分别带电q和5q.当它们在真空中相距一定距离时，彼此间作用力为F，若用绝缘手柄移动这两个小球将它们相接触后再放回原处，则它们之间的作用力变为()A. FB. 0.8FC. 4FD. 5F3. 两个点电荷a、b所带的电荷量qaqb ，在真空中相距为r，现将检验电荷q放置于某一位置时所受库仑力恰好为零，则检验电荷应放置在()A. a、b为同种电荷时，在a、b连线上靠近b的一侧B. a、b为同种电荷时，在a、b连线上靠近a的一侧C. a、b为异种电荷时，在a、b连线的延长线上靠近a 的一侧D. a、b为异种电荷时，在a、b连线的延长线上靠近b的一侧4. 半径为R的两个较大的金属球固定在绝缘桌面上，若两球都带等量同种电荷Q时，相互之间的库仑力为F1，若两球带等量异种电荷Q与Q时，相互作用的库仑力为F2，则()A. F1F2 B. F1F2 C. F1F2 D. 无法确定5. (2010盐城检测)如图所示，两个带等量异种电荷的小球A、B，质量均为2 g，各用L5.1 cm长的绝缘细线悬吊住，细线质量不计，小球可视为质点，悬点OO相距d4 cm.当平衡时，两球各偏离竖直方向L1 cm，则每个小球的电荷为多少？(g取10 N/mg)导航学校物理选修3-1第9页【考题试练 锋芒初显】6. (改编题)如图所示，在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带不等量异种电荷的小球A、B从静止同时释放，则两个小球的加速度随时间变化的情况是()A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先逐渐增大后逐渐减小 D. 先逐渐减小后逐渐增大7. (2010福州测试)下面各图中A球系在绝缘细线的下端，B球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置已在图中标出，A球能保持静止的是()8. (2010苏州测试)如图所示，竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的点电荷A，在Q上方的P点用丝线悬挂另一点电荷B，A、B两点电荷因带同种电荷而相斥，致使悬线与竖直方向成角由于电荷漏电使A、B两点电荷的带电荷量逐渐减少，在电荷漏完之前，悬线对P点的拉力大小变化情况是_9. (2010徐州测试)长为L两端封闭的玻璃真空管，内壁光滑，装有A、B两个带电小球，质量、电荷量分别为m、3q和3m、q，管竖直时，A球在底部，B球恰在管中央；若将管倒置，两球平衡时，B球对管底压力为_，A、B 两球之间的距离为_10. 真空中光滑绝缘水平面上有两个点电荷A、B带有同种电荷，相距为L，质量分别为m和2m，它们由静止出发，开始时B的加速度为a，经过一段时间后A的加速度也为a，那么，这时两点电荷AB之间的距离为多大？ 导航学校物理选修3-1第10页第1课时 电荷及其守恒定律答案【自我校对】1. (1)质子中子电子(2)自由电子正离子 (3)金属离子自由电子2. (1)自由电子不再相等(2)正电负电(3)摩擦起电感应起电3. (1)导体异种同种(2)自由电荷(3)金属导体 4. (1)总量(2)代数和5. (1)电荷的多少库仑(2)1.61019密立根(3)整数 (4)电荷量质量小试身手1.A 2.C 3.BCD例1解析根据静电感应现象，带正电的导体C放在枕形导体附近，在A端出现了负电，在B端出现了正电，这种带电方式并不是导体中有新的电荷，而是电荷的重新分布，金箔上带同种电荷相斥而张开，A错误用手触摸枕形导体后，B端不是最远端了，人是导体，人的脚部甚至地球是最远端，这样B端不再有电荷，金箔闭合，B正确用手触摸导体时，只有A端带负电，将手和C移走后，不再有静电感应，A端所带负电便分布在枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金箔均张开，C正确由以上分析可知D也正确答案BCD例二解析当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量：QAQBC1.6109C.在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带QB的正电，这样，共转移的电子电荷量为QQ2QB(3.21091.6109)C4.8109 C.转移的电子数n个3.01010个答案电子由B球转移到A球转移了3.01010个电子例三解析(1)若A、B两球同种电荷，设电荷量为q，当C球先与A球接触，电荷量平均分配，各带电荷量为.当C球再与B球接触，两球电荷量之和平均分配，各带电荷量为q，所以A(2)若A、B两球带异种电荷，设A为q，B为q，则当C球先与A球接触，电荷平均分配，其结果是A、C各带的电荷量；当C球再与B球接触，B上先有的净电荷中和剩余的净电荷再与C球平均分配，各带q的电荷量，所以A、B两球电荷量之比为2.B两球所带电荷量之比为.答案(1)23(2)21反馈平台1. A解析金属箔片开始时带正电，带电棒靠近验电器时，金箔先闭合后张开，说明金箔所带正电荷被中和，说明带电棒带负电而使金箔又会张开说明负电荷电荷量大于原来正电荷由此判断带电棒带负电 2. BCD 解析若两球带等量异种电荷，接触后就完全中和了，无剩余净电荷，两球最后都不导航学校物理选修3-1第11页带电，相互之间不会有排斥作用，选项A错误；其他三种情况下，两小球接触后都会有净电荷剩余，最后两球将带等量的同种电荷而互相排斥所以选项B、C、D均正确3. B 解析不管是何种起电方式都遵守电荷守恒定律，其本质都是电荷的转移电荷既不会被创造，也不会消失两个导体接触后，在导体中发生转移并重新分布，正、负电荷并没有消失同步测评1. AC 解析电荷是不能被创造的，摩擦起电的实质是电子转移的过程，摩擦起电时电子从对电子束缚力弱的物体向束缚力强的物体转移，所以并不是将其他物质变成了电荷，A正确，B错误根据电荷守恒定律，两个原来不带电的物体通过摩擦后，必将分别带有等量异种电荷，C正确，D错误2. BC解析当两球相互吸引时，两球可能带异种电荷，也可能一个带电，另一个不带电；当两球相互排斥时，两球必带同种电荷3. B 解析由于电介质极化，任何带电体都可吸引轻小物体，因此不能认为只有异种电荷才存在吸引力，所以A可以不带电，也可以带正电，接触后，A可能带负电，也可能带正电4. ACD解析带电小棒靠近甲球时，由于感应起电，甲乙两球外侧将出现异种电荷，先把甲乙两球分开再移走小棒，甲乙两球也就带上了等量异种电荷故A正确，B错误若让甲球瞬间触地则甲乙两球上感应出的与小棒所带的同种电荷将导入大地，甲乙出现净电荷移走小棒，甲乙平分净电荷，C正确；若使小棒与甲球接触，则会使甲乙两球接触带电，D正确.5. C解析被毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，所以靠近验电器后，验电器的金属小球a带正电，金属箔片b带负电手接触一下金属杆c，则验电器金属箔片b上积累的负电荷被人体导到大地上，而小球a由于橡胶棒负电荷的吸引还聚集着正电荷，手移开后因负电荷被导走，只留下受吸引而聚集的正电荷，橡胶棒移开后，整个验电器由于缺少负电荷而显正电性，所以a、b均带正电，选项C正确6. B解析根据带电体的性质和正、负电荷间的相互作用，即可得出7. 负负解析在此感应起电过程中，与带电体靠近的一端是导体AB，与带电体远离的一端是大地，故导体AB带负电8. 解析用第3个完全相同小球先与A接触后，再让A与B接触后分开即可9. 解析其实人体就是一块很好的导体，只要把A靠近B，用手摸一下B再拿开手，通过静电感应B就带上了正电荷导航学校物理选修3-1第12页第3课时 电场强度教材分析教材从电荷在电场中受力入手、引入了电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量本节主要由“电场”“电场强度”“点电荷的电场、电场强度的叠加”“电场线”“匀强电场”几部分内容组成对电场强度的理解是个重点也是个难点，教学中可以提出电场的物质性，但不必过分强调，只要求学生通过电场对电荷的作用来检验其存在，了解电场是物质存在的形式之一，知道电场具有确定性质，它对位于电场中的电荷有力的作用对电场强度的理解需要明确的还有：它不依赖于电场中的是否有检验电荷，也不依赖于检验电荷的性质用电场线形象描述电场的强弱和方向也是本节的重点内容教学要求1. 知道电荷间的相互作用是通过电场实现的知道场与实物是物质存在的两种不同形式2. 体会用比值定义物理量的方法，理解电场强度的定义公式、单位和方向3. 能推导点电荷的电场强度公式，并能进行有关的计算知道电场强度的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算4. 知道电场线的定义和特点，会用电场线描述电场强度的大小和方向教学过程以物理学史是否存在“超距作用”的讨论切入法拉第的观点：电场电场强度点电荷电场及电场强度的叠加电场的形象描述：电场线巩固练习新课导入介绍物理学史：在万有引力定律发现之后，引力作用靠什么传递这一问题就一直困扰着人们牛顿时代的人认为，引力作用和电荷相互作用可以不需要任何中介，也不需要时间，就能够由一个物体传递到另一个物体，这就是所谓“超距作用”的观点19世纪30年代，法拉第在大量实验的基础上，提出了“近距作用”的观点他认为，电荷周围存在着由它产生的电场(electricfield)，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的电荷间的相互作用是靠电场产生的本节我们来学习电场的有关知识温故知新1.库仑定律表达式：Fk. 2.万有引力定律表达式：FG. 3.万有引力是通过引力场产生的新知梳理1. 电场的产生电荷的周围存在一种特殊物质即_，带电体间的相互作用是通过周围的_发生的，静电场是由_的电荷产生的2. 实验与探究同一电荷在电场中不同点所受作用力的大小与方向(1) 相关概念试探电荷：电荷量很小，不影响原电场的分布、大小，自身大小不计易于研究不同点的电场情况，它是用来检验_及其_，亦称检验电荷场源电荷：被检验的电场是带电体A所激发的，把带电体A称为_，或称源电荷(2)实验表明：试探电荷在电场中某个位置所受的静电力F，与试探电荷的电荷量q_，数学表达式为_，其中E为_，与试探电荷无关3. 电场强度场强(1) 物理意义：描述电场的_和_(2)定义方法：放入电场中某一点的电荷受到的静电力跟它的电荷量的_，定义式为_(3)单位：牛/库，符号_(4)矢标性：电场强度是_量物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与_导航学校物理选修3-1第13页4. 点电荷的电场(1) 大小：点电荷周围某点电场强度大小的计算式为_(2)方向：以Q为中心作一球面，当Q为正电荷时，E的方向_，当Q为负电荷时，E的方向_5. 电场的叠加在同一空间，如果有几个静止的电荷同时产生电场，它们的电场互相叠加，形成合电场，某点的场强等于_，合场强的计算遵循_或三角形定则6. 电场线(1) 概念：电场线是画在电场中的一条条_曲线，曲线上每点的_表示该点的电场强度方向电场线不是实际存在的线，是为了_而假想的线(2)电场线的特点电场线从_(或_)出发，终止于_(或_)电场线在电场中不_在同一电场里，电场线的_反映了电场强度的大小7. 匀强电场(1) 在电场中的某一区域里，电场的_和_都相同(2)匀强电场的电场线特点：_，_.小试身手1. 电场中有一点P，下列哪些说法是正确的是()A. 若放在P点的电荷的电量减半，则P点的场强减半B. 若P点没有试探电荷，则P点的场强为零C. P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大D. P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向2. 以下关于电场及电场线的说法中正确的是()A. 电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅可以在空间相交也能相切B. 电场是客观存在的，其最根本的性质是对放入电场中的电荷有力的作用C. 电场线是客观存在的，不仅反映了电场的分布，也是电荷之间产生相互作用的物质基础D. 电场线实质上就是电场的物质表现形式3. 关于匀强电场的下列说法中正确的是()A. 如果某空间有两处电场强度相同，那么这个空间中的电场一定是匀强电场B. 在匀强电场中，任意两点的电场强度一定相同C. 如果某空间的电场线是直线，那么这个空间的电场一定是匀强电场D. 匀强电场的电场线一定是一簇等间距的直线探究讨论有人认为，试探电荷在电场力作用下的运动轨迹就是该电场的电场线，你认为这种说法对吗？为什么？不对，电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向，同时也是正电荷在该点的受力方向，即正电荷在该点的加速度的方向，而电荷在电场中的运动轨迹是客观存在的实际径迹，轨迹上每一点的切线方向表示的是电荷在该点的速度方向，但速度方向与加速度的方向不一定相同，因此，电场线与运动轨亦并不总是一致的，两者不能混淆.讲练课堂一、电场强度1. 研究电场的力学特征，把试探电荷q放在电荷Q产生的电场中，电荷q在不同点受的电场力一般导航学校物理选修3-1第14页是不同的，这说明各点的电场强度不同；但将电荷量为q、q的两不同电荷分别放在Q附近某一点时，虽受力不同，但电场力F与电荷量q的比值不变2. 公式E是电场强度的定义式，适用于一切电场，但F与q不能决定场强的大小，所以不能说EF，E.定义式仅告诉我们一种测量场强大小的方法，不论在该点是否放入检验电荷，该点场强的大小、方向都是一定的，是由电场本身决定的3. E变形为FqE：表明如果已知电场中某点的场强E，便可计算在电场中该点放任何电荷量的带电体所受的电场力大小，即场强E是反映电场力的性质的物理量4. 电场强度是矢量，其运算法则遵循平行四边形定则一试探电荷q4109C，在电场中某点P受到的电场力大小为F6107N，方向水平向右，求：(1)P点的场强(2)没有检验电荷时P点的场强(3)若将试探电荷换为q1.2106，再放于P点，此试探电荷所受的电场力F.点拨电场强度是电场本身的属性，与有无试探电荷无关反馈平台1. 把一个电荷量q106C的检验电荷，依次放在带正电的点电荷Q周围的A、B两处，如图所示，受到的电场力大小分别是FA5103N，FB3103N.(1) 画出检验电荷在A、B两处的受力方向(2) 求出A、B两处的电场强度(3) 如在A、B两处分别放上另一个电荷量为q105C的电荷，受到的电场力多大？二、点电荷电场的场强1. 场源电荷Q与试探电荷q相距为r，则它们间的库仑力Fkqk，所以电荷q处的电场强度Ek.2. 公式：Ek，Q为真空中点电荷的带电荷量，r为该点到点电荷Q的距离3. 方向：若Q为正电荷，电场中某点的场强方向沿Q和该点的连线指向该点；若Q为负电荷，电场中某点的场强方向沿Q和该点的连线指向Q.4. 适用条件：由于E是运用库仑定律推导而得到的，而库仑定律仅适用于点电荷间的相互作用，因而E也是仅适用于计算真空中的点电荷电场，而定义式E则适用于任何电场5. 电场的叠加：空间某点由多个点电荷激发的电场，则场强大小等于各点电荷单独激发的场强的矢量和，合成方法遵循平行四边形定则6. 在以Q为中心，以r为半径的球面上，各点场强大小相等，但方向不同，所以点电荷形成的电场中不存在场强相等的两点在真空中O点放一个点电荷Q1.0109C，直线MN通过O点，OM的距离r30 cm，M点放一个点电荷q1.01010C，如图所示(1) q在M点受到的作用力(2)M点的场强(3)拿走q后M点的场强(4)M、N两点的场强哪点大？(5)如果把Q换成1.0109的点电荷，场强情况又如何？导航学校物理选修3-1第15页点拨电场强度是描述电场强弱的物理量，点电荷的电场由场源电荷和位置确定，不因外界环境的变化而变化反馈平台2. 如图所示，分别在A、B两点放置点电荷Q121014C和Q221014C.在AB的垂直平分线上有一点C，且ABACBC6102m.试求：(1) C点的场强(2) 如果有一个电子静止在C点，它所受的库仑力的大小和方向如何？三、电场线1. 电场线的特点(1) 用电场线可以表示电场的方向，电场线上每一点的切线方向表示该点的电场强度方向，并且这些电场线都是空间分布的(2)电场线是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷(3)在同一电场中电场线不可能相交，表示了电场中电场强度方向的唯一性(4)在同一图中，可以用电场线的疏密程度来表示电场强度的相对大小(5)电场中实际上并不存在电场线，但电场线是形象描述电场的有效工具(6)电场线绝不能等同于带电粒子在电场中的运动轨迹二者重合的条件：电场线是直线，带电粒子受力沿电场线方向，带电粒子的初速度为零或沿电场线所在直线2. 几种常见电场的电场线分布如图所示如图是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是()A. 这个电场可能是负点电荷的电场B. 点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大C. 点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)D. 负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向点拨(1)明确常见电场线的分布图示(2)理解电场线的特点和意义反馈平台3. 如图所示，AB是某个点电荷电场中的一条电场线，在AB连线上的O点