人教版物理选修1-1课件：第一章第一节.ppt

第一章电场电流 第一章电场电流 第一节电荷库仑定律 目标导航1 了解自然界中有正负两种电荷 知道起电的三种方式 2 知道电荷守恒定律 了解元电荷 点电荷的概念 重点 3 了解库仑定律的含义及其表达式 适用条件 并会用库仑定律进行有关计算 重点 难点 一 接引雷电下九天1752年6月 在美国费城进行了著名的风筝实验 证明了闪电是一种 现象 和地上的电是一样的 统一了 和 使人类摆脱了对雷电现象的迷信 富兰克林 放电 天电 地电 二 电荷1 两种电荷 自然界存在两种电荷 和 用丝绸摩擦过的玻璃棒带 用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带 2 电荷间的相互作用 同种电荷相互 异种电荷相互 正电荷 负电荷 正电荷 负电荷 排斥 吸引 3 电荷量 电荷的多少叫电荷量 用 表示 在国际单位制中 单位为 符号为 通常 正电荷量用 数表示 负电荷量用 数表示 4 摩擦起电 摩擦起电的实质是 从一个物体 到另一个物体上 失去电子的物体带 电 得到电子的物体带 电 Q或q 库仑 C 正 负 电子 转移 正 负 5 感应起电 把电荷移近 的导体 可以使导体 的现象 叫做感应起电 想一想1 在感应起电的过程中 为什么要求必须是导体 而且要先把导体的远 近两端分开 再移走带电体 不带电 带电 提示 只有导体中才存在大量的自由电荷 在外界电荷的作用下发生分离 近端因吸引出现异种电荷 远端因排斥出现同种等量的电荷 如果先移走带电体 外界的影响消除后近端和远端的电荷由于相互吸引而恢复电中性状态无法感应起电 三 电荷守恒1 内容 电荷既不能创生 也不能消灭 只能从一个物体 到另一个物体 或者从物体的一部分 到另一部分 在转移的过程中 电荷的总量 2 元电荷 最小的电荷量是电子所带的电荷量 质子 正电子带有跟电子等量的异种电荷 转移 转移 不变 这个最小的电荷用e表示 e C 任何带电体的电荷量都等于e或者是e的整数倍 因此电荷量e叫做元电荷 1 60 10 19 想一想2 电荷量能连续变化吗 提示 不能 电荷转移过程中 每次只能转移整数个电子 因此电荷量变化时 也只能是元电荷的整数倍 不是连续变化的 四 库仑定律1 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 可看做点电荷 它是 模型 2 内容 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 跟它们距离的二次方成 作用力的方向在它们的连线上 忽略不计 理想化 真空 正比 反比 3 表达式 F 静电力常量k 4 适用条件 真空中的点电荷 9 0 109N m2 C2 想一想提示 不正确 从数学角度分析当r 0时 F 的结论是正确的 但从物理角度分析当r 0时 两电荷已失去了作为点电荷的前提条件 何况实际电荷都有一定大小 根本不会出现r 0的情况 学案导引1 不带电的导体分别靠近和接触带电体后带电情况相同吗 2 两相同的金属球接触后 电荷一定是总量平分吗 特别提醒 1 感应起电成功的关键在于先分开两物体 或先断开接地线 然后再移走带电物体 2 两个完全相同的金属球 如果带同种电荷 接触后总电荷量平分 如果带异种电荷 先中和后平分 分开时两金属球带等量的同种电荷 2012 河北衡水中学高二检测 如图1 1 1所示的是一个带正电的验电器 当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时 验电器中的金属箔片先闭合后张开 说明金属球A带的是 图1 1 1 A 正电荷B 负电荷C 可以是正电荷也可以是负电荷D 先带正电荷 后带负电荷 审题指导 解答本题应从以下两点思考 1 影响金属箔片张角变化的因素 2 正负电荷间的相互作用力对电荷移动的影响 精讲精析 金属箔片开始带正电 当带电金属球A靠近验电器时 金属箔片先闭合后张开 说明金属箔片所带的正电荷被吸引而转移 而使金属箔片带上负电荷 所以又会张开 由此判断金属球A带负电 答案 B 变式训练1 如图1 1 2所示 原来不带电的绝缘金属导体MN 在其两端下面都悬挂着金属验电箔 若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端 可能看到的现象是 图1 1 2 A 只有M端验电箔张开B 只有N端验电箔张开C 两端的验电箔都张开D 两端的验电箔都不张开解析 选C A球带负电 靠近导体M端 则M端的自由电子被A上的负电荷排斥到N端 故M端带正电 N端带负电 M N下端的验电箔由于同种电荷相互排斥而张开 学案导引1 利用库仑定律计算库仑力时 Q1和Q2的正负号如何处理 2 在计算微观粒子的受力时 是否分析万有引力 1 库仑定律的理解和应用 1 库仑定律的适用条件 真空 点电荷 库仑定律严格适用于真空中两个点电荷的相互作用 但这两个条件都是理想化的 在空气中近似成立 对于两个带电均匀的球体 r应取两球体的球心距 2 静电力常量 只有库仑定律公式中各个物理量都采用国际单位时 k的值才是9 0 109N m2 C2 3 库仑力的计算 大小计算和方向判断分别进行 即用公式计算库仑力的大小时 不必将电荷Q1 Q2的正负号代入公式中 只将电荷量的绝对值代入公式计算出力的大小 力的方向根据同种电荷相斥 异种电荷相吸加以判断即可 2 库仑定律与万有引力定律的比较 特别提醒 1 库仑定律和万有引力定律适用条件不同 万有引力定律适用时 库仑定律不一定适用 2 在研究微观粒子的受力时 万有引力很小 可以忽略不计 在研究天体的相互作用时静电力同样可以忽略不计 思路点拨 先弄清库仑力的大小决定因素有哪些 决定因素中哪些量变化 哪些量不变 然后根据库仑定律公式列方程计算 精讲精析 根据题目给出条件知真空 点电荷符合库仑定律条件 设甲 乙两球带电荷量分别为Q1 Q2 相距为r 答案 B 规律方法 利用库仑定律计算库仑力的技巧 1 能否应用库仑定律的关键是看带电体是否能看成点电荷 是否满足库仑定律的条件 2 计算库仑力的大小时 只代入Q1 Q2的大小 不代入正负号 当带电体是均匀带电球体时 r应为球心距 3 判断库仑力方向的关键是判断两带电体的电性 库仑力一定作用在两者连线上 同种电荷间相互排斥 异种电荷间相互吸引 变式训练2 2012 安徽学业水平预测 真空中有两个静止的点电荷 它们之间的作用力为F 若它们的带电量都增大为原来的2倍 距离减小为原来的1 2 它们之间的相互作用力变为 A F 2B FC 4FD 16F 解析 选D 根据库仑定律公式 可知当电量都增加2倍 距离减小为原来的1 2时 库仑力变为原来的16倍 选项A B C错误 D正确 库仑定律的应用 经典案例 2011 高考海南卷 三个相同的金属小球1 2 3分别置于绝缘支架上 各球之间的距离远大于小球的直径 球1的带电量为q 球2的带电量为nq 球3不带电且离球1和球2很远 此时球1 2之间作用力的大小为F 现使球3先与球2接触 再与球1接触 然后将球3移至远处 此时1 2之间作用力的大小仍为F 方向不变 由此可知 A n 3B n 4C n 5D n 6 审题指导 解答本题的关键是判断三个金属球接触后所带电荷的电量和电性 然后利用库仑定律进行计算推导 接触后金属球1与金属球3接触前的电性相同 也就与