高中物理 第一章 电场电流 第1讲 电荷 库仑定律课件 新人教版选修11.ppt

第1讲电荷库仑定律 目标定位 1 了解人类对电现象的认识过程 体会人类探索自然规律的科学方法 科学态度和科学精神 2 了解元电荷的大小 了解电荷守恒定律 3 理解库仑定律的含义和表达式 知道静电力常量 了解库仑定律的适用条件 学习用库仑定律解决简单的问题 一 接引雷电下九天 美国科学家 通过著名的 实验成功地将天电引入莱顿瓶 并证明闪电是一种放电现象 富兰克林 风筝 二 电荷1 电荷的电性及相互作用 1 两种电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒带 用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带 2 作用 同种电荷相互 异种电荷相互 2 电荷的多少叫 用 或 表示 在国际单位制中 电荷量的单位是 简称 用符号 表示 正电荷 负电荷 排斥 吸引 电荷量 q q 库仑 库 c 3 摩擦起电和感应起电 1 摩擦起电 在摩擦起电过程中 失去电子的物体带 得到电子的物体带 2 感应起电 把电荷移近不带电的导体 导体中的正负电荷分开 使电荷从导体的一部分 到另一部分 正电 负电 转移 想一想原来物体不带电 通过摩擦或感应等方式使物体带上了电 那么摩擦或感应起电是创造了电荷吗 答案不是 因为无论哪种起电方式 都没有创造出电荷 起电的本质是电荷在导体间或导体内部发生了转移 三 电荷守恒1 电荷守恒定律 电荷既不能创生 也不能 只能从一个物体转移到 或者从物体的一部分转移到 在转移过程中 电荷的 不变 2 元电荷 电子 质子所带的电荷量是最小电荷量 人们把这个 叫做元电荷 用e表示 e 实验表明 所有带电物体的电荷量或者等于e 或者是 消灭 另一个物体 另一部分 总量 最小电荷量 1 60 10 19c e的整数倍 想一想一个带电体可以带2 5 10 19c的电荷吗 答案不可以 元电荷是最小的电荷量 所有带电物体的电荷量或者等于e 或者是e的整数倍 所以带电体不可能带2 5 10 19c的电荷 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 跟它们距离的二次方成 作用力的方向在它们的 2 表达式 f 其中k是一个常量 叫 k 9 0 109n m2 c2 3 适用条件 1 2 成正比 反比 连线上 静电力常量 真空中 静止的点电荷 4 点电荷 如果带电体间的距离比它们自身线度的大小 以至带电体的 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 大得多 形状和大小 答案不正确 从数学角度分析这是必然的结论 但从物理的角度分析 这一结论是错误的 其原因是 当r 0时 两电荷已失去了点电荷的前提条件 何况实际的电荷都有一定的大小和形状 根本不会出现r 0的情况 也就是说 在r 0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力 一 摩擦起电与感应起电的比较 例1 如图1 1 1所示 将一束塑料包扎带一端打结 另一端撕成细条后 用手迅速捊细条 观察到细条散开了 则产生这种现象的原因是 图1 1 1 a 细条之间相互感应起电 相互排斥散开b 撕成细条后 所受重力减小 细条自然松散c 撕成细条后 由于空气浮力作用 细条散开d 由于摩擦起电 细条带同种电荷 相互排斥散开解析产生这一现象的原因是由于摩擦 使细条上带了同种电荷 由于同种电荷的相互排斥 所以细条散开 故d正确 a b c错误 答案d 例2 a b两物体均不带电 相互摩擦后a带负电荷 电荷量大小为q 则b的带电情况是 a 带正电荷 电荷量大于qb 带正电荷 电荷量等于qc 带负电荷 电荷量大于qd 带负电荷 电荷量等于q解析根据电荷守恒定律可知 b应带正电荷 电荷量的大小应等于q 故b正确 a c d错误 答案b 三 库仑定律的理解和应用1 库仑定律的适用条件 适用于真空中静止的点电荷 真空中的电荷若不是点电荷 如图所示 同种电荷时 实际距离会增大 如图1 1 2 a 所示 异种电荷时 实际距离会减小 如图1 1 2 b 所示 图1 1 2 2 用公式计算库仑力的大小时 只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小 力的方向根据同种电荷相斥 异种电荷相吸加以判断 3 如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力 则它实际受到的库仑力为各个电荷对它的库仑力的矢量和 4 两个点电荷间的库仑力遵从牛顿第三定律 不管两带电体带电荷量大小如何 它们之间的库仑力大小总是相等的 例3 真空中有甲