教科版选修11 库仑定律 第1课时 学案 (1).docx

1.2库仑定律学习目标1.知道两种电荷及其相互作用，知道电荷量、元电荷、点电荷的概念.2.知道摩擦起电、感应起电的本质，知道电荷守恒定律.3.理解库仑定律的含义及表达式、适用条件，会用库仑定律进行简单计算重点：理解库仑定律的含义及表达式难点：用库仑定律进行简单计算预习新课：知识点一、电荷1自然界中有两种电荷，即正电荷和负电荷；2电荷与电荷间有相互作用力，其规律为：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引3起电的方式(1)摩擦起电(2)感应起电二、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：所有带电物体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍因此，电荷量e叫做元电荷元电荷的电荷量为1.601019库仑；一个电子的电荷量为1.601019库仑三、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：fk，式中k叫静电力常量，其数值为k9.0109nm2/c2.3点电荷：是指没有大小的带电体，是一种理想化的物理模型，实际上并不存在.知识探究一、电荷问题设计1在北方的冬天，如果天气干燥，我们会听到“噼啪”声，还会看到电火花；当我们用手去拉车门或把手时也会有触电的感觉，这种现象我们叫静电现象阅读教材并回答静电现象是如何产生的？答案物体间摩擦时电荷发生了转移，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电2阅读教材中演示实验“感应起电”，思考：如果先把c移走，再分开a、b，a、b还能分别带负、正电荷吗？为什么？答案不能移走c后，a、b上的负、正电荷发生了中和，对外不再显示电性要点提炼1电荷的种类自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷2电荷的作用带电体能吸引轻小物体；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引3摩擦起电：摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电4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，叫做感应起电在这个过程中，导体中的电子从导体的一部分转移到另一部分导体上靠近电荷的一端的电性与电荷的电性相反，远离电荷的一端的电性与电荷的电性相同5电荷量：电荷的多少叫做电荷量，符号：q或q，单位：库仑，单位的符号：c.二、电荷守恒定律问题设计我们要使一个导体带电，可以采取哪些方式？它们带电的方式有哪些相同之处？答案带电方式：摩擦起电、感应起电和接触带电它们都是电荷在导体间或导体内部发生了转移要点提炼1三种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷本质都是电子发生了转移，也就是物体所带电荷的重新分配，电荷总量并未发生变化2电荷守恒定律的理解(1)“电中性”、“中和”的本质：电中性的物体是有电荷存在的，只是代数和为零，对外不显电性；电荷的中和是指电荷的种类、数量达到异号、等量时，正负电荷相互抵消(2)“总量”的含义：指电荷的代数和3元电荷是电荷量而不是电荷，所有带电体的电荷量或者等于元电荷，或者是元电荷的整数倍三、库仑定律问题设计请同学们观察教材“研究电荷之间作用力的大小与哪些因素有关”的演示实验，分析小球挂在p1、p2、p3三个位置时丝线与竖直方向的夹角关系，由此可知两带电小球间的相互作用力与什么因素有关？答案由实验可知，两小球间的距离越小，丝线与竖直方向的夹角越大，说明两带电小球间的作用力跟小球间的距离有关要点提炼1对点电荷的理解(1)“点电荷”指的是一种没有大小的带电体(2)看成点电荷的条件：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成点电荷2对库仑定律的理解(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即：fk.(2)适用条件：真空中；点电荷(3)静电力的方向：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，作用力的方向在两点电荷的连线上(4)静电力常量k数值：k9.0109 nm2/c2.物理意义：真空中两个相距为1 m、电荷量都为1 c的点电荷之间的相互作用力为9.0109 n.说明静电力具有力的共性，遵循牛顿第三定律和力的平行四边形定则延伸思考根据公式fk，当r0时，则库仑力f，这种认识对吗？为什么？(“”表示“趋向于”，“”表示“无穷大”)答案这种认识是错误的因为当r0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r0的情况，也就是说当r0时，电荷已不能再看成是点电荷，所以违背了库仑定律的适用条件典例分析：一、对“起电”方式的理解例1m和n是两个原来都不带电的物体，它们互相摩擦后，m带正电荷下列判断正确的是()a在摩擦前m和n的内部没有任何电荷b摩擦的过程中电子从m转移到ncm在摩擦过程中创造了正电荷dn在摩擦过程中失去电子解析物体内部既有正电荷又有负电荷，正负电荷数量相等，物体看起来不带电，故a错；m、n摩擦时电子从m转移到n，故m带正电；在转移过程中，电荷的总量不变正确选项为b.答案b例2如图1所示，在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球p慢慢靠近关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是()图1a两端的感应电荷越来越多b两端的感应电荷是同种电荷c两端的感应电荷是异种电荷d两端的感应电荷电荷量相等解析由于导体内有大量可以自由移动的电子，当它向带负电的球p慢慢靠近时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近p的一端的电子被排斥到远离p的一端，从而带正电荷，远离p的一端带上了等量的负电荷导体离p球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多，两端的电荷量相等答案acd二、对库仑定律的理解和应用例3对于库仑定律的理解错误的是()a库仑定律适用于真空中的点电荷b当半径为r的两带电小球相距为r时，可用库仑定律计算它们间的静电力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相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们各自所受的库仑力大小一定相等解析由库仑定律可知a、c、d正确，当半径为r的两个带电小球相距为r时，不能看成点电荷，故b选项错答案b例4真空中两个点电荷q1、q2，距离为r，当q1增大到2倍时，q2减为原来的，而距离增大到原来的3倍，电荷间的库仑力变为原来的()a. b.c. d.解析由库仑定律公式fk可得： f1k，f2k，d选项正确答案d课堂练习：1.有三个点电荷甲、乙、丙，甲带电荷量为q，乙带电荷量为q，且qq.每一个电荷受其他两个电荷的电场作用力的合力均为零，则()a.丙的位置一定在甲和乙的连线的延长线上，且距乙较近b.丙一定带正电荷c.丙所带的电荷量q一定大于qd.丙所带的电荷量一定小于q【解析】由两力平衡的条件可知丙一定在甲、乙连线上.因甲所带电荷量大于乙，丙受力平衡，f甲丙f乙丙即k，1，丙应距乙近些.如果丙在甲、乙之间则丙不能平衡，所以丙应在甲、乙连线的延长线上，a对.如果丙带负电荷，则乙不能平衡， 所以丙一定带正电荷，b对.对甲作受力分析有f丙甲f乙甲，k，1，qq.所以丙所带的电荷量q一定大于q，c对.无法判断丙所带的电荷量与q的大小关系，d错.【答案】abc 2.如图所示，带电小球a、b的电荷量分别为qa、qb，oaob，都用长l的丝线悬挂在o点.静止时a、b相距为d.为使平衡时ab间距离减为d/2，可采用以下哪些方法()a.将小球b的质量增加到原来的2倍b.将小球b的质量增加到原来的8倍c.将小球b的电荷量减小到原来的一半d.将小球a、b的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球b的质量增加到原来的2倍解析：由b的共点力平衡图知而f，可知d【答案】bd3.如图所示，在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球p慢慢靠近关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是()a两端的感应电荷越来越多b两端的感应电荷是同种电荷c两端的感应电荷是异种电荷d两端的感应电荷电荷量相等解析：由于导体内有大量可以自由移动的电子，当它向带负电的球p慢慢靠近时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近p的一端的电子被排斥到远离p的一端，从而带正电荷，远离p的一端带上了等量的负电荷导体离p球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多，两端的电荷量相等答案：acd4.对于库仑定律的理解错误的是()a库仑定律适用于真空中的点电荷b当半径为r的两带电小球相距为r时，可用库仑定律计算它们间的静电力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相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们各自所受的库仑力大小一定相等解析：由库仑定律可知a、c、d正确，当半径为r的两个带电小球相距为r时，不能看成点电荷，故b选项错答案：b5.m和n是两个原来都不带电的物体，它们互相摩擦后，m带正电荷下列判断正确的是()a在摩擦前m和n的内部没有任何电荷b摩擦的过程中电子从m转移到ncm在摩擦过程中创造了正电荷dn在摩擦过程中失去电子解析：物体内部既有正电荷又有负电荷，正负电荷数量相等，物体看起来不带电，故a错；m、n摩擦时电子从m转移到n，故m带正电；在转移过程中，电荷的总量不变正确选项为b.答案：b6.关于摩擦起电与感应起电，以下说法正确的是()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不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移d以上说法均不正确答案：c解析：摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体，感应起电是导体在其他带电体的影响下，电荷从导体的一端转移到另一端，二者都是电荷的转移而不是产生了电荷7.关于库仑定律的公式fk，下列说法中正确的是()a当真空中两个电荷间距离r时，它们间的静电力f0b当真空中两个电荷间距离r0时，它们间的静电力fc当真空中两个电荷间的距离r时，库仑定律的公式就不适用了d当真空中两个电荷间的距离r0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了答案ad8两个大小相同、带等量异种电荷的导体小球a和b，彼此间的引力为f另一个不带电的与a、b大小相同的导体小球c， 先与a接触， 再与b接触，然后移开，这时a和b之间的作用力为f，则f与f之比为 a8:3b8:1c1:8d4:1答案：b 9.如图所示，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()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，相互排斥散开答案：d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.10.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答案：b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.11.真空中有甲、乙两个点电荷，其相互作用力为f.要使它们之间的相互作用力变为2f，下列方法可行的是()a.使甲、乙电荷量都变为原来的 倍b.使甲、乙电荷量都变为原来的c.使甲、乙之间距离变为原来的 倍d.使甲、乙之间距离变为原来的答案ad解析根据库仑定律fk分析可得，通过改变电荷量和电荷之间的距离即可改变库仑力的大小，故a、d项正确.12.真空中两点电荷所带电量分别为2q和2q，相距为2r，它们之间的静电力是()a.k b.k c.k d.k答案a解析根据fk，可得fkk，故a正确，b、c、d错误.13.关于电荷及相互作用，下列说法中正确的是()a.丝绸和玻璃棒摩擦后，玻璃棒带正电是由于丝绸上一些正电荷转移到玻璃棒上b.丝绸和玻璃棒摩擦后，玻璃棒带正电是由于玻璃棒上一些正电荷转移到丝绸上c.真空中两个点电荷电荷量均增加为原来的2倍，距离不变，则它们之间的作用力变为原来的4倍d.真空中两个点电荷间距离增为原来的2倍，电荷量均不变，则它们之间的作用力变为原来的一半答案：c解析：能够移动的是负电荷电子，a、b项错误；由库仑定律f，c项正确，d项错误.14.两个完全相同的金属小球a、b所带电荷量分别为3q和q，将两小球接触后，小球a的带电荷量为()a.3q b.2q c.q d.q 答案c解析：小球接触过程中电荷要先中和后平分，q1q2q，选项c正确.15.要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法可行的是()a.每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变b.保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍c.使一个点电荷的