2018-2019版高中物理第一章电场电流第1讲电荷库仑定律学案新人教版选修1-1

1、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預习导学啼龙说记金区一、 接引雷电下九天美国科学家富兰克林通过著名的风筝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正电荷毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷 _ .(2) 作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 _.2. 电荷的多少叫电荷量，用Q(或q)表示，在

2、国际单位制中，电荷量的单位是库仑称库， _用符号 C 表示.3. 摩擦起电和感应起电(1)摩擦起电：在摩擦起电过程中，失去电子的物体带正电，進到电子的物体带负电 _ .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转_移到另一部分.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，在转移过程中，电荷

3、的总量不变.2. 元电荷：电子、质子所带的电荷量是最小电荷量，人们把这个最小电荷量叫做元电荷，用e表示，e= 1.60 x 10 C.实验表明：所有带电物体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍. 想一想 一个带电体可以带 2.5X10T9 C 的电荷吗？2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 2.5X10一19C 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_ .2. 表达式：F= 學，其中k是一个常量，叫静电力常量，k= 9.

4、0X1。9Nm/Cr3. 适用条件：(1)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做点电荷想一想 有一位同学，由库仑定律的表达式F=得到：当rT0时，静电力3.这种说法正确吗？为什么？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rT0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rT0时不能再用库仑定律计算两电荷间 的相互作用力 jll 111. . . . . .

5、. . . . .、摩擦起电与感应起电的比较方式内容、摩擦起电感应起电产生及导体靠近带电体时条件两不冋绝缘体摩擦时3现象两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷， 且电性与原带电体近异远冋原因不同物质的原子核对核外电子的束缚能 力不冋而发生电子得失导体中的自由电子受到带正（负）电物体吸引（排斥）而靠近（远离）举例毛皮与橡胶棒摩擦后分别带正电和负电放于电场中的导体两端带有等量 异种电荷实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移【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 1-11A. 细条之间相

6、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，AB、C 错误二、电荷守恒定律的理解和应用1“总量”：指电荷的代数和2. 起电过程的本质：电子发生了转移，也就是说物体所带电荷的重新分配Q+Q3. 两个完全相同的金属球接触后将平分电荷，即Q=Q=尹，Q和Q可以是同种电荷，也可以是异种电荷.【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

7、是（ ）A. 带正电荷，电荷量大于Q4B. 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，AC D错误三、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 1-1-22. 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

8、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、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.2 倍1B.使甲、乙电何量都变为原来的-C.使甲、乙之间距离变为原来的2 倍1D.使甲、乙之间距离变为原来的答案 AD5解析 根据库仑定律F=kQQi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.6针对训练 1 真空中两点电荷所带

9、电量分别为+2Q和一 2q,相距为 2r,它们之间的静电力是c.kQqr答案 AQQ2Q-2q Qq解析 根据F= k，可得F=k2= k2，故 A 正确，B C、D 错误.r（2r）r巩固应用反溃电荷及其作用1. 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 Ck

10、QQ解析 能够移动的是负电荷电子，A、B 项错误；由库仑定律F=丁，C 项正确，D 项错误.电荷守恒定律的理解和应用2. 两个完全相同的金属小球A、B所带电荷量分别为+ 3Q和一Q将两小球接触后，小球A的带电荷量为（）A. + 3QB. + 2QC. +QD. 一Q答案 C解析 小球接触过程中电荷要先中和后平分，Q=Q=Q；Q=+3Q+2一Q）=Q选项C 正确.库仑定律的理解及应用A.kQqB.k2Qqr73. 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8A. 随距离的减小而增大B. 随距离的减小而减小

11、C. 随电荷量的减小而增大D. 随电荷量的减小而减小 答案 A解析 丝线与竖直方向的夹角增大说明电荷间的作用力增大。在该题中A、B的电荷量不变，随着A B间距离的减小电荷间的作用力增大，表明电荷间的作用力随距离的减小而增大，选项 A 正确.题纽训练（时间：60 分钟）题组一、电荷及其作用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.使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷的带电荷量保持不变，同时使两点电荷间的距离减小为原来的 1D.保持点电荷的带电荷量不变，将两个点电荷间的距离减小为原来的答案 ADQQk2 q2 q解析根据库仑定律F=k戸，知FA=厂=4F，A 项正

12、确;FB=尸。=k2qq=C项错误;r2（2）=4F, D项正确.4.如图 1- 1 - 3 所示，小球A固定在绝缘支架上,小球B用丝线悬挂，两小球均带有正电荷现将A向右移近B,观察到丝线与竖直方向的夹角增大，这表明电荷间的作用力（）91.电荷量的国际单位是（）A.千克C.伏特答案 B2. 科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电荷量的单位。关于兀电荷，下列说法中不正确的是（）A. 把质子或电子叫元电荷B. 1.60X1019C 的电荷量叫元电荷C. 电子带有最小的负电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷D. 质子带有最小的正电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷答案 A解析 最小电

13、荷量叫做元电荷，用e表示，e= 1.60X10 c,选项 B 正确；质子和电子所带的电荷量的绝对值叫元电荷，但它们本身并不是元电荷，选项A 错误，C D 正确.3.将两只充气气球在头发上摩擦后放在绝缘水平桌面上，关于两只气球之间的静电相互作用，下列说法正确的是（）A. 气球带同种电荷相互吸引B. 气球带同种电荷相互排斥C. 气球带异种电荷相互吸引D. 气球带异种电荷相互排斥答案 B解析 两只气球分别与头发摩擦后会带有同种电荷，同种电荷相互排斥，故B 正确，A、C D错误.题组二、电荷守恒定律的理解和应用4. 带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的（）A.2.4X10 T9CB.6.4X10 T

14、9CC.1.6X1018CD.4.0X1017C答案 A解析 任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e= 1.60X10B.库仑D.牛顿1031G 选项 A 中电荷量为 2 倍，B 中电荷量为 4 倍, C 中电荷量为 10 倍, D 中电荷量为 250 倍.B、C、D 选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍，所以只有选项A 是不可能的.5.导体A带 5q的正电荷，另一完全相同的导体B带一q的负电荷，将两导体接触后再分开,11则导体B的带电荷量是（）A. qC.2q答案 CQ+Q+ 5q+ （q） 解析 导体接触过程中电荷要先中和后平分，Q=0=旦尹=一=2q，选项 C

15、正确.6.如图 1- 1 - 4 所示，将带正电的金属小球接触原来不带电的验电器A端之后拿走，关于验电器的带电情况正确的是（）A.A端带正电，B端带正电B.A端带负电，B端带负电C.A端带负电，B端带正电D.A端带正电，B端带负电答案 A解析 根据电荷守恒定律可知，验电器的A端、B端都带了正电，故 A 正确，B、C D 错误.题组三、库仑定律的理解及应用7. 关于点电荷，以下说法正确的是（）A. 足够小的电荷，就是点电荷B. 一个电子，不论在何种情况下均可视为点电荷C. 点电荷是一种理想化的模型D. 一个带电体能否看成点电荷，不是看它尺寸的绝对值，而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略

16、不计答案 CD解析 点电荷是一个抽象的物理模型，类似于质点模型，带电体的形状和大小对电学特征影 响很小，以至于可以忽略时，该带电体可以看作点电荷，故C、D 选项正确.B.qD.4q图 1-14128. 在真空中有两个点电荷， 它们之间的静电力为F.如果保持它们各自所带的电荷量不变，将13它们之间的距离减小到原来的一半，那么它们之间静电力的大小等于A.2FC.4F答案 C解析由库仑定律F=kQ1?知 ,电荷量不变，r减小到原来的一半，则4F.9.带电体A固定在绝缘支架上，用一根绝缘丝线将带电小球依次悬挂在1、2、3、4、5、6答案 A据F=，判断离A越远库仑力越小.题组四、电荷守恒定律和库仑定律的综合应用10.如图 1 1 6 所示，点电何+Q固定，点电何+q沿直线从A运动到B此过程中，两电 荷间的库仑力是（ ）B.2D.F六个不同的位置,丝线偏转情况如图1 1 5 所示.小球在不同位置时受到