电荷库仑定律教案

§13.1电荷库仑定律【教学目的】1、知道摩擦起电的实质2、知道电荷守恒定律和元电荷3、掌握库仑定律的内容、条件，知道静电引力恒量4、会用库仑定律解决一些基本问题【教学重点】库仑定律的理解与掌握【教学难点】物体带电的实质、库仑定律的条件【教具】PPT【教学过程】引入初中时，我们已经知道了一些静电现象——摩擦过的物体性质有了变化，能够吸引轻小物体，我们说此时物体带了电或者说带了电荷。而用摩擦的方法使物体带电就叫做摩擦起电。

人类从很早就认识了磁现象和电现象，例如我国在战国末期就发现了磁铁矿有吸引铁的现象。在东汉初年就有了带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载，我国古代人民非常善于观察，早在两千多年前的西汉时期就有“玳瑁吸裙”的记载，玳瑁是一种美丽的龟壳，人们在用它作首饰时无意中发现摩擦后的玳瑁会吸引衣服。让学生讨论在日常生活中见过类似的摩擦起电现象，学生举例分析后可以布置课下作业。（夏天女生穿裙子时摩擦布）除了用摩擦使物体带电，还有其他方法也可使物体带电，本节课我们就来学习这些方法：二、新课教学：电荷：荷有两种：正电荷和负电荷。电荷也是一种物质，但电荷本身没有质量，可以说是一种抽象而特殊的物质。1、电荷的基本性质①客观的存在性电荷是物质的一种属性，分为正电荷（正电）和负电荷（负电）两种.②相互作用性电荷间的相互作用是通过电场发生的，即电荷→电场→电荷，它们间的作用同样遵循牛顿第三定律.同种电荷相斥，异种电荷相吸.③累加性同种电荷放在一起互相加强，导师种电荷放在一起互相减弱.2、电荷量①物体所带电荷的多少叫电荷量，简称电荷，常用符号Q与q表示.②在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，简称，符号是C.说明：①电荷客观存在；②电荷间的作用遵守牛顿第三定律.3、物体带电的实质及方式（1）物体带电的实质①物体是由原子组成的，而原子是帽原子核和核外电子构成.我们知道，电子带负电，原子核带正电；②由原子组成的物体，若带有等量的正负电荷，则对外表现为不带电的状态，我们称物体呈电中性；③呈电中性的物体失去电子则带正电，得到电子则带负电.物体带电的实质就是电子的得失.（2）物体带电的三种方式：即摩擦起电、感应起电和接触起电①摩擦起电：由于相互摩擦的物体间电子的得失而使物体分别带上等量异种电荷.如玻璃棒与丝绸摩擦时，由于玻璃容易失去电子而带正电；硬橡胶棒与毛皮摩擦时，由于硬橡胶棒容易得到电子而带负电；②感应起电：指利用静电感应使物体带电的方式.将导体A、B接触后靠近带电体C，由于静电感应，导体A、B分别带上等量异种电荷，这时先把A、B分开，然后移动C，则A和B两导休上分别带上了等量异种电荷.③接触起电：一个不带电的导体跟另一个带电的导体接触后分开，使不带电的导体带上电荷的方式.如两个完全相同的绝缘金属球a、b，让a带电为Q，若a、b接触，因为a、b是完全相同的金属球，可以认为两球带等量的电荷，这时a、b均带Q/2的电荷；若a、b两球开始带异种电荷，当它们接触时，先进行电中和，再均分.4、静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象.感应起电:利用静电感应使物体带电的方法.感应起电的原理分析:1、导体中存在着大量的自由电子2、电荷间有相互作用力.连在一起的AB导体上的自由电子被带有正电的C吸引过来，因而靠近C的A上聚集了一定量的负电荷，而在离C较远的B上则聚集了等量的正电荷。5、元电荷为了探讨这个问题，历史上许多科学家都做出了相当的努力，其中比较典型的就有库仑和密立根。这里我们介绍一下美国科学家密立根探索过程。密立根最著名的实验成就是用在电场和重力场中的运动的带电油滴精确地测定了基本电荷…。这个工作从1907年开始，直到1913年才最后完成，得到电子电荷的数值为e=(−1.60217733±0.00000049)×10-19通常取：e=1.60×10-19电子和质子带有等量异种电荷，它们所带的电荷量在数值上都是e=1.60×10-19C.实验表明，任何带电体所带的电荷量总是电荷量e的整数倍.为此，把e=1.60×10-19C我们说到元电荷时，它已经是一个抽象的量，而不能说元电荷就是电子电量或一个电子。譬如，我们可以说，一个电子带有一个元电荷的负电、一个α粒子带两个元电荷的正电、一个氧核带有8个元电荷的正电，等等。注意：元电荷是自然界中最小的带电量，一个电子电量仅是数值上等于元电荷，其电性为负.6、电荷守恒定律电荷不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，电量的总和保持不变，这个实验定律称为电荷守恒定律.即：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。.等量异种电荷结合在一起，宏观上对外不显电性，这种现象称为电中和.例、有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电量QA=6.4×10-9C，QB=-3.2×10-9C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？3.2×107、点电荷如果带电体的大小比起它到其它带电体的距离小得多，以致带电体的形状和电荷在它上面抽分布已无关紧要时，这样的带电体，就可视为点电荷.真正的点电荷并不存在，点电荷只是为了讲座问题的方便而引入的理想模型.注意：点电荷具有相对的意义，带电体的尺寸不一定很小，一般情况下对电荷量不作限制，电性有正负之分.8、库仑定律（1）内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上.（2）定律的数学表达式：F=kQ1Q2/r2.式中k=9.0×109Nm2C-2（3）适用条件：真空中的点电荷（4）库仑定律是实验定律.计算库仑力大小时，电量一般取绝对值，力的方向可根据电荷的性质确定.说明：（1）计算题中的电量均取绝对值，相互作用力的方向根据同种电荷相斥异种电荷相吸定性判断；（2）库仑定律只适用于真空中两个点电荷的相互作用，但两个均匀带电球体相距较远时也可视为点电荷，r应指两球体积的球心距；对于不能视为点电荷的物体间的库仑力不能随便用库仑定律求解，要视具体情况而定.例、半径为R的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带有等量同种电荷Q时相互之间的库仑力为F1，两球带等量异种电荷Q与-Q时库仑力为F2，则（）A、F1>F2B、F1<F2C、F1=F2讨论：因为两个金属球较大，相距较近，电荷间的相互作用力使电荷分布不均匀，不能简单地看成点电荷.带同种电荷时，两球的电荷在较远处分布得多一些，带异种电荷时，在较近处分布得多一些，可见带同种电荷时两球电荷中例1、半径为R的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带有等量同种电荷Q时相互之间的库仑力为F1，两球带等量异种电荷Q与-Q时库仑力为F2，则（）A、F1>F2B、F1<F2C、F1=F2D、无法确定例2、两个点电荷带有相等的电量，要求它们之间相距1m时的相互作用力等于1N，则每个电荷的电量是多少？等于电子电量的多少倍？例3、两个半径相同的金属小球，带电量之比为1∶7，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几分之几？三、小结：本节我们主要学习了电荷及库仑定律，在用库仑定律进行计算时，要用电荷量的绝对值代入公式进行计算，然后根据电荷种类来判定是引力还是斥力.电点电荷：带电体的线度远小于相互作用距离荷元电荷：电点电荷：带电体的线度远小于相互作用距离荷元电荷：.库电荷守恒：.仑公式定库仑定律律内容巩固练习：l、两个完全相同的金属球A和B，带异号不等量电荷，相隔一定距离，库仑力为F，把两球相互接触后再放回原处，则两球间的库仑力将：（）A、减小B、增大C、不变D、以上情形都有可能2、真空中两个点电荷Q1Q2，距离为R，当Q1增大到2倍时，Q2减为原来的1/3，而距离增大到原来的3倍，电荷间的库仑力变为原来的：（）A、4/9B、4/27C、8/27D、2/273、下列说法正确的是（）A、两物体相互吸引，则它们一定带有异种电荷B、只有金属才能发生静电感应C、元电荷是就是一个质子D、体积很大的带电体也可以看成点电荷4.下列说法正确的是(A)A.摩擦起电和静电感应都是使物体的正负电荷分开，而总电荷量并未变化B.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电，是摩擦过程中硬橡胶棒上的正电荷转移到了毛皮上C.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷是摩擦过程中玻璃棒得到了正电荷D.物体不带电，表明物体中没有电荷5、对元电荷的理解，正确的是（

CD）A．元电荷就是电子B．元电荷就是质子C．元电荷表示跟电子电量数值相等的电荷D．物体所带电量只能是无电荷的整数倍6、对物体带电现象的叙述，正确的是（

BD

）A．物体带电一定具有多余的电子B．摩擦起电实质上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程C．物体所带电荷量可能很小，甚至小于eD．电中和是等量异种电荷完全相互抵消的现象7、下列说法正确的是（

ABD

）A、已知验电器上带正电荷后，验电器上的金箔张开了一定角度，如果用另一带电体接触验电器的金属球，金箔张角更大，则可以判定带电体一定带正电B、让两个带电体接触后分开，两个带电体都不带电，则两个带电体原来一定带等量异种电荷C、两个带电体之间的库仑力总是与它们所带电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比D、两个点电荷间的相互作用力，不因第三个电荷的引入而发生变化8、有三个相同的金属小球A、B、C，其中A、B两球带电情况相同，C球不带电．将A、B两球相隔一定距离固定起来，两球间的库仑力是F，若使C球

先和A接触，再与B接触，移去C，则A、B间的库仑力变为（

C

）A．

B．

C．

D．9、A、B两个带同种电荷的绝缘金属小球，半径为，相距（），A带电荷量，B带电荷量，A、B相互作用力大小为F，则（

BC

）A、当A、B相距为2L时，作用力变为B、当A、B两球相互接触后再放回原位置，相互作用力将增大C、A、B两球电荷量分别变为原来的和4倍，则作用力变为2FD、若两球靠得非常近，则作用力将无限增大10、A、B两个带同种电荷的绝缘金属小球，半径为，球心相距，A带电荷量

，B带电荷量，则A、B间相互作用力为（

D

）A、等于

B、等于C、大于

D、小于11.两个相同的金属小球，带电量之比为1∶７，相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的CDA.４／７B.３／７C.９／７D.１６／７12.三个相同的金属球，原来有两个小球带电量相等，相互间的引力为F，用第三个不带电的小球，依次接触两个带电球后再移走，则原来两个带电小球之间的相互吸引力变为CA.Ｆ／２B.Ｆ／４C.Ｆ／８D.３Ｆ／８13、6.将一定电量Q分为q和(Q－q)，在距离一定时，其相互作用力最大，则q值应为(A)A.B.C.D.14.如图所示，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CA.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15.绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜.在a的近旁有一绝缘金属球b,开始时a、b都不带电，如图所示.现使b带电，则DA.ab之间不发生相互作用B.b将吸引a,吸在一起不分开C.b立即把a排斥开D.b先吸引a,接触后又把a排斥开图14—1图14—1—6A.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17.有A、B、C三个用绝缘柱支持的相同导体球，A带正电，B和C不带电，讨论用什么办法能使：(1)B、C都带正电；(2)B、C都带负电；(3)B、C带等量异种电荷.(1)接触起电（2）分别感应，接地（3）B、C接触感应，再分开18.有一弹簧原长为L0，两端固定绝缘小球上带同种电荷，电量都为q0，由于静电斥力使弹簧伸长了L，如图所示，如果两球的电量均减为原来的一半，那么，弹簧比原长伸长了(C)A.B.小于C.大于D.12.如图所示，用两根丝线挂着两个质量相同的小球M、N，此时上下丝线的受力分别为TM和TN，如果使M球带正电，N球带负电，上下线受到的力分别为、，则(BC)A.TM＜B.TN＞C.TM=D.TN＜图14—1—720.真空中固定着A、B两个带负电的点电荷，它们间的距离为10ｃｍ，现将另一个点电荷C，放到A、B连线上距A2ｃｍ处，则C恰好处于平衡状态，则A、B两个点电荷电量之比QA∶ＱＢ＝1图14—1—721.如图14—1—7所示，一个挂在丝线下端的带正电的小球B，静止在图示位置；若固定的带正电的小球A电量为Q，B球的质量为m，带电量为q，θ=30°，A和B在同一水平线上，整