教科版選修11 庫侖定律 第1課時 學案 (1).docx

1.2庫侖定律學習目標1.知道兩種電荷及其相互作用，知道電荷量、元電荷、點電荷的概念.2.知道摩擦起電、感應起電的本質(zhì)，知道電荷守恒定律.3.理解庫侖定律的含義及表達式、適用條件，會用庫侖定律進行簡單計算重點：理解庫侖定律的含義及表達式難點：用庫侖定律進行簡單計算預習新課：知識點一、電荷1自然界中有兩種電荷，即正電荷和負電荷；2電荷與電荷間有相互作用力，其規(guī)律為：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引3起電的方式(1)摩擦起電(2)感應起電二、電荷守恒定律1內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量不變2元電荷：所有帶電物體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍因此，電荷量e叫做元電荷元電荷的電荷量為1.601019庫侖；一個電子的電荷量為1.601019庫侖三、庫侖定律1內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，跟它們電荷量的乘積成正比，跟它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上2數(shù)學表達式：fk，式中k叫靜電力常量，其數(shù)值為k9.0109nm2/c2.3點電荷：是指沒有大小的帶電體，是一種理想化的物理模型，實際上并不存在.知識探究一、電荷問題設計1在北方的冬天，如果天氣干燥，我們會聽到“噼啪”聲，還會看到電火花；當我們用手去拉車門或把手時也會有觸電的感覺，這種現(xiàn)象我們叫靜電現(xiàn)象閱讀教材并回答靜電現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？答案物體間摩擦時電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負電2閱讀教材中演示實驗“感應起電”，思考：如果先把c移走，再分開a、b，a、b還能分別帶負、正電荷嗎？為什么？答案不能移走c后，a、b上的負、正電荷發(fā)生了中和，對外不再顯示電性要點提煉1電荷的種類自然界中只存在兩種電荷：正電荷和負電荷用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷2電荷的作用帶電體能吸引輕小物體；同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引3摩擦起電：摩擦起電的實質(zhì)是電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負電4感應起電：把電荷移近不帶電的導體，可以使導體帶電的現(xiàn)象，叫做感應起電在這個過程中，導體中的電子從導體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分導體上靠近電荷的一端的電性與電荷的電性相反，遠離電荷的一端的電性與電荷的電性相同5電荷量：電荷的多少叫做電荷量，符號：q或q，單位：庫侖，單位的符號：c.二、電荷守恒定律問題設計我們要使一個導體帶電，可以采取哪些方式？它們帶電的方式有哪些相同之處？答案帶電方式：摩擦起電、感應起電和接觸帶電它們都是電荷在導體間或?qū)w內(nèi)部發(fā)生了轉(zhuǎn)移要點提煉1三種起電過程都沒有創(chuàng)造電荷，也沒有消滅電荷本質(zhì)都是電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是物體所帶電荷的重新分配，電荷總量并未發(fā)生變化2電荷守恒定律的理解(1)“電中性”、“中和”的本質(zhì)：電中性的物體是有電荷存在的，只是代數(shù)和為零，對外不顯電性；電荷的中和是指電荷的種類、數(shù)量達到異號、等量時，正負電荷相互抵消(2)“總量”的含義：指電荷的代數(shù)和3元電荷是電荷量而不是電荷，所有帶電體的電荷量或者等于元電荷，或者是元電荷的整數(shù)倍三、庫侖定律問題設計請同學們觀察教材“研究電荷之間作用力的大小與哪些因素有關”的演示實驗，分析小球掛在p1、p2、p3三個位置時絲線與豎直方向的夾角關系，由此可知兩帶電小球間的相互作用力與什么因素有關？答案由實驗可知，兩小球間的距離越小，絲線與豎直方向的夾角越大，說明兩帶電小球間的作用力跟小球間的距離有關要點提煉1對點電荷的理解(1)“點電荷”指的是一種沒有大小的帶電體(2)看成點電荷的條件：帶電體間的距離比它們自身線度的大小大得多，以至帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計，這樣的帶電體就可以看成點電荷2對庫侖定律的理解(1)內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，跟它們電荷量的乘積成正比，跟它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上即：fk.(2)適用條件：真空中；點電荷(3)靜電力的方向：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，作用力的方向在兩點電荷的連線上(4)靜電力常量k數(shù)值：k9.0109 nm2/c2.物理意義：真空中兩個相距為1 m、電荷量都為1 c的點電荷之間的相互作用力為9.0109 n.說明靜電力具有力的共性，遵循牛頓第三定律和力的平行四邊形定則延伸思考根據(jù)公式fk，當r0時，則庫侖力f，這種認識對嗎？為什么？(“”表示“趨向于”，“”表示“無窮大”)答案這種認識是錯誤的因為當r0時，兩電荷已失去了作為點電荷的前提條件，何況實際電荷都有一定大小，根本不會出現(xiàn)r0的情況，也就是說當r0時，電荷已不能再看成是點電荷，所以違背了庫侖定律的適用條件典例分析：一、對“起電”方式的理解例1m和n是兩個原來都不帶電的物體，它們互相摩擦后，m帶正電荷下列判斷正確的是()a在摩擦前m和n的內(nèi)部沒有任何電荷b摩擦的過程中電子從m轉(zhuǎn)移到ncm在摩擦過程中創(chuàng)造了正電荷dn在摩擦過程中失去電子解析物體內(nèi)部既有正電荷又有負電荷，正負電荷數(shù)量相等，物體看起來不帶電，故a錯；m、n摩擦時電子從m轉(zhuǎn)移到n，故m帶正電；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量不變正確選項為b.答案b例2如圖1所示，在真空中，把一個絕緣導體向帶負電的球p慢慢靠近關于絕緣導體兩端的電荷，下列說法中正確的是()圖1a兩端的感應電荷越來越多b兩端的感應電荷是同種電荷c兩端的感應電荷是異種電荷d兩端的感應電荷電荷量相等解析由于導體內(nèi)有大量可以自由移動的電子，當它向帶負電的球p慢慢靠近時，由于同種電荷相互排斥，導體上靠近p的一端的電子被排斥到遠離p的一端，從而帶正電荷，遠離p的一端帶上了等量的負電荷導體離p球距離越近，電子被排斥得越多，感應電荷越多，兩端的電荷量相等答案acd二、對庫侖定律的理解和應用例3對于庫侖定律的理解錯誤的是()a庫侖定律適用于真空中的點電荷b當半徑為r的兩帶電小球相距為r時，可用庫侖定律計算它們間的靜電力c在干燥空氣中的兩個點電荷間的靜電力可用庫侖定律計算d相互作用的兩個點電荷，不論它們的電荷量是否相同，它們各自所受的庫侖力大小一定相等解析由庫侖定律可知a、c、d正確，當半徑為r的兩個帶電小球相距為r時，不能看成點電荷，故b選項錯答案b例4真空中兩個點電荷q1、q2，距離為r，當q1增大到2倍時，q2減為原來的，而距離增大到原來的3倍，電荷間的庫侖力變?yōu)樵瓉淼?)a. b.c. d.解析由庫侖定律公式fk可得： f1k，f2k，d選項正確答案d課堂練習：1.有三個點電荷甲、乙、丙，甲帶電荷量為q，乙?guī)щ姾闪繛閝，且qq.每一個電荷受其他兩個電荷的電場作用力的合力均為零，則()a.丙的位置一定在甲和乙的連線的延長線上，且距乙較近b.丙一定帶正電荷c.丙所帶的電荷量q一定大于qd.丙所帶的電荷量一定小于q【解析】由兩力平衡的條件可知丙一定在甲、乙連線上.因甲所帶電荷量大于乙，丙受力平衡，f甲丙f乙丙即k，1，丙應距乙近些.如果丙在甲、乙之間則丙不能平衡，所以丙應在甲、乙連線的延長線上，a對.如果丙帶負電荷，則乙不能平衡， 所以丙一定帶正電荷，b對.對甲作受力分析有f丙甲f乙甲，k，1，qq.所以丙所帶的電荷量q一定大于q，c對.無法判斷丙所帶的電荷量與q的大小關系，d錯.【答案】abc 2.如圖所示，帶電小球a、b的電荷量分別為qa、qb，oaob，都用長l的絲線懸掛在o點.靜止時a、b相距為d.為使平衡時ab間距離減為d/2，可采用以下哪些方法()a.將小球b的質(zhì)量增加到原來的2倍b.將小球b的質(zhì)量增加到原來的8倍c.將小球b的電荷量減小到原來的一半d.將小球a、b的電荷量都減小到原來的一半，同時將小球b的質(zhì)量增加到原來的2倍解析：由b的共點力平衡圖知而f，可知d【答案】bd3.如圖所示，在真空中，把一個絕緣導體向帶負電的球p慢慢靠近關于絕緣導體兩端的電荷，下列說法中正確的是()a兩端的感應電荷越來越多b兩端的感應電荷是同種電荷c兩端的感應電荷是異種電荷d兩端的感應電荷電荷量相等解析：由于導體內(nèi)有大量可以自由移動的電子，當它向帶負電的球p慢慢靠近時，由于同種電荷相互排斥，導體上靠近p的一端的電子被排斥到遠離p的一端，從而帶正電荷，遠離p的一端帶上了等量的負電荷導體離p球距離越近，電子被排斥得越多，感應電荷越多，兩端的電荷量相等答案：acd4.對于庫侖定律的理解錯誤的是()a庫侖定律適用于真空中的點電荷b當半徑為r的兩帶電小球相距為r時，可用庫侖定律計算它們間的靜電力c在干燥空氣中的兩個點電荷間的靜電力可用庫侖定律計算d相互作用的兩個點電荷，不論它們的電荷量是否相同，它們各自所受的庫侖力大小一定相等解析：由庫侖定律可知a、c、d正確，當半徑為r的兩個帶電小球相距為r時，不能看成點電荷，故b選項錯答案：b5.m和n是兩個原來都不帶電的物體，它們互相摩擦后，m帶正電荷下列判斷正確的是()a在摩擦前m和n的內(nèi)部沒有任何電荷b摩擦的過程中電子從m轉(zhuǎn)移到ncm在摩擦過程中創(chuàng)造了正電荷dn在摩擦過程中失去電子解析：物體內(nèi)部既有正電荷又有負電荷，正負電荷數(shù)量相等，物體看起來不帶電，故a錯；m、n摩擦時電子從m轉(zhuǎn)移到n，故m帶正電；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量不變正確選項為b.答案：b6.關于摩擦起電與感應起電，以下說法正確的是()a摩擦起電是因為電荷的轉(zhuǎn)移，感應起電是因為產(chǎn)生電荷b摩擦起電是因為產(chǎn)生電荷，感應起電是因為電荷的轉(zhuǎn)移c不論是摩擦起電還是感應起電，都是電荷的轉(zhuǎn)移d以上說法均不正確答案：c解析：摩擦起電是電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，感應起電是導體在其他帶電體的影響下，電荷從導體的一端轉(zhuǎn)移到另一端，二者都是電荷的轉(zhuǎn)移而不是產(chǎn)生了電荷7.關于庫侖定律的公式fk，下列說法中正確的是()a當真空中兩個電荷間距離r時，它們間的靜電力f0b當真空中兩個電荷間距離r0時，它們間的靜電力fc當真空中兩個電荷間的距離r時，庫侖定律的公式就不適用了d當真空中兩個電荷間的距離r0時，電荷不能看成是點電荷，庫侖定律的公式就不適用了答案ad8兩個大小相同、帶等量異種電荷的導體小球a和b，彼此間的引力為f另一個不帶電的與a、b大小相同的導體小球c， 先與a接觸， 再與b接觸，然后移開，這時a和b之間的作用力為f，則f與f之比為 a8:3b8:1c1:8d4:1答案：b 9.如圖所示，將一束塑料包扎帶一端打結，另一端撕成細條后，用手迅速捊細條，觀察到細條散開了，則產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是()a.細條之間相互感應起電，相互排斥散開b.撕成細條后，所受重力減小，細條自然松散c.撕成細條后，由于空氣浮力作用，細條散開d.由于摩擦起電，細條帶同種電荷，相互排斥散開答案：d解析：產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是由于摩擦，使細條上帶了同種電荷，由于同種電荷的相互排斥，所以細條散開，故d正確，a、b、c錯誤.10.a、b兩物體均不帶電，相互摩擦后a帶負電荷，電荷量大小為q，則b的帶電情況是()a.帶正電荷，電荷量大于qb.帶正電荷，電荷量等于qc.帶負電荷，電荷量大于qd.帶負電荷，電荷量等于q答案：b解析：根據(jù)電荷守恒定律可知，b應帶正電荷，電荷量的大小應等于q，故b正確，a、c、d錯誤.11.真空中有甲、乙兩個點電荷，其相互作用力為f.要使它們之間的相互作用力變?yōu)?f，下列方法可行的是()a.使甲、乙電荷量都變?yōu)樵瓉淼?倍b.使甲、乙電荷量都變?yōu)樵瓉淼腸.使甲、乙之間距離變?yōu)樵瓉淼?倍d.使甲、乙之間距離變?yōu)樵瓉淼拇鸢竌d解析根據(jù)庫侖定律fk分析可得，通過改變電荷量和電荷之間的距離即可改變庫侖力的大小，故a、d項正確.12.真空中兩點電荷所帶電量分別為2q和2q，相距為2r，它們之間的靜電力是()a.k b.k c.k d.k答案a解析根據(jù)fk，可得fkk，故a正確，b、c、d錯誤.13.關于電荷及相互作用，下列說法中正確的是()a.絲綢和玻璃棒摩擦后，玻璃棒帶正電是由于絲綢上一些正電荷轉(zhuǎn)移到玻璃棒上b.絲綢和玻璃棒摩擦后，玻璃棒帶正電是由于玻璃棒上一些正電荷轉(zhuǎn)移到絲綢上c.真空中兩個點電荷電荷量均增加為原來的2倍，距離不變，則它們之間的作用力變?yōu)樵瓉淼?倍d.真空中兩個點電荷間距離增為原來的2倍，電荷量均不變，則它們之間的作用力變?yōu)樵瓉淼囊话氪鸢福篶解析：能夠移動的是負電荷電子，a、b項錯誤；由庫侖定律f，c項正確，d項錯誤.14.兩個完全相同的金屬小球a、b所帶電荷量分別為3q和q，將兩小球接觸后，小球a的帶電荷量為()a.3q b.2q c.q d.q 答案c解析：小球接觸過程中電荷要先中和后平分，q1q2q，選項c正確.15.要使真空中的兩個點電荷間的庫侖力增大到原來的4倍，下列方法可行的是()a.每個點電荷的帶電荷量都增大到原來的2倍，電荷間的距離不變b.保持點電荷的帶電荷量不變，使兩個點電荷間的距離增大到原來的2倍c.使一個點電荷的