高中物理 1.1电荷 库仑定律课件 新人教版选修1-1

高中物理 1.1电荷 库仑定律课件 新人教版选修1-1内容摘要：

1、第一章 电场 电流 一、电荷 库仑定律 情景导入 课程目标 笑容灿烂的女生为什么又 “ 怒发冲冠 ”? 是得意于自己的新发型吗 ? 提示 : 图中女生手扶静电起电机 , 身体带上了静电 , 头发因带了同种电荷而相互排斥 , 所以头发呈辐射状。 1 . 了解人类对电现象的认识过程。 2 . 了解科学家在认识自然过程中常用的科学方法 , 如 : 实验、类比、理想化的方法等。 3 . 知道元电荷的大小 , 知道电荷守恒定律。 4 . 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 , 并能用来分析和解决相关问题。 一 二 三 一、接引雷电下九天 1 7 5 2 年 6 月 , 2、 富兰克林 在美国费城进行了著名的风筝实验 , 证明了闪电是一种 放电 现象 , 跟地上的电是一样的 , 统一了 天电 和 地电 , 使人类摆脱了对雷电现象的迷信。 四 一 二 三 二、电荷 1 . 种类 自然界中只存在 两 种电荷 , 分别是 正 电荷和 负 电荷。 其中用丝绸摩擦过的玻璃棒带 正 电荷 , 用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带 负 电荷。 2 . 相互作用 同种电荷相互 排斥 , 异种电荷相互 吸引。 3 . 电荷量 电荷的 多少 叫电荷量 , 用 Q 或 q 表示 , 在国际单位制中 , 单位为 库仑 , 符号为 C。 通常 , 正电荷量用 正 数表示 , 负电荷量用 负 数表示。 3、四 一 二 三 4 . 起电方式 ( 1 ) 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。 ( 2 ) 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 , 叫作感应起电。 四 一 二 三 思考 如图所示 , 挂在绝缘线下的两个轻质小球 , 由于电荷的相互作用而相互靠近 ,这两个小球一定带异号电荷吗 ? 提示 :不一定 ,还有可能一个带电 ,另一个不带电 ,因为带电体有吸引轻小物体的性质。 四 一 二 三 三、电荷守恒 1 . 元电荷 最小的 电荷量 叫元电荷 , 用 e 表示 , 数值上等于一个 4、电子所带电荷量的绝对值 , 即 e= 1 . 6 10- 19C , 实验指出 , 任何带电体的电荷量都等于 e 或者是 数 倍。 2 . 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 , 在转移的过程中 , 电荷的总量 不变。 四 一 二 三 思考 制作两块装有玻璃柄的相同玻璃圆板 , 其中一块贴上丝绸 , 如图所示 , 将两块圆板相互摩擦 , 然后分开。 当它们分别接近轻小物体时 , 轻小物体均被吸引 ,这说明它们都带上了电荷。 如果把两块带电圆板紧密接触 , 然后合在一起去靠近轻小物体 , 这时轻小物体能否被吸 5、引 ? 这说明了什么 ? 提示 :两块圆板相互摩擦 ,分开后分别带上了等量异种电荷 ,再次合在一起 ,正负电荷中和 ,整体不显电性 ,对轻小物体没有吸引力。 四 一 二 三 四 四、库仑定律 1 . 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 , 可看作点电荷 , 它是 理想化 的模型 , 实际上并不存在。 2 . 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 ) 表达式 : F 6、= k122。 静电力常量 k= 9 . 0 109N 2。 ( 3 ) 适用条件 : 真空中的 点 电荷。 一 二 三 四 思考 有同学根据库仑定律表达式 F=k12 2得出当 r 0 时 F , 这个结论成立吗 ? 为什么 ? 提示 :不成立 ,因为当 r 0 时 ,两带电体已不能看成点电荷 ,库仑定律已不再成立。 探究 一 探究 二 探究三 探究一 对元电荷的理解 问题导引 到目前为止 , 科学发现电子、质子所带的电荷量最小 , 因此电子、质子就是元电荷 , 这种说法对吗 ? 电荷量能连续变化吗 ? 提示 :不对。 元电荷是最小的电荷量 ,是电荷量的单位 ,而不是带电粒子 ,没有电性之说。 电 7、荷量不能连续变化 ,这是因为电荷转移过程中 ,每次只能转移整数个电子 ,因此电荷量变化时 ,也只能是元电荷的整数倍 ,不是连续变化的。 探究 一 探究 二 探究三 名师精讲 1 . 元电荷是最小的电荷量 , 不是电荷 ; 质子、电子的电荷量与元电荷相同 ,但质子、电子电性的符号相反。 2 . 质子和电子的质量不同 , 质子的质量大于电子的质量 , 两者的比荷不同。 探究 一 探究 二 探究三 【例题 1 】 对元电荷的理解 , 下列说法正确的是 ( ) A. 元电荷就是电子 B. 元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量 C. 元电荷就是质子 D. 物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍 解 8、析 :元电荷是最小的带电单位 ,它不是带电体本身。 A 、 C 项错误。 元电荷的数值与 电子、质子带电荷量的绝对值相等 , B 项正确。 任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍 , D 项正确。 答案 : 题后反思 在此问题中 ,初学者往往认为元电荷是像电子、质子这样的电荷 ,因此 ,准确理解元电荷的概念是处理问题的关键。 探究 一 探究 二 探究三 探究二 对感应起电与电荷守恒定律的理解 问题导引 为什么只有导体才能发生感应起电现象 ? 为什么在感应起电的过程中要先把导体的远、近两端分开 , 再移走带电体 ? 该过程中是否创造了电荷 ? 提示 :因为只有导体中才存在大量的自由电荷 ;导体在感 9、应起电的过程中 ,在外界电荷的作用下近端因吸引 出现异种电荷 ,远端因排斥出现同种等量的电荷 ,如果先移走带电体 ,外界的影响消除后 ,近端和远端的电荷由于相互吸引而恢复电中性状态无法感应起电 ;该过程并没有创造电荷 ,只不过是电荷发生了转移 ,依然遵守电荷守恒定律。 探究 一 探究 二 探究三 名师精讲 1 . 三种起电方式 ( 1 ) 摩擦起电 , 是两种不同的物质组成的物体相互摩擦时 , 由于摩擦力做功 , 使一个物体中一些原子的电子获得了能量 , 挣脱了原子核的束缚 , 转移到了另一个物体上。 根据电荷守恒定律 , 从整体上看 : 一个物体失去电子 , 带正电 ; 另一个物体得到电子 , 10、 带负电。 ( 2 ) 感应起电 , 是由于带电体靠近导体时 , 导体内的自由电荷发生移动 ,向靠近带电体一端移动的电荷与带电体电性相反 , 而向远离带电体的一端移动的电荷与带电体电性相同 , 正电荷与负电荷电荷量相等 , 实际上是导体中电荷发生了重新分布 , 这说明电荷从导体的一部分转移到另一部分。 ( 3 ) 接触起电 , 是指带电体与导体接触时 , 电荷转移到这个导体上 , 实际上是发生了电荷的传递。 可见 , 无论哪种方式起电 , 都不是创造了电荷 , 其实质都是电荷发生了转移 , 都遵循电荷守恒定律。 探究 一 探究 二 探究三 2 . 对电荷守恒定律的进一步理解 ( 1 ) “ 总 11、量 ” 含义 : 指电荷的代数和。 ( 2 ) 起电过程中电荷变化 : 不论 哪一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 , 也就是说物体所带电荷重新分配。 ( 3 ) 守恒的广泛性 : 电荷守恒定律同能量守恒定律一样 , 是自然界中最基本的规律 , 任何电现象都不违背电荷守恒定律。 温馨提示 ( 1 ) 感应起电成功的关键在于先分开两物体 ( 或先断开接地线 ), 然后再移走带电物体。 ( 2 ) 两个完全相同的金属球 ,如果带同种电荷 ,接触后总电荷量平分 ,如果带异种电荷 ,先中和后平分 ,分开时两金属球带等量的同种电荷。 探究 一 探究 二 探究三 【例题 12、 2 】 甲物体与乙物体相互摩擦 , 没有其他物体参与电荷的交换 , 发现甲物体带了 9 . 6 10- 16C 的正电荷。 以下结论正确的是 ( ) A. 甲物体失去了 6 103个电子 B. 乙物体失去了 6 103个电子 C. 乙物体带 9 . 6 10- 16C 的负电荷 D. 乙物体带 9 . 6 10- 16C 的正电荷 解析 :根据摩擦起电的特点 ,甲物体带了 9 . 6 10- 16C 的正电荷 ,说明甲物体失去了 9 . 6 10- 16C 的负电荷 ,即失去了9 . 6 1 0- 16 60 1 0- 19C= 6 1 03个电子 ;由电荷守恒定律可知 ,乙物体得到了 6 1 13、 03个电子 ,带 9 . 6 1 0- 16C 的负电荷。 答案 : 题后反思 摩擦起电的实质是电子的转移 ,失去电子的物体带正电 ,得到电子的物体带负电 ,整个过程遵循电荷守恒定律。 探究 一 探究 二 探究三 探究三 对点电荷与库仑定律的理解 问题导引 现有一个半径为 20 带电圆盘 , 能否把它看作点电荷 ? 库仑定律能否用来计算任意带电体间相互作用的静电力 ? 提示 :不一定 ,能否把带电圆盘看作点电荷 ,不能只看大小 ,要视具体情况而定。 若考虑它与 10 m 远处的一个电子的作用力时 ,完全可以把它看作点电荷 ;若电子距圆盘只有 1 这一带电圆盘就相当于一个无限大的带电平面 ,因而 14、不能看作点电荷 ;不能 ,库仑定律是有适用条件的 ,只能用来计算真空中点电荷间相互作用的静电力。 探究 一 探究 二 探究三 名师精讲 1 . 能否应用库仑定律的关键是看带电体是否能看成点电荷 , 是否满足库仑定律的条件。 2 . 计算静电力的大小时 , 只代入 不代入正负号 , 当带电体是均匀带电球体时 , r 应为球心距。 3 . 判断静电力方向的关键是判断两带电体的电性 , 库仑力一定作用在两者连线上 , 同种电荷间相互排斥 , 异种电荷间相互吸引。 温馨提示 “ 点电荷与元电荷的区别 ” 元电荷是电子或者质子所带电荷量的绝对值 ,就是 1 . 6 1 0- 19C 的电荷量 ; 而点电 15、荷是理想化模型 ,可与力学中的质点类比。 例如 : 质子所带的电荷量是元电荷 ,但是质子不一定可以看成点电荷。 探究 一 探究 二 探究三 【例题 3 】 真空中有甲、乙两个点电荷 , 相距为 r , 它们间的静电力为 F。 若甲的电荷量变为原来的 2 倍 , 乙的电荷量变为原来的13, 距离变为 2 r , 则它们之间的静电力变为 ( ) A 8B .6C 3D 3解析 :根据题目给出的条件 :真空、点电荷 ,符合库仑定律条件 ,由库仑定律公式 F=k122得 : 当 Q 甲 = 2 Q 甲 , Q 乙 =13Q 乙 , r = 2 r 时 , F =甲13乙4 2=16甲 乙2=16F。 答案 : B 探究 一 探究 二 探究三 题后反思 本题考查了库仑定律的基本应用。 在解答该类问题时 ,应注意哪些。