第1節(jié)靜電現(xiàn)象及其微觀解釋

【教學目的】

(1)掌握兩種電荷，了解摩擦起電和感應起電，定性了解自然界僅有的兩種電

荷間的作用特點

(2)了解靜電現(xiàn)象及其在生產(chǎn)和生活中的運用

(3)了解電荷守恒規(guī)律。能用原子結(jié)構(gòu)和電荷守恒規(guī)律解釋靜電現(xiàn)象

【教學重點】

感應起電的方法和原理/電荷守恒定律

【教學難點】

感應起電的原理——運用電場有關(guān)知識，分析、推理出實驗現(xiàn)象的成因

【教學媒體】

1.實驗器材：有機玻璃棒、絲綢、碎紙片、毛皮、橡膠棒、驗電器、AB筒，

摩擦起電機

2.課件：視頻——靜電使長發(fā)飄起來；文檔——人身靜電高達七八千伏【來源：

《新民晚報》】

【教學安排】

【新課導入】

演示摩擦起電機的人造閃電(激發(fā)學生的興趣)，讓學生分析原因。這是一

種靜電現(xiàn)象，我們不少同學覺得電既神秘又危險，對電存在很多錯誤的認識，甚

至覺得帶電就不能碰。其實不然，播放視頻——靜電使長發(fā)飄起來。反之在某

節(jié)目中主持人說電流電死人大約要1A左右，其實只要幾個mA就能電死人了。

所以作為現(xiàn)代生活在電器時代的我們更要好好學習電學。因為這不僅是常識，還

是生存的能力。

人類從很早就認識了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象，例如我國在戰(zhàn)國末期就發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦

有吸引鐵的現(xiàn)象。在東漢初年就有帶電的琥珀吸引輕小物體的文字記載，但是人

類對電磁現(xiàn)象的系統(tǒng)研究卻是在歐洲文藝復興之后才逐漸開展起來的，到十九世

紀才建立了完整的電磁理論。

電磁學及其應用對人類的影響十分巨大，在電磁學研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電能生

產(chǎn)和利用，是歷史上的一次技術(shù)革命，是人類改造世界能力的飛躍，打開了電氣

化時代的大門。

工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、通訊、國防、科學研究和日常生活都離不開電。在當前

出現(xiàn)的新技術(shù)中，起帶頭作用的是在電磁學研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來的微電子技術(shù)和

電子計算機。它們被廣泛應用于各種新技術(shù)領(lǐng)域，給人們的生產(chǎn)和生活帶來了深

刻的變化。為了正確地利用電，就必須懂得電的知識。在初中我們學過一些電的

知識，現(xiàn)在再進一步較深入地學習。

【新課內(nèi)容】

（二）研究兩種電荷及摩擦起電的成因（主要是回顧初中的知識）

1.實驗一：用橡膠棒與毛皮摩擦后，放于碎紙片附近觀察橡膠棒吸引碎紙片情

況。

提問一：為什么橡膠棒會吸引碎紙片？

答：橡膠棒與絲綢摩擦后就帶電了，帶電物體會吸引輕小物體。

若將橡膠棒摩擦過的毛皮靠近碎紙片，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

答：毛皮帶上正電，也會吸引輕小物體。

教師用實驗驗證學生的判斷。

提問二：注意觀察帶電橡膠棒吸引碎紙片情況，會發(fā)現(xiàn)被橡膠棒吸起的紙片中，

較大的紙片先落下來，這是為什么？

答：帶電體在空氣中不斷放電，使它帶電量不斷減少，因而吸引輕小物體的力也

相應減小，所以較大紙片先落下來。

師：在初中的學習中，我們已經(jīng)知道，自然界存在兩種電荷，叫做正電荷與負電

荷。用毛皮摩擦橡膠棒，用絲綢摩擦有機坡璃棒后，橡膠棒帶負電，毛皮帶正電,

有機玻璃棒帶正電，絲綢帶負電。物體帶電后，能吸引輕小物體，而且?guī)щ娫蕉啵?/p>

吸引力就越大，這種摩擦起電是怎么形成的呢？

答物體是由帶正電的原子核和核外電子構(gòu)成的。摩擦使物體中的正負電荷分開。

（不帶電物體，正負電荷等量）失去一些電子的物體帶正電。得到一些電子的物

體帶負電。

師：對，我們可以看到這又是一個守恒的過程。即：電荷守恒：電荷不能創(chuàng)造，

不能消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部

分。反之，如果正電荷和負電荷相接觸呢？

答：會中和。電量消失。

師：很好，中和就是等量異種電荷相互抵消的現(xiàn)象。

師：電子帶有最小的負電荷，質(zhì)子帶有最小的正電荷，它們電量的絕對值相等，

一個電子電量

e=1.6xl0-i9Co任何帶電物體所帶電量要么等于電子（或質(zhì)子）電量，要么是

它們的整數(shù)倍，因此，把

1.6xlO19C稱為基元電荷。

板書：

一、電荷與電量

1、自然界只存在兩種電荷，叫做正電荷與負電荷。

2、電荷守恒：電荷不能創(chuàng)造，不能消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，

或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。

3、電荷的多少叫電量，電量的單位是庫侖。帶電體的電量q=Ne（N為整數(shù)）,

e=1.6xl0-19c稱為基元電荷。

（三）研究兩種電荷間的相互作用及接觸起電。

提問三：除了吸引輕小物體外，還可以用什么方法來檢驗物體是否帶電？

答：用驗電器。將待檢驗物體接觸驗電器的金屬球，若驗電器的金屬箔片張開,

就說明物體帶電。

師：為什么帶電物體會使下方的金屬箔片張開呢？

答：兩箔片帶上了與接觸物體同種的電荷，電荷間作用的規(guī)律是同種電荷相斥,

異種電荷相吸。因而兩箔片互相排斥。

師兩箔片為什么會帶上與接觸物體同種的電荷？能解釋一

答：驗電器的金屬球與箔片都是金屬，金屬具有大量自由電

子，帶負電的物體接觸金屬球時，多余的電子彼此排斥，跑到了離金屬球與箔片

的表面上。而帶正電的物體缺少電子，箔片上的電子將過來補充，導致箔片上也

缺電子而帶正電。

師：所以用接觸的辦法得到的是與原物體同種的電荷。大家也可以用這樣的方法

來解釋中和的現(xiàn)象。如果兩個一模一樣的金屬物質(zhì)相接觸，它們的電荷就要平均

分配到兩個物體上去，即（式中q含正負號1

例1：兩個完全一樣的絕緣金屬球，A帶電量Q,B帶電量-2Q,將AB相觸后

分開，AB分別帶多少電量？（都是-Q/2）

例2:有三個完全一樣的絕緣金屬球，A帶電量QzBC均不帶電，怎樣能使B

帶上3Q/8的電量？（先AC碰，然后BC碰，再AB碰）

板書：

二、電荷的相互作用：同種電荷相斥，異種電荷相吸。

三、起電方式：①摩擦起電②接觸起電③感應起電

（四）研究靜電感應現(xiàn)象和感應起電

提問：不用接觸，能否用一個帶電體A使另一個原本不帶電的物體B帶上電荷

呢？

實驗方法一：使A帶電，B、C端將出現(xiàn)感應電荷，把B、C分開，各自出現(xiàn)凈

電荷，從而帶電。

操作：利用起電機使絕緣金屬球帶電，從而產(chǎn)生電場，把感應電機靠近A擺放,

且接觸良好。

將不帶電驗電球A先與B接觸，再與驗電器金屬球D接觸，如此反復，可見D

金屬箔張開。同樣，可讓A與C接觸，再與E接觸，反復幾次，可見E金屬箔

也張開。

由此可知B、C兩端帶電。

此時，若將A上電荷放掉，讓A與（:接觸后與D0（r-rf

接觸，反復幾次，可見D金屬箔張角變小，可見B、工JLTffiffi

C兩端電荷異號。

板書并解釋：

四、靜電感應

（1）什么叫靜電感應：將不帶電的導體靠近帶電體時，其自

由電荷發(fā)生帶電體電荷的作用下，發(fā)生定向移動，從而重新?c\

分布，在其表面不同部分出現(xiàn)了正、負電荷的現(xiàn)象。

分析實驗：可根據(jù)同性相斥、異性相吸，指出本實驗中距A近端（B端）有與A

異號的電荷，距A遠端（C端）電荷與A同號。播放課件——靜電感應現(xiàn)象的

微觀解釋

實驗方法二：如圖所示,A帶正電，若感應電機C端接地，問B、C端各帶什么

電荷？（B端帶負電荷，C端無凈電荷）

若此時斷開C與地的連線，B、C端帶什么電荷？（B端負電荷，C端無電荷）

整個導體凈余什么電荷？（負電荷）

若B端接地，整個導體凈余什么電荷？（負電荷）

教師實驗演示。（接地可用手接觸來代替）

歸納過程：①將不帶電導體B靠近帶電體A;②用手輕觸B（隨便哪一端）；③

將手移開；④挪開A;⑤B上帶與A相反的電荷。

注意：操作順序不能反。關(guān)于手指觸碰哪一端的問題，可參考學習手冊P3/例

例：學習手冊P4/4:驗電器早已帶正電，現(xiàn)將一導體球移近驗電器的小球，但

不接觸，在移動過程中箔片張角減小，則：（D）（可能帶負電，也可能不帶電）

A球P一定帶正電B球P一定帶負電C球P一定不帶電D球P可

能不帶電

例：利用靜電感應的知識解釋帶電體為什么會吸引輕小物體？（提示：電荷

作用力的大小還與遠近有關(guān)，越近作用力越大。）

（五）靜電的防護與利用（自學為主，課上閱讀歸納）

1.利用

1）吸附功能；可用于除塵、噴涂等

2）殺菌功能：處理種子，處理水，

3）放電產(chǎn)生臭氧：強氧化劑，可殺菌

2.防止危害——放電導致火花，電擊等危害

預防方法一盡快導走靜電（利用金屬或潮濕的空氣導電）

——a射線照射，使空氣電離導電

【課后作業(yè)】

書P8/4、5

《教材全練》P1-2

【課后反思】

第一章第二節(jié)靜電力庫侖定律（2課時）

【教學目的】

（1）知道點電荷，體會科學研究中的理想模型方法。

（2）了解兩種電荷間的作用規(guī)律，掌握庫侖定律的內(nèi)容及其應用。

【教學重點】

掌握真空中點電荷間作用力大小的計算及方向的判定——庫侖定律

【教學難點】

真空中點電荷間作用力為一對相互作用力，遵從牛頓第三定律

【教學媒體】

1、演示實驗：有機玻璃棒、絲綢、碎紙片、毛皮、橡膠棒、鋁箔包好的草球、

表面光滑潔凈的絕緣導體、絕緣性好的絲線、絕緣性好的支架、鐵架臺。

2、課件：庫侖扭秤實驗模擬動畫。

【教學安排】

【新課導入】

從上節(jié)課我們學習到同種電荷相吸引，異種電荷相排斥，這種靜電荷之間的

相互作用叫做靜電力。力有大小、方向和作用點三要素，我們今天就來具體學習

一下靜電力的特點。

【新課內(nèi)容】

1.靜電力的三要素的探究/點電荷模型

（1）靜電力的作用點——作用在電荷上，如果電荷相對于

物體不能自由移動，則所有電荷受力的合力就是帶電體的受火一‘圖1

力（可視為作用在物體的電荷中心上，怎么找電荷的中心呢？——

如果形狀規(guī)則的物體所帶電荷又是均勻分布的話，電荷中心可看作

在物體的幾何中心上。如：右圖1為一均勻帶電的環(huán)性物體，其電

荷可看集中在圓心處）

（2）靜電力的方向——沿著兩電荷的連線。

（3）靜電力的大?。姾葾對B與B對A的力等大反向，與所帶電

荷多少無關(guān)）

i.猜想：可能與哪些因素有關(guān)，說出猜測的理由？（與電荷所

帶電量有關(guān)，電量越大，力越大，理由——放電導致電量減

小后，驗電器的金箔張角減小說明斥力減?。灰才c電荷間的

距離有關(guān)，帶電物體靠近時才能吸引輕小物體，離的遠時吸

不起來）

ii.定性實驗：TTF

如圖2,先把表面光滑潔凈的絕緣導體放在A處，然RP,P2p

后把鋁箔包好的草球系在絲線下，分別用絲綢摩擦過的圖2

玻璃棒給導體和草球帶上正電，把草球先后掛在Pl、P2、P3的位置,

帶電小球受到A的作用力的大小可以通過絲線對豎直方向的偏角大

小顯示出來。觀察實驗發(fā)現(xiàn)帶電小球在Pl、P2、P3各點受到的A的

作用力依次減小；再增大絲線下端帶電小球的電量，觀察實驗發(fā)現(xiàn),

在同一彳立置小球受到的A的作用力增大了。

教師總結(jié)：該實驗說明了電荷之間的相互作用力大小與電量的大

小、電荷間距離的大小有關(guān)，電量越大，距離越近，作用力就越大；

反之電量越小，距離越遠，作用力就越小。作用力的方向，可用同種

電荷相斥，異種電荷相吸的規(guī)律確定。教師補充說明，考慮到帶電體

的受力是所帶電荷受力的合力的問題這個靜電力大小其實還會與物

體的體積、形狀、電荷分布有關(guān)。因此，我們今天只研究一個簡化的

模型——點電荷。（回顧：質(zhì)點的概念，當物體的形狀與兩物體間

的距離相比可以忽略的時候，可以忽略物體的形狀和大小，將物體看

做質(zhì)點。）

板書：1、當帶電體的尺寸與它們之間的距離相比可以忽略的時

候，可以將帶電體看作點電荷。

什么是點電荷？簡而言之，帶電的質(zhì)點就是點電荷。點電荷的電量、

位置可以準確地確定下來。正像質(zhì)點是理想的模型一樣，點電荷也是理

想化模型。真正的點電荷是不存在的，但是，如果帶電體間的距離比它

們的大小大得多，以致帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽

略不計時，這樣的帶電體就可以看成點電荷。均勻帶電球體或均勻帶電

球殼也可看成一個處于該球球心，帶電量與該球相同的點電荷。

iii.如何設(shè)計實驗來尋找關(guān)系式？（方法一控制變量）

先要保持帶電物體的電荷大小不變，改變其距離，探究靜電力與距離

的關(guān)系，然后再保持兩物體間距不變，改變電量，探究靜電力與電量大

小的關(guān)系。

問題1——如何測量靜電力的大?。浚蓞⒖记懊娑ㄐ詫嶒灥姆椒?，

將帶電體用細絲線吊起來，就可從偏角的大小和重力的大小計算出電場

力的大小。）

問題2——如何改變電量？（可反復用與A完全相同的不帶電金屬球

來接觸A，使A的電量不斷減為原來的1/2,1/4……。

iv.庫侖扭秤實驗：（參考人教社的課本內(nèi)容）

我國東漢時期就發(fā)現(xiàn)了電荷并已定性掌握了電荷間的相互作用的規(guī)

律。而進一步將電荷間作用的規(guī)律具體化、數(shù)量化的工作，則是兩千年

之后的法國物理學家?guī)靵觯镁_實驗研究了靜止的點電荷間的相互

作用力。于1785年發(fā)現(xiàn)了后來用他的名字命名的庫侖定律。

試參照卡文笛許扭秤，說出庫侖扭秤的實驗原理。

2.庫侖定律

(1)庫侖定律的內(nèi)容和意義：

庫侖實驗的結(jié)果是：在真空中兩個電荷間作用力跟它們的電量的乘

積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線

上,這就是庫侖定律。若兩個點電荷qi,q2靜止于真空中，距離為r,

如圖3所示,則qi受到q2的作用力F12為

板書：2、庫侖定律

大小,『第■」電力)

方向：在兩個點電荷連線上，同性相斥，異性相吸。

q2受到qi的作用力F21與F"互為作用力與%r中

反作用力，它們大小相等，方向相反，統(tǒng)稱靜圖3

電力，又叫庫侖力。

若點電荷不是靜止的，而是存在相對運動，那么它們之間的作用力除

了仍存在靜電力之外，還存在相互作用的磁場力。關(guān)于磁場力的知識，

今后將會學到。

(2)庫侖定律適用于真空中兩個點電荷之間的相互作用力。

板書：(2)庫侖定律的適用條件：真空中，兩個點電荷之間的相互

作用。

當帶電體大小和它們之間的距離相比可以忽略時，可理解為帶電體只為

一點，電荷集中于該點,,/?即為兩個帶電體之間距離。這時可用庫侖定率。

當帶電體是均勻帶電的球體時也可使用庫侖定律,r可視為球心連線距離。

不均勻就不能使用。

當帶電體大小與它們距離相比不可忽略時，電荷不能視為集中一點，廠

不能確定，不適用庫侖定律。這時要求兩帶電體間的相互作用，就要用到力

的合成的辦法。

例1：手冊P9/3:半徑為R的兩個較大金屬球放在絕緣桌面上，若兩球都

帶等量同種電荷Q時相互之間的靜電力為Fi，兩球帶等量異種電荷Q和-Q

時相互作用的靜電力為F2,則比較Fi和F2的大小為：FiJF2。

（3）式中的/曷E常重要的物理常數(shù)，叫做靜電力恒量,數(shù)值為

板書：（3）K=9*lG>Nm，C2,

這個大小是用實驗方法確定的。其單位是由公式中的月a/■的單位確定

的，使用庫侖定律計算時，各物理量的單位必須是:F:N、Q:C、r:ma

如果兩個1C的點電荷在真空中相距1m時產(chǎn)生的庫侖力是9xlO，N（大約一

百萬噸的物體的重）。（可見，一方面庫侖是很大的單位，梳子和頭發(fā)摩擦

的帶電量只有不到106C,但云層閃電前的電量可達幾百庫侖，另一方面也

說明靜電力比引力強大的多。）

（4）公式計算時不要代入電量的符號，因為計算出的正負只能代表靜電

力是吸引還是排斥，而不能揭示力的真正方向。而且公式/="丁，尸是

Qz對Qz的作用力，也是Q2對Qz的作用力的大小，是一對作用力和反作

用力，即大小相等方向相反。不能理解為QFQ2,受的力也不等。

例2:已知點電荷/電量是8點電荷的2倍，則/對8作用力大小跟8對

力作用力的比值為（C）

A.2:lB.l:2C.l:lD.不一定

例3:兩個質(zhì)量都是m的小球，都用細線拴在同一點，兩細線長度相等，

兩球都帶上正電荷，但甲球電量比乙球多，平衡時兩細線分別與豎直方

向夾角為也和02,則二者相比，6102。(答：=)

(5)庫侖力也稱為靜電力，它具有力的共性。它與高一時學過的重力，

彈力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性質(zhì)，它是矢量，合成分解時遵

從平行四邊形法則，與其它的力平衡，使物體發(fā)生形變，產(chǎn)生加速度。

3.庫侖定律與萬有引力定律的比較：

庫侖定律是電磁學的基本定律之一。它的建立既是實驗經(jīng)驗的總結(jié)，也

是理論研究的成果。特別是力學中引力理論的發(fā)展，為靜電學和靜磁學提供

了理論武器，使電磁學少走了許多彎路，直接形成了嚴密的定量規(guī)律。但是

如果不是先有萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，單靠實驗具體數(shù)據(jù)的積累，不知要到何

年才能得到嚴格的庫侖定律的表達式。實際上，整個靜電學的發(fā)展，都是在

借鑒和利用引力理論的已有成果的基礎(chǔ)上取得的。

我們將從下表中來系統(tǒng)的認識這兩大定律的關(guān)系，增強我們對這兩大定

律的認識與記憶,以便我們在今后的學習當中更好的運用。

萬有引力庫侖力

公式22

F=Gmim2/rF=Aqiq2/r

產(chǎn)生原因只要有質(zhì)量就有引力，因存在于電荷間，不光有吸引也可

此稱為萬有引力能有排斥

相互作用吸引力與它們質(zhì)量積成正庫侖力與它們的電量積成正比

比

相似遵從牛頓第三定律

與距離的關(guān)系為平方反比

4.庫侖定律的應用

例4:兩個完全相同的均勻帶電小球，分別帶電量qi=2C正電荷,q2=4C

負電荷，在真空中相距為r且靜止，相互作用的靜電力為F。

（1）今將qi、q2、r都加倍，相互作用力如何變？（作用力不變）

（2）只改變兩電荷電性，相互作用力如何變？（作用力不變）

（3）只將r增大4倍,相互作用力如何變？（作用力變?yōu)镕/25,

方向不變。）

（4）將兩個小球接觸一下后，仍放回原處，相互作用力如何變？（接

觸后電量先中和，后多余電量等分，作用力大小變?yōu)镕/8,方向由原來

的吸引變?yōu)橥瞥猓?/p>

（5）接上題，為使接觸后，靜電力大小不變應如何放置兩球？（將

帶電體間距離變?yōu)?般）0方一

例5:如圖所示,把質(zhì)量為0.2克的帶電小球A用絲線吊起，若丁.

將帶電量為4X10-8C的小球6靠近它，當兩小球在同一高度時且相

距3cm,絲線與豎直方向夾角為45。,此時小球8受到庫侖力F=。小

球A帶的電量qA=.

解析：根據(jù)題給的條件，可知小球A處于平衡狀態(tài)，分析小y

球/受力情況如下圖所示。小球重力加夕絲線拉力廠和小球8pl!

W?

對小球/的靜電力F的合力為零。（物體的平衡條件是關(guān)鍵）

F=mgtan45^=2xlO"3N

qA'qB

2

題中小球/,8都視為點電荷，它們之間相互吸引，其作用力大小

.J寫…瑞懸8c

小球B受到庫侖力與小球/受到庫侖力為作用力和反作用力，所以小球B

受到的庫侖力大小為2X10-3/VO小球/與小球8相互吸引，8帶正電，小球/

帶負電，所以0=-0.5x10-867負號不可缺少）

例6:兩個正電荷％與q2電量都是3C,靜止.*?—一嬴

于真空中，相距r=2m。圖-

(1)在它們的連線AB的中點。放入正電荷Q,求Q受的靜電力。

(2)在0點放入負電荷Q,求Q受的靜電力。((1)(2)題電荷

Q受力為零。)

(3)在連線上A點的左側(cè)C點放上負點電荷q?,q3=lC且AC=lm,

求口3所受靜電力。

解當一個點電荷受到幾個點電荷的靜電力作用時，可用力的獨立

性原理求解，即用庫侖定律計算每一個電荷的作用力，就像其他電荷不

存在一樣，再求各力的矢量和。

(3)q?受引力%與引力%,方向均向右，合力為

W

Tj-FM++-3XIONA6尸一描

例7:如上圖所示，等邊三角形ABC,邊長為L,在頂點46處有等

量異性點電荷QA,QB,,QA=+Q,QB=-Q,求在頂點。處的點電荷Qc所受的

靜電力。

解析：分析Qc受幾個力，確定各力大小和方向。

因QB的存在Q/對Qu的作用力，還遵守庫侖定律嗎？

Qc題目中沒有交待電性，解答時就需考慮兩種情況，即念A

為正電，Qu為負電。/\y

當Qc為正電時，受力情況如中圖所示，QA.Qs對Qc的作

用力大小和方向都不因其它電荷的存在而改變，仍然遵守庫侖定律的規(guī)律。

F=KQAQ(：

Q對Qu作用力：*-d,同性電荷相斥。Qs對Qc作用力：

七="丁，異性電荷相吸。:QA=QB=Q.-.FA=FB

根據(jù)平行四邊形法則，Qc受的力勺即為FA、8的合力，根據(jù)

幾何知識可知，Qc受力的大小，F(xiàn)I=FA二FBJ弟,方向為平行\(zhòng)

力8連線向右。

當Qc為負電時，如圖3所示。巴=埠方向平行連線向左。

從本題解答可知：（1）靜電力合成分解時遵守平行四邊形法則。（2）題中不

交待電性時，需根據(jù)題給的條件判斷其電性，若不能判斷電性，應按兩種情況

處理。（3）求靜電力時要計算其大小還要回答力的方向。

例8:相距為L的點電荷48的帶電量分為+4Q和A--B

-Q,要引進第三個點電荷U,使三個點電荷在庫侖力作用下都能處于平衡狀態(tài)，

試求。電荷的電量和放置的位置？

解析：如圖所示，首先分析點電荷U可能放置的位置，三個點電荷都處于

平衡，彼此之間作用力必須在一條直線上，U只能在決定的直線上，不能

在直線之外。而可能的區(qū)域有3個，一是間/與8帶異性電荷互相吸引，

。電荷必須與48均產(chǎn)生推斥力，這不可能。二是在BA連線的延長線上，

此時C離A近，A帶電荷又多，不能同時使A、B處于平衡。三是AB延長線,

放8的右側(cè)能滿足48同時處于平衡，。同時也平衡。

設(shè)：點電孽％臚的融理巨離8為x,帶電荷為g,則

(L+x)2I?（力處于平衡）

丁（8處于平衡）

解方程：q=4Q,x=L

本題的解答過程，要求學生能熟練使用庫侖定律，物體的平衡條件。同時要求學

生有比較強的分析問題，解決問題的能力。

【課堂練習】

庫侖定律的應用

【課后作業(yè)】

1、第一課時：完成點電荷概念、庫侖定律的教學，熟悉公式，初步應用定

律結(jié)合平衡條件解題

課本P14-12.3、，教材全練P3-4

2、第二課時：鞏固庫侖定律，會用疊加解靜電力的合成，進一步應用力學

知識與定律綜合解題

課本P144、5,教材全練P5-6

【課后反思】

第一章第三節(jié)電場及其描述（2課時）

【教學目的】

1、了解電場，了解場是一種物質(zhì)?場和實物是物質(zhì)存在的不同形式.電場存在于

電荷周圍，電荷通過電場這種物質(zhì)間接對另一電荷施加靜電力的作用.

2、理解電場強度，會計算電場強度.理解其矢量性與疊加性，但不要求作復雜的

疊加運算.

3、知道電場線的物理意義.會用電場線描述電場的強弱和方向,了解點電荷電

場和勻強電場等幾種電場線的分布特征.

【教學重點】

理解電場強度，會計算電場強度.理解其矢量性與疊加性，但不要求作復雜的

疊加運算.知道電場線的物理意義.會用電場線描述電場的強弱和方向，了解點電

荷電場和勻強電場等幾種電場線的分布特征

【教學難點】

了解電場，了解場是一種物質(zhì)?場和實物是物質(zhì)存在的不同形式.電場存在于

電荷周圍，電荷通過電場這種物質(zhì)間接對另一電荷施加靜電力的作用

【教學媒體】

實驗器材：有水龍頭的實驗室.梳子.絲綢.玻璃棒.帶絕緣座的金屬球.絕緣

細線.鐵架臺.帶電小球

課件：視頻——模擬電場線實驗，《揭密》片段，F(xiàn)LASH課件——模擬電

場線

【教學安排】

【新課導入】

利用視頻_《揭密》中"大師"遠處"發(fā)功”推動桌面上裝水的搪瓷臉盆，

實際上是桌下的人用強磁鐵"吸引搪瓷（里面是鐵）運動.教師聲稱自己也

會發(fā)功，（演示實驗）用梳過頭的梳子吸引細小水流_請學生來揭密.導出電

荷之間的作用力與磁體之間的作用力都可以不通過接觸產(chǎn)生.因此施力體比

較隱蔽，常被魔術(shù)師借用，甚至被騙子利用，我們對這些看起來似乎是不可

思議的現(xiàn)象，首先要用科學的方法去分析，要仔細觀察思考，不被騙.

彈力和摩擦力都需要直接接觸.而重力（萬有引力）則和電荷之間的作用

力與磁體之間的作用力一樣，都可以不通過接觸產(chǎn)生.這種作用力是怎么從一

個物體到另一個物體的呢？這在歷史上有過長期的爭論：一種觀點認為這種作

用力是超距作用，從一個物體到另一個物體是直接的不需要介質(zhì)也不需要時

間，這種方式可以表示為：電荷o電荷；另一種觀點以在19世紀30年代法拉

第為代表，認為這些力是通過一種叫"場”的媒介傳遞的.帶電體或磁體周圍

產(chǎn)生了一種由電或磁產(chǎn)生的物質(zhì)，法拉第把它們稱為電場和磁場，（地球周圍

則形成引力場），場則對放入其中的某些物體（如電場對放入場中的電荷）產(chǎn)

生作用力.這種作用方式可以表示為：電荷。電場。電荷；；好比是漁民撒

開漁網(wǎng)，撞入網(wǎng)中的魚就“中招"了.

【新課內(nèi)容】

1.場是真實存在的：

教師提問：如何判斷超距作用和場這兩種觀點誰正確？

（學生討論）如果超距作用是正確的，則這種電荷間的作用力與中間介質(zhì)

無關(guān)，且不需要時間.

教師指出：實際上法拉第通過實驗發(fā)現(xiàn)電荷間的作用力與中間介質(zhì)有關(guān),

不同的介質(zhì)作用力不同.現(xiàn)代物理學還發(fā)現(xiàn)這種作用力從一個物體到另一個

物體需要時間，這都證明了場的存在."場"雖然不象實物，它看不見，摸

不著，但是客觀存在的.在后來的許多物理學家的研究下，發(fā)現(xiàn)場也與實物

一樣有質(zhì)量和能量.電荷周圍有電場，磁體周圍有磁場，物體周圍有引力場.因

此我們現(xiàn)在學習電場的研究方法可以推廣到磁場和引力場的研究中.

場已被證明是一種客觀存在的物質(zhì)形態(tài)，電視臺和無線電廣播電臺就是靠

激發(fā)電磁場的方式發(fā)送各種節(jié)目信號的。雖然電磁場"看不見""摸不著"，

但是我們卻可以在遠離發(fā)射塔的地方，用電視機和收音機接受到它們發(fā)送的

節(jié)目信號，這就是電磁場客觀存在的很好例證。本節(jié)課我們就來學習描述電

場的重要概念。

2.電場力的概念以及利用電場力檢測電場的存在。

提問：我們怎樣研究電場呢？比如：怎么知道某一空間（老師的講臺上）

是否存在電場？

討論：方法一：檢查周圍是否有形成電場的電荷？

方法二：電場能夠?qū)μ幱趫鲋械碾姾墒┘恿Φ淖饔谩?；'I

圖1

可利用電荷檢驗其是否受電場給的力來檢查電場的存

在。（如圖1）拿一個帶電體放入這個區(qū)間，看它是否受力產(chǎn)生狀態(tài)

變化.

哪種方法更好呢？

通過討論提出：由于帶電體能吸引輕小物體，所以最好用來檢驗的帶電體

本身電量較小，我們稱這種帶電體為檢驗電荷或試探電荷。(演示實驗:用試探

電荷檢驗電場是否存在。如圖1所示，使有絕緣支柱的大金屬球帶電作為場

源電荷，使絲線吊著的小鋁箔球帶少量電荷，用它代替檢驗電荷qo)

教師指出：這種力稱為電場力.它與原來說的靜電力、庫侖力是一回事。

原來我們說電荷qi對電荷q2產(chǎn)生靜電力(或說庫侖力)，現(xiàn)在應該怎么說？

回答：電荷qi產(chǎn)生電場，這個電場對電荷q2產(chǎn)生作用力。

電場對放入其中的帶電體能產(chǎn)生電場力，這是電場的基本，性質(zhì)之一。所

以我們可以選擇一個帶電量很小、線度也很小的試探電荷q，分別放入帶電體

Q所產(chǎn)生的電場中的不同位置,觀察檢驗電荷q受到的電場力有何特點。

3.電場強度

(1)實驗探究場強的定義：

實驗一教師有意將試探電荷緩慢地移過不同位置.

引導學生仔細觀察絲線的傾斜方向。圖2

現(xiàn)象：鋁箔球在電場中不同方位均有偏轉(zhuǎn)，說明此地都有電場，但絲

線傾斜的方向不同。說明不同位置電場力不同。

實驗二：鋁箔球逐漸遠離場源，注意觀察絲線偏離豎直方向的角度。

現(xiàn)象：偏角逐漸減小。

問：由這兩個實驗我們能得到什么結(jié)論？

學生答后教師歸納：以上兩個實驗表明，在電場中不同點，電場對檢

驗電荷施加的電場力的大小和方向一般是不同的。比如在A點電場對

電荷施加方向向右的作用力，在D點電場對電荷施加方向向左的作用

力，在A點電場對電荷的作用力大，在B點電場對電荷施加的作用力

小。

提問：形成這一不同的原因在于施力的電場呢還是在于受力的電荷？

（學生討論并說明理由）

教師歸納：由于試探電荷自身沒有變化，所以我們說這是不同處的電場

對電荷施加電場力的能力不同，哪里的電場比較強呢?怎么說明？

討論：用檢驗電荷受到的電場力，行嗎?（學生討論一估計多數(shù)學生

會說可以，電場力大的說明電場強，教師保留問題，繼續(xù)實驗三）

實驗三：把鋁箔球放在電場中同一位置，減小它的帶電量，注意觀察絲線的

偏角。

學生總結(jié)實驗結(jié)論——在電場中同一點，檢驗電荷所受電場力隨它所帶

電量的減小而減小，所以，電場力不能用于描述電場。

教師歸納：要描述電場，需要找一個與檢驗電荷的電量無關(guān)而只由電場

決定的物理量。電場對電荷的作用力與電場的性質(zhì)和試探電荷都有關(guān).

那我們用什么描述電場呢？如果不同試探電荷放在不同電場中受力，又

怎么比較電場的強弱呢？

學生討論（教師可提示類比功率或速度大小的比較）

教師：如果我們能夠做更精確的實驗，就會發(fā)現(xiàn)：在電場中同一點，

電場力不僅隨檢驗電荷的電量的減小而減小，隨電場力的增大而增

大，而且跟檢驗電荷的電量之間存在定量關(guān)系。比如：在A點有

區(qū)=/=...=喳=定值1；在晾有空=/=...=喧=定值2

q2夕nqq2qnq

在電場中同一點，比值F/q是一個與檢驗電荷和電場力無關(guān)的量，

而在電場中不同點，比值一般不同，因而比值反映電場的性質(zhì)。所以我

們可以用它來描述電場，并把它定義為電場強度。

（2）電場強度

i定義：放入電場中某點的電荷受到的電場力與它電量的比值，叫

這一點的電場強度，簡稱場強。

ii符號：E

iii定義公式：E=￡；公式表明電場中某點的場強在數(shù)值上等于單

q

位電荷在該點受到的電場力。其中F為試探電荷q在場中某點受到

的電場力，E為該點場強。注意，電場E不是電荷q產(chǎn)生的，所以

E的大小與q無關(guān)。因此不能說E與q成反比，與F成正比。

iv單位：N/C

v規(guī)定電場中某點場強的方向為正電荷在該點受到的電場力的方

向。所以場強是矢量。

一般電場中不同點，場強的大小及方向不同，場強大的地方，電場強，

場強小的地方，電場弱，通常我們也把場強的大小和方向叫做電場的

強弱和方向。

由于我們是從一般電場出發(fā)引入場強的定義的，所以E=￡適用于一

q

切電場。.圖3

例1:如圖3所示是某區(qū)域的電場線圖，A、B、C是電場/二上工

中的三點。

a）說明哪點的場強最大？

b）標出A、B、C三點的場強方向。

c）若在C點放一負電荷，標出負電荷受到的電場力的方向。

答案略。

（3）真空中點電荷電場的場強

下面我們以一個特殊的電場——真空中點電荷產(chǎn)生的電場為例，分

析場強的物理意義。

例2:在真空中A點有一正點電荷Q=2.0xl0-4c,把試探圖4

9-------2——-E

I-~~I

點電荷q=2.OxlO-5c的負電荷置于B點，它們相距r=2m，如圖所示。求：（1）

q受的電場力；（2）q所在點的電場強度；（3）只將q點電荷換成q/=4.0xl（）-5c

的正電荷，再求q/受力和B點的場強；（4）將受力電荷拿走，再求B點場強。

*（5）若將Q拿走呢？答案略。

解析:在點電荷魂成的電場中，距gj處放入點電荷q,q受的電場

力即庫侖力八*等，根據(jù)場強定義或該處場強為八:邛（可取任意

Q

值），因此E=即為點電荷在真空中場強公式，其中。為場源電量,r

為某點到場源的距離。A為靜電常數(shù)。+殘力方向即為該點場強方向（如

圖所示1若把+q換成-q,所受電場力方向正與場強方向相反，但仍與

圖中相同，說明場強不以電荷和力為轉(zhuǎn)移。即正電荷場強向外，負電荷

場強向內(nèi)，離場源電荷越遠，場強越小。

幾點注意：

i八長廣是適用于點電荷在真空中的電場，但是決定式；而八彳適

用各種電場，是定義式，而非決定式.場強的大小式撿

cr'掰

電荷的有無、電量、電性沒有關(guān)系。

0/圖5\

圖2\

ii場強的大小只由場源電荷和場點到場源的距離飛

來決定。離場源電荷越近的點場強越大，離場源

電荷越遠的點場強越小。

（4）場強的疊加—對于多個電荷產(chǎn)生的電場，同樣遵從平行四邊形

法則。兩個電荷+Q和-Q同時存在時，實驗表明它們產(chǎn)生的電場互相獨

立、互不影響，P點的場強是E］和E2疊加的結(jié)果，遵從平行四邊形法則，

如圖5所示（板畫）。

例3:（X軸上A、B兩處分別放有兩個點電荷（圖6）,A處為-Q用處為

+2Q在x軸上某處,兩個電荷各自產(chǎn)生電場強度數(shù)值為EA和￡&則（）+孤

XjAX2B

A.EA=EB之點，只有一處,該處合場強為0;

B.EA=EB之點有兩處,一處合場強為0,另一處合場強為2EA

C.EA=EB之點共有三處，其中兩處合場強為0；另一處合場強為2EA

D.EA=EB之點共有三處，其中一處合場強為0,另二處合場強為2EA

解析：根據(jù)題意畫出圖6。

在AB之間某點xi,-Q在xi處產(chǎn)生的場強=K券，+2Q產(chǎn)生的場強

E=K21,

rjo當*屋"時,EA=EBOEA方向向左，EB的方向向左，合場強E=2EAO

在A點左側(cè)X2處,AX2=TA,BX2=TB，琮=2”存在。EA=EB,EA的方向

向右，EB的方向向左，合場強E=0o

o12

在B點右側(cè)X3處，AX2>BX2,'尸不可能，EA=EB不存在。

所以EA=EB之點有兩處,且合場強一為0,另一為2EA,答案應選B.

I

由上面例題可見：電場強度概念能定量描述各點電場的J//

性質(zhì)。但電場中各點場強的大小和方向的分布是非常復雜,1\

I

的，我們?nèi)绾畏奖愣中蜗蟮亓私怆妶鲋懈鼽c場強的分布情圖，

況呢？最好畫圖。

如圖5所示，在正電荷周圍電場中畫了很多場強矢量，從這個圖上我

們可以很方便地了解正電荷周圍各點的電場分布情況，但它還不是最好

的，因為電場中有無數(shù)個點，我們不能畫出無數(shù)個矢量，法拉第為我們

提供了一種很好的方法，就是用電場線來形象地描述電場。

4.電場線

(1)電場線是描述電場強度分布的一族曲線.描述方法:用曲線的疏密描

述電場的強弱，用曲線某點的切線方向表示該點場強方向.

(2)實驗觀察(課件歸納)各種電場的電場線：如圖8。

實驗模擬幾種典型的電場線。圖8

問1:任意兩條電場線都不會相交，這是為什么？

教師歸納：如果相交，則交點就會有兩個切線方向，而同一點場強

的大小和方向是唯一的。問2:根據(jù)我們所看到的幾種電場線，誰能

歸納一下電場線的方向有什么特點？

從圖9中可看出,后為小Q在/處的場強，&為-Q在/處

+Q圖9,Q

的場強，然后與蜜勺合場強，正好為電場線在力的切線。兩個⑷~E-------P

點電荷形成的電場中，每條電場線上每個點符合上述的關(guān)YE

系。

教師歸納：電場線總是從正電荷出發(fā)，終止于負電荷或無窮遠，如

果只有負電荷，則電場線來自無窮遠，終止于負電荷。它是不閉合的曲

線.

大家要特別注意一個問題：我們雖然可以用實驗模擬電場線的分布,

但是，電場線并不是電場中真實存在的曲線，它只是我們?yōu)榱诵蜗蟮孛?/p>

述電場而引入的。大家知道，法拉第首先提出了電場，并用電場線形象

地描述電場的分布，這在物理學中是非常重要的。雖然法拉第當時認為

電場線是真實的曲線，這是不對的，但是，法拉第的場線思想?yún)s是非常

寶貴的。用場線來形象地描繪矢量場的分布這種方法一直被普遍地采用

著。

總結(jié)：電場線具有以下特點：

i.在靜電場中，電場線從正電荷起，終于負電荷，

ii.電場線不能相交，否則一點將有兩個場強方向.

iii.電場線不是電場里實際存在的線，是為使電場形象化的假想線.

5.勻強電場

(1)實驗觀察：兩塊靠近、正對且等大平行的金屬板,分別帶

圖10

等量正負電荷時的電場線。

現(xiàn)象：它們之間的電場是電場線互相平行的直線，線間距離相等邊緣

附近除外.

畫出電場線如圖10所示

（2）提問：象這樣的電場線說明了其場強分布有何特點？

討論：其場強（邊緣除外）大小處處相等，方向與板垂直，從正板

到負板。

教師指出：在電場的某一區(qū)域里,如果各點場強大小和方向都相同，二常

這個區(qū)域的電場叫勻強電場我們把這種電場稱為“勻強電場"0廣登^

例4:書P18/例——解答略。1ms

圖11

例5:如圖11所示，一個質(zhì)量為30g帶電量-1.7xKTc的半徑極

小的小球，用絲線懸掛在某勻強電場中,電場線與水平面平行.當小球靜止時，

測得懸線與豎直夾角為30。,由此可知勻強電場方向為，電場強

度大小為z/c.（g取10m/s2）

解析:分析小球受力，重力mg豎直向下，絲線拉力T沿絲線方向向上，因為小球

處于平衡狀態(tài)，還應受水平向左的電場力F.小球帶負電，所受電場力方向與場強方

向向反，所以場強方向水平向右。

小球在三個力作用之下處于平衡狀態(tài).三個力的合力必為零。得:F=mgtg30°

又因為尸=3/-/

30X10-3X10XV%

:E=mgtg30°/q=~-=10x32/c

隨堂鞏固練習：

1、下述說法中正確的是（）

A、電場線是客觀存在的