1、第一章 電場電流,一、電荷庫侖定律,讀一讀,辨一辨,一、電荷 閱讀教材第24頁“接引雷電下九天”和“電荷”部分,知道電荷間有相互作用,初步從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理解物體帶電的本質(zhì)。 1.1752年6月,富蘭克林在美國費城進行了著名的風箏實驗,證明了閃電是一種放電現(xiàn)象,跟地上的電是一樣的,統(tǒng)一了天電和地電,使人類擺脫了對雷電現(xiàn)象的迷信。,讀一讀,辨一辨,2.電荷 (1)種類 自然界中只存在兩種電荷,分別是正電荷和負電荷。其中用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電荷。 (2)相互作用 同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。 (3)電荷量 電荷的多少叫電荷量,用Q或q表示,在國際單位制中

2、,單位為庫侖,符號為C。通常,正電荷量用正數(shù)表示,負電荷量用負數(shù)表示。,讀一讀,辨一辨,3.起電方式 (1)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。 (2)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,叫作感應起電。,讀一讀,辨一辨,二、電荷守恒 閱讀教材第4頁“電荷守恒”部分,初步理解電荷守恒定律,理解元電荷的概念。 1.電荷守恒定律的內(nèi)容是什么? 答案: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。 2.什么叫元電荷?物體所帶電荷量與元電

3、荷有什么關(guān)系? 答案:最小的電荷量叫元電荷,用e表示,數(shù)值上等于一個電子所帶電荷量的絕對值,即e=1.6010-19 C。實驗指出,任何帶電體的電荷量都等于e或者是e的整數(shù)倍。,讀一讀,辨一辨,三、庫侖定律 閱讀教材第46頁“庫侖定律”部分,掌握庫侖定律的內(nèi)容,理解點電荷的概念。 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.表達式:F= 。靜電力常量k=9.0109 Nm2/C2。 3.庫侖定律的適用條件是什么? 答案:(1)在真空中;(2)點電荷。 4.什么是點電荷?實際帶電體看成點電荷的條件是什么?

4、答案:如果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,帶電體可看作點電荷,它是理想化的模型,實際上并不存在。,讀一讀,辨一辨,1.思考辨析。 (1)玻璃棒和絲綢摩擦后,玻璃棒帶正電說明絲綢上的正電荷移動到玻璃棒上。 () 解析:玻璃棒和絲綢摩擦時,電子會由玻璃棒移動到絲綢上,玻璃棒因失去電子而帶正電。 答案: (2)甲物體帶有+3 C電荷,乙物體帶有-5 C電荷,甲帶的電荷量大于乙?guī)У碾姾闪俊?() 解析:正負號表示物體帶電荷的正負,比較電荷的多少時只能看物體帶電荷的數(shù)量,與正、負無關(guān)。 答案:,讀一讀,辨一辨,(3)一個物體所帶的電荷量可能

5、是1.8010-19 C。 () 解析:帶電體所帶的電荷量是元電荷的整數(shù)倍,1.8010-19不是1.6010-19的整數(shù)倍。 答案:,讀一讀,辨一辨,2.探究討論。 (1)元電荷是電荷嗎? 答案:不是。元電荷是最小的電荷量。 (2)兩帶電小球接觸后都不帶電了,是電荷消失了嗎?電荷還守恒嗎? 答案:沒有消失。這是電荷的中和,電荷仍然守恒。 (3)真空中有兩個點電荷,保持電荷間的距離不變,一個電荷的電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍,另一個電荷的電荷量變?yōu)樵瓉淼?1 2 ,電荷間的作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌? 答案:2倍。,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,探究一 對起電方式的理解 如圖所示,取

6、一對用絕緣柱支撐的導體A和B,使它們彼此接觸。起初它們不帶電,貼在下部的金屬箔片是閉合的。 (1)把帶正電的物體C移近導體A,金屬箔片有什么變化? (2)這時把A和B分開,然后移去C,金屬箔片又有什么變化? (3)再讓A和B接觸,又會看到什么現(xiàn)象? (4)再把帶正電物體C和A接觸,金屬箔片又有什么變化?,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,要點提示(1)C移近導體A,兩側(cè)金屬箔片都張開;(2)金屬箔片仍張開,但張角變小;(3)A、B接觸,金屬箔片都閉合;(4)兩側(cè)金屬箔片都張開。,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,使物體帶電的方法有三種:摩擦起電、感應起電

7、和接觸帶電。 1.摩擦起電是由于相互摩擦的物體的電子的得失,而使物體分別帶上等量異種電荷。玻璃棒與絲綢摩擦時,由于玻璃棒容易失去電子而帶正電;橡膠棒與毛皮摩擦時,由于橡膠棒容易得到電子而帶負電。 2.靜電感應是當一個帶電體靠近導體時,由于電荷間相互吸引或排斥,導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體,使導體靠近帶電體的一端帶異種電荷,遠離帶電體的一端帶同種電荷。利用靜電感應使金屬導體帶電的過程叫作感應起電。 3.接觸帶電是指一個不帶電的金屬導體跟另一個帶電的金屬導體接觸后分開,不帶電的導體便帶上了電荷。,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,【例題1】 (多選)如圖所示,A、B為相

8、互接觸的用絕緣柱支撐的金屬導體,在它們的下部貼有金屬箔片,起初它們不帶電。C是帶正電的小球,下列說法正確的是() A.把C移近導體A時,A、B上的金屬箔片都張開 B.把C移近導體A后,先把A、B分開,然后 移去導體C,A、B上的金屬箔片仍張開 C.把C靠近A穩(wěn)定后,先把C移走,再把A、B 分開,A、B上的金屬箔片仍張開 D.把C靠近A穩(wěn)定后,先把A、B分開,再把C移走,然后重新讓A、B接觸,A上的金屬箔片張開,而B上的金屬箔片閉合,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,解析:雖然A、B起初都不帶電,但帶正電的小球C對A、B內(nèi)的電荷有力的作用,使A、B中的自由電子向左移動,使得A

9、端積累了負電荷,B端積累了正電荷,其下部貼有的金屬箔片分別帶上了與A、B同種的電荷。由于同種電荷間的斥力,所以金屬箔片都張開,選項A正確;C在A、B附近時,先把A、B分開,則A、B分別帶上了等量的異種電荷,移去C后,A、B上的電性和電荷量不變化,兩金屬箔片張開,選項B正確;如果先移走C,A、B上的感應電荷會在其相互之間的作用下吸引中和,不再帶電,所以金屬箔片都不會張開,選項C錯誤;先把A、B分開,再移走C,A、B仍然帶電,但重新讓A、B接觸后,A、B上的感應電荷完全中和,金屬箔片都不會張開,選項D錯誤。 答案:AB,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,歸納總結(jié)(1)靜電感應中

10、,中性導體在兩側(cè)同時感應等量異種電荷。感應的過程,就是導體內(nèi)電荷重新分布的過程。 (2)注意靜電感應現(xiàn)象中要放上帶電體后將兩物體分開,兩物體帶等量異種電荷,若先將物體分開再移入帶電體,移去帶電體后,兩物體均不會帶電。,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,變式訓練1下列說法正確的是() A.摩擦起電和靜電感應都是使物體的正、負電荷分開,而總電荷量并未變化 B.用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電,是摩擦過程中硬橡膠棒上的正電荷轉(zhuǎn)移到了毛皮上 C.用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電,是摩擦過程中玻璃棒得到了正電荷 D.物體不帶電,表明物體中沒有電荷 解析:摩擦起電和感應起電的本質(zhì)都是電子發(fā)生轉(zhuǎn)移

11、,不是正電荷在運動,正電荷處在原子核上無法移動,只有得到多余的電子帶負電,失去電子帶正電。物體顯示中性時,是正、負電荷等量,不是沒有電荷。故只有選項A正確。 答案:A,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,探究二 電荷守恒定律的理解及其應用 小明同學用自制的驗電器進行了一些探究實驗。如圖所示,小明使驗電器帶了負電荷,經(jīng)過一段時間后,他發(fā)現(xiàn)該驗電器的金屬箔片(用包裝巧克力的錫箔紙制作)幾乎閉合了。關(guān)于此問題,他跟學習小組討論后形成了下列觀點,你認為哪些是正確的?,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,金屬球上原有的負電荷逐漸消失了; 在此現(xiàn)象中,電荷不守恒; 金屬

12、球上負電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導走了; 該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的,仍然遵循電荷守恒定律。 要點提示帶負電的驗電器在潮濕的空氣中,經(jīng)過一段時間后,金屬球上的負電荷(電子)被潮濕的空氣導走了,但電荷在轉(zhuǎn)移的過程中仍然守恒,故正確。,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,1.“總量”含義:指電荷的代數(shù)和。 2.起電過程中電荷變化:不論哪一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,也就是說物體所帶電荷重新分配。 3.守恒的廣泛性:電荷守恒定律同能量守恒定律一樣,是自然界中最基本的規(guī)律,任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律。 4.電荷守恒定律與三種起電方

13、式完全對應:守恒定律中所謂的“電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體”對應的是摩擦起電與接觸起電;“電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分”對應的是感應起電。,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,【例題2】導學號66824001有兩個完全相同的帶電絕緣金屬球A、B,分別帶有電荷量QA=6.410-9 C,QB=-3.210-9 C。問: (1)讓兩絕緣金屬球接觸后,A、B所帶電荷量各是多少?此過程中電荷發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移了多少? (2)A、B兩球接觸前固定好,讓第三個與它們相同的小球C反復與A、B接觸,最終A、B兩球的電荷量和電性如何?,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例

14、剖析,解析:(1)兩小球接觸時,電荷量少的負電荷先被中和,剩余的正電荷再重新分配,即接觸后兩小球的電荷量,在接觸過程中,電子由B球轉(zhuǎn)移到A球,自身的“凈”電荷全部中和后,繼續(xù)轉(zhuǎn)移,直至其帶QB的正電荷,這樣,共轉(zhuǎn)移的電荷量為Q=QB-QB=1.610-9 C-(-3.210-9 C)=4.810-9 C。 (2)由于三球完全相同,反復接觸后三球最終電荷量相同,均分中和后的電荷量,故A、B均帶正電,電荷量為,答案:(1)均為1.610-9 C電子由B球轉(zhuǎn)移到了A球,轉(zhuǎn)移的電荷量為4.810-9 C(2)均為 10-9 C均為正電,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,歸納總結(jié)導體

15、接觸帶電時電荷量的分配與導體的形狀、大小有關(guān),當兩個完全相同的金屬球接觸后,電荷將平均分配,即最后兩個球一定帶等量的同種電荷。若兩個球原先帶同種電荷,電荷量相加后均分;若兩個球原先帶異種電荷,則電荷先中和再均分。,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,變式訓練2(多選)原來不帶電的甲、乙兩物體相互摩擦,沒有其他物體參與電荷的交換,發(fā)現(xiàn)甲物體帶了9.610-16 C的正電荷。以下結(jié)論正確的是() A.甲物體失去了6103個電子 B.乙物體失去了6103個電子 C.乙物體帶9.610-16 C的負電荷 D.乙物體帶9.610-16 C的正電荷 解析:根據(jù)摩擦起電的特點,甲物體帶了9

16、.610-16 C的正電荷,說明甲物體失去了9.610-16 C的負電荷,即失去了 =6103個電子;由電荷守恒定律可知,乙物體得到了6103個電子,帶9.610-16 C的負電荷。 答案:AC,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,探究三 對點電荷與庫侖定律的理解 現(xiàn)有一個半徑為20 cm的帶電圓盤,能否把它看作點電荷?庫侖定律能否用來計算任意帶電體間相互作用的靜電力? 要點提示不一定,能否把帶電圓盤看作點電荷,不能只看大小,要視具體情況而定。若考慮它與10 m遠處的一個電子的作用力時,完全可以把它看作點電荷;若電子距圓盤只有1 mm,這一帶電圓盤就相當于一個無限大的帶電平面

17、,因而不能看作點電荷。不能,庫侖定律是有適用條件的,只能用來計算真空中點電荷間相互作用的靜電力。,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,1.能否應用庫侖定律的關(guān)鍵是看帶電體是否能看成點電荷,是否滿足庫侖定律的條件。 2.計算靜電力的大小時,只代入Q1、Q2的大小,不代入正負號,當帶電體是均勻帶電球體時,r應為球心距。 3.判斷靜電力方向的關(guān)鍵是判斷兩帶電體的電性,庫侖力一定作用在兩者連線上,同種電荷間相互排斥,異種電荷間相互吸引。 4.點電荷與元電荷的區(qū)別與聯(lián)系,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,5.庫侖定律中的三個關(guān)鍵詞,探究一,探究二,探究三,問題導引,

18、名師精講,典例剖析,6.庫侖定律與萬有引力定律的比較,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,【例題3】 甲球帶有4.810-16 C的正電荷,乙球帶有3.210-16 C的負電荷,放在真空中相距為10 cm的地方,甲、乙兩球的半徑遠小于10 cm。 (1)試求兩球之間的庫侖力,并說明是引力還是斥力。 (2)將兩個導體球相互接觸,再放回原處,能否求出兩球間的庫侖力是多大?是斥力還是引力?,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,解析:(1)因為兩球的半徑都遠小于10 cm,因此可以作為兩個點電荷來處理。根據(jù)庫侖定律有,兩球帶異種電荷,它們之間的作用力是引力。 (2)

19、由于題中并沒有說明兩個導體球是否完全一樣,因此我們無法知道兩球接觸再放回原處后各自電荷量的多少,也就無法求出它們之間庫侖力的大小。但可以肯定兩球放回原處后,它們之間的作用力變?yōu)槌饬Α?答案:(1)1.3810-19 N引力(2)力的大小無法求出斥力,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,歸納總結(jié)如果兩個導體球完全相同,接觸后電荷量重新分配,兩球所分電荷量相同,由庫侖定律可計算出兩球之間的作用力。本題中兩球沒說明是完全相同的,就不能應用上述規(guī)律求解接觸后帶的電荷量的多少。在解題時應仔細分析題目所給條件,不能僅憑經(jīng)驗做題。,探究一,探究二,探究三,問題導引,名師精講,典例剖析,變式

20、訓練3導學號66824002真空中有甲、乙兩個點電荷,相距為r,它們間的靜電力為F。若甲的電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍,乙的電荷量變?yōu)樵瓉淼?,它們間的距離變?yōu)?r,則它們之間的靜電力變?yōu)?),解析:根據(jù)題目給出的條件知,符合庫侖定律條件,答案:B,1 2 3 4 5,1.(三種起電方式的理解)冬天人穿毛衣時很容易產(chǎn)生靜電,這種產(chǎn)生靜電的方式屬于() A.感應起電B.接觸起電 C.摩擦起電D.毛衣本身就帶電 解析:感應起電的實質(zhì)是在其他帶電體的影響下電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;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。毛衣本身不帶電,但在與皮膚摩擦時很容易產(chǎn)生靜電,這種產(chǎn)生靜電的方式屬于摩擦起電,選項C正確。 答案:C,1 2 3 4 5,2.(元電荷的理解)關(guān)于元電荷的理解,下列說法正確的是 () A.元電荷就是電子 B.元電荷就是質(zhì)