（新教材）人教版高中物理必修第三册第9章 静电场及其应用全章课件.pptx

1、第九章第九章 静电场及其应用静电场及其应用 学学 习习 目目 标标 1.通过观察摩擦起电、感应起电、电荷之间的相互作用等实验通过观察摩擦起电、感应起电、电荷之间的相互作用等实验, 知道自然界存在两种电荷知道自然界存在两种电荷.知道电荷量的概念及其国际单位知道电荷量的概念及其国际单位,能能 从物质微观结构的角度认识使物体带电的本质从物质微观结构的角度认识使物体带电的本质,进一步提高应用进一步提高应用 物理模型解释现象的能力物理模型解释现象的能力. 2.基于静电现象的实验事实基于静电现象的实验事实,认识电荷守恒定律认识电荷守恒定律,知道什么是元电知道什么是元电 荷和比荷荷和比荷,体会电荷是不连续的

2、体会电荷是不连续的.会用原子的结构模型和电荷守会用原子的结构模型和电荷守 恒知识建构物理模型解释现象恒知识建构物理模型解释现象,体会守恒观念对认识物理规律的体会守恒观念对认识物理规律的 重要性重要性. 1 电荷电荷 知识点一知识点一 电荷电荷 答案答案:摩擦过的梳子带了“电”摩擦过的梳子带了“电”,或者说带了“电荷”或者说带了“电荷”. 1.用塑料梳子在干燥的头发上摩擦一会儿用塑料梳子在干燥的头发上摩擦一会儿,然后把它靠近纸然后把它靠近纸 屑等轻小物体屑等轻小物体,可以发现摩擦过的梳子能够吸引轻小物体可以发现摩擦过的梳子能够吸引轻小物体,这这 说明什么说明什么? 2.两种物质组成的物体互相摩擦

3、时两种物质组成的物体互相摩擦时,为什么它们会带有不同的电荷为什么它们会带有不同的电荷? 答案答案:摩擦起电的原因摩擦起电的原因:当两种物质组成的物体互相摩擦时当两种物质组成的物体互相摩擦时,一些受束缚较弱的一些受束缚较弱的 电子会转移到另一个物体上电子会转移到另一个物体上.于是于是,原来电中性的物体由于得到电子而带负电原来电中性的物体由于得到电子而带负电, 而失去电子的物体则带正电而失去电子的物体则带正电. 3.两种电荷两种电荷. (1)自然界的电荷只有两种自然界的电荷只有两种: 电荷和电荷和 电荷电荷.用丝绸摩擦过的玻璃棒带用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电电 荷荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒带用毛皮摩擦

4、过的橡胶棒带 电荷电荷. (2)电荷间的相互作用电荷间的相互作用:同种电荷相互同种电荷相互 ,异种电荷相互异种电荷相互 . 4.电荷量电荷量: 叫作电荷量叫作电荷量,用用Q或或q表示表示.在国际单位制中在国际单位制中,它的单位它的单位 是是 ,符号是符号是 . 正正 负负 正正 负负 排斥排斥 吸引吸引 电荷的多少电荷的多少 库仑库仑 C 5.为什么整个原子对外界表现为电中性为什么整个原子对外界表现为电中性? 答案答案:原子是由带正电的质子、不带电的中子以及带负电的电子组成的原子是由带正电的质子、不带电的中子以及带负电的电子组成的.每个原每个原 子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多子中

5、质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多,所以整个原子对外界表现所以整个原子对外界表现 为电中性为电中性. 6.金属的微观结构模型如图所示金属的微观结构模型如图所示.请用此模型解释为什么金属容易导电请用此模型解释为什么金属容易导电,而绝而绝 缘体却不容易导电缘体却不容易导电. 答案答案:金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动, 这种电子叫作自由电子这种电子叫作自由电子.失去自由电子的原子便成为带正电的离子失去自由电子的原子便成为带正电的离子,它们在金它们在金 属内部排列起来属内部排列起来,每个正离子都在自己的平衡

6、位置附近振动而不移动每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动,只有自只有自 由电子穿梭其中由电子穿梭其中,这就使金属成为导体这就使金属成为导体.绝缘体中几乎不存在能自由移动的电绝缘体中几乎不存在能自由移动的电 荷荷. 知识点二知识点二 静电感应静电感应 1.静电感应静电感应:当一个带电体靠近导体时当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自导体中的自 由电荷便会由电荷便会 或或 带电体带电体,使导体靠近带电体的一端带使导体靠近带电体的一端带 ,远远 离带电体的一端带离带电体的一端带 .这种现象叫作静电感应这种现象叫作静电感应. 2.感应起电感应起电:

7、利用利用 使金属导体带电的过程使金属导体带电的过程. 3.验电器是一种用来检测验电器是一种用来检测 的简单装置的简单装置,也可以检测不同带电体所也可以检测不同带电体所 带电荷的种类和相对数量带电荷的种类和相对数量.如果把验电器的金属箔换成指针如果把验电器的金属箔换成指针,并用金属制作外壳并用金属制作外壳, 这样的验电器又叫作这样的验电器又叫作 . 趋向趋向 远离远离 异种电荷异种电荷 同种电荷同种电荷 静电感应静电感应 物体是否带电物体是否带电 静电计静电计 4.请尝试总结出使物体带电的三种常用方式请尝试总结出使物体带电的三种常用方式. 答案答案:接触起电、摩擦起电、感应起电接触起电、摩擦起电

8、、感应起电. 知识点三知识点三 电荷守恒定律电荷守恒定律 1.摩擦起电和感应起电都能使原来不带电的物体带上电荷摩擦起电和感应起电都能使原来不带电的物体带上电荷.摩擦起电和感应起电是摩擦起电和感应起电是 不是创造了电荷不是创造了电荷?电中性物体中有无电荷存在电中性物体中有无电荷存在? 答案答案:摩擦起电和感应起电都没有创造电荷摩擦起电和感应起电都没有创造电荷,只是电荷的分布发生了变化只是电荷的分布发生了变化.电中性物电中性物 体中有电荷存在体中有电荷存在,只是电荷的代数和为只是电荷的代数和为0. 2.电荷守恒定律电荷守恒定律:电荷既不会电荷既不会 ,也不会也不会 ,它只能从一个物体它只能从一个物

9、体 到另一到另一 个物体个物体,或者从物体的一部分或者从物体的一部分 到另一部分到另一部分;在转移过程中在转移过程中,电荷的总电荷的总 量量 . 3.电荷守恒定律更普遍的表述是电荷守恒定律更普遍的表述是:一个与外界没有电荷交换的系统一个与外界没有电荷交换的系统, 保持不变保持不变. 创生创生 消灭消灭 转移转移 转移转移 保持不变保持不变 电荷的代数和电荷的代数和 知识点四知识点四 元电荷元电荷 1.元电荷元电荷: 叫作元电荷叫作元电荷,元电荷元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的数值最早是由物理学家密立根测得 的的,在计算中在计算中,可取可取 e= C. 最小的电荷量最小的电荷量 1.6

10、010-19 2.电子和质子是元电荷吗电子和质子是元电荷吗? 答案答案:不是不是.质子所带的电荷量及电子所带的电荷量的绝对值与元电荷相等质子所带的电荷量及电子所带的电荷量的绝对值与元电荷相等,但不能但不能 说电子和质子是元电荷说电子和质子是元电荷. 3.电荷量是不能变化的物理量电荷量是不能变化的物理量,自然界中带电体的电荷量都是元电荷自然界中带电体的电荷量都是元电荷e的的. 4.比荷比荷:电子的与电子的之比电子的与电子的之比,叫作电子的比荷叫作电子的比荷.电子的比荷为电子的比荷为 =1.76 1011 C/kg. 连续连续 整数倍整数倍 电荷量电荷量e 质量质量me 小试身手小试身手 判断下列

11、说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流( (正确的打“正确的打“”, ,错误的打“错误的打“”).”). 1.两物体摩擦后两物体摩擦后,一定带等量异种电荷一定带等量异种电荷.( ) 2.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,是因为正电荷从丝绸转移到了玻璃棒上是因为正电荷从丝绸转移到了玻璃棒上.( ) 3.物体的电荷量只能是元电荷的整数倍物体的电荷量只能是元电荷的整数倍.( ) 4.元电荷表示元电荷表示1 C电荷量电荷量.( ) 5.元电荷是表示跟电子的电荷量元电荷是表示跟电子的电荷量(绝对值绝对值)相等的电荷量相等的电荷量. ( ) 6.感应起电遵从电荷守恒定律感

12、应起电遵从电荷守恒定律.( ) 探究一探究一 三种起电方式三种起电方式 问题情境问题情境 如图甲所示如图甲所示,玻璃棒与丝绸相互摩擦玻璃棒与丝绸相互摩擦,它们都带了电它们都带了电.如图乙所示如图乙所示,取一对用绝缘柱取一对用绝缘柱 支持的导体支持的导体A和和B,使它们彼此接触使它们彼此接触,起初它们不带电起初它们不带电,贴在下部的两片金属箔是闭贴在下部的两片金属箔是闭 合的合的. 甲甲 乙乙 1.图甲是通过什么方式使物体带电的图甲是通过什么方式使物体带电的?两个绝缘体相互摩擦后为什么会带上两个绝缘体相互摩擦后为什么会带上 电荷电荷?这种起电方式的实质是什么这种起电方式的实质是什么? 答案答案:

13、摩擦起电摩擦起电.两个物体相互摩擦时两个物体相互摩擦时,其中一个物体失去电子其中一个物体失去电子,另一个物体得另一个物体得 到电子到电子,失去电子的物体带正电荷失去电子的物体带正电荷,得到电子的物体带等量负电荷得到电子的物体带等量负电荷.电荷从一个电荷从一个 物体转移到另一个物体物体转移到另一个物体. 2.图乙中图乙中,如果手握绝缘棒如果手握绝缘棒,把带正电荷的带电体把带正电荷的带电体C移近导体移近导体A,导体导体A和和B下部下部 的金属箔有什么变化的金属箔有什么变化?这时手持绝缘柱把导体这时手持绝缘柱把导体A和和B分开分开,然后移开然后移开C,导体导体A、 B分别带什么电分别带什么电?再让导

14、体再让导体A和和B接触接触,又会看到什么现象又会看到什么现象?为什么为什么?这是哪种这是哪种 起电方式起电方式? 答案答案:手握绝缘棒手握绝缘棒,把带正电荷的带电体把带正电荷的带电体C移近导体移近导体A,导体导体A和和B下部的金属下部的金属 箔张开箔张开.这时手持绝缘柱把导体这时手持绝缘柱把导体A和和B分开分开,然后移开然后移开C,导体导体A带负电荷带负电荷,导体导体B 带正电荷带正电荷,且二者的电荷量相等且二者的电荷量相等.再让导体再让导体A和和B接触接触,导体导体A和和B下部的金属箔下部的金属箔 闭合闭合;这是因为导体中的正负电荷中和这是因为导体中的正负电荷中和.感应起电感应起电. 3.图

15、乙中图乙中,如果手握绝缘棒如果手握绝缘棒,把带正电荷的带电体把带正电荷的带电体C与导体与导体A接触接触,导体导体A和和B下下 部的金属箔有什么变化部的金属箔有什么变化?为什么有这种变化为什么有这种变化?这是哪种起电方式这是哪种起电方式? 答案答案:导体导体A、B下部的金属箔张开下部的金属箔张开.带电体带电体C与导体与导体A接触接触,由于受到带电体由于受到带电体C上上 正电荷的吸引正电荷的吸引,电子从导体电子从导体A、B转移到带电体转移到带电体C,导体导体A、B失去电子而带正电失去电子而带正电 荷荷,所以导体所以导体A和和B下部的金属箔张开下部的金属箔张开.接触起电接触起电. 4.如图所示如图所

16、示,导体导体A左端接地左端接地,把带正电荷的带电体把带正电荷的带电体C移近导体移近导体A,导体导体B带什么带什么 电电?为什么为什么? 答案答案:导体导体B带负电荷带负电荷.导体导体A左端接地左端接地,导体导体A、B与地球构成一个大导体与地球构成一个大导体,地地 球相当于这个大导体的远端球相当于这个大导体的远端,把带正电荷的带电体把带正电荷的带电体C移近导体移近导体A,导体导体B带负带负 电荷电荷. 5.感应起电时判断导体带电的方法感应起电时判断导体带电的方法. (1)当带电体靠近导体时当带电体靠近导体时,导体靠近带电体的一端带导体靠近带电体的一端带 种电荷种电荷,远离带电体的一端远离带电体的

17、一端 带带 种电荷种电荷,如图甲所示如图甲所示.(两空均选填“同”或“异”两空均选填“同”或“异”) (2)当带电体靠近接地的导体时当带电体靠近接地的导体时,该导体与地球可视为一个大导体该导体与地球可视为一个大导体,而且该导体可视而且该导体可视 为近端为近端,与带电体带与带电体带 种电荷种电荷,地球可视为远端地球可视为远端,与带电体带与带电体带 种电荷种电荷,如图乙、丙如图乙、丙 所示所示.(两空均选填“同”或“异”两空均选填“同”或“异”) 异异 同同 异异 同同 甲 乙 丙 过程建构过程建构 三种起电方式的比较三种起电方式的比较. 比较项比较项 摩擦起电摩擦起电 感应起电感应起电 接触起电

18、接触起电 产生产生 条件条件 两种不同物质组成两种不同物质组成 的物体摩擦的物体摩擦 导体靠近带电体导体靠近带电体 导体与带电体接触导体与带电体接触 现象现象 两物体带上等量异两物体带上等量异 种电荷种电荷 导体两端出现等量导体两端出现等量 异种电荷异种电荷 导体带上与带电体导体带上与带电体 相同电性的电荷相同电性的电荷 原因原因 不同物质的原子核不同物质的原子核 对电子的束缚能力对电子的束缚能力 不同而发生电子的不同而发生电子的 转移转移 导体中的自由电子导体中的自由电子 受带电体吸引受带电体吸引(或排或排 斥斥)作用而靠近作用而靠近(或远或远 离离)带电体带电体 在电荷间的相互作在电荷间的

19、相互作 用下用下,电子从一个电子从一个 物体转移到另一个物体转移到另一个 物体物体 实质实质 电荷在物体之间或物体内部的转移电荷在物体之间或物体内部的转移 【典例【典例1】(多选多选)如图所示如图所示,将用毛皮摩擦过的橡胶棒移近将用毛皮摩擦过的橡胶棒移近 或接触两个不带电的导体球或接触两个不带电的导体球,开始时两导体球互相接触且开始时两导体球互相接触且 对地绝缘对地绝缘,下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A.毛皮与橡胶棒摩擦时毛皮与橡胶棒摩擦时,橡胶棒上的正电荷转移到毛皮上橡胶棒上的正电荷转移到毛皮上 B.橡胶棒移近甲球橡胶棒移近甲球,甲球带正电甲球带正电,乙球带负电乙球带负电,移走橡胶

20、棒移走橡胶棒,两球都不再带电两球都不再带电 C.橡胶棒移近甲球橡胶棒移近甲球,甲球带正电甲球带正电,乙球带负电乙球带负电,分开两球再移开橡胶棒分开两球再移开橡胶棒,甲球带正甲球带正 电电,乙球带负电乙球带负电 D.橡胶棒与甲球接触一下移开橡胶棒与甲球接触一下移开,再分开两球再分开两球,甲球带负电甲球带负电,乙球带正电乙球带正电 解析解析:橡胶棒与毛皮摩擦时橡胶棒与毛皮摩擦时,毛皮上的电子转移到橡胶棒毛皮上的电子转移到橡胶棒,而使橡胶棒带负电而使橡胶棒带负电, 选项选项A错误错误.橡胶棒移近甲球时橡胶棒移近甲球时,发生感应起电发生感应起电,甲球带正电甲球带正电,乙球带等量负电乙球带等量负电 荷荷

21、,移走橡胶棒后移走橡胶棒后,两球上的电荷中和两球上的电荷中和,都不带电都不带电;若先分开两球再移走橡胶若先分开两球再移走橡胶 棒棒,两球上的电荷不能中和两球上的电荷不能中和,甲、乙两球仍带电甲、乙两球仍带电,故选项故选项B、C正确正确.橡胶棒与橡胶棒与 甲球接触甲球接触,发生接触起电发生接触起电,两球都带上负电荷两球都带上负电荷,分开两球分开两球,两球仍都带负电荷两球仍都带负电荷, 选项选项D错误错误. 答案答案: 【变式】据某电视节目介绍【变式】据某电视节目介绍,蜜蜂飞行时与空气摩擦产生静电蜜蜂飞行时与空气摩擦产生静电,因此蜜蜂在飞因此蜜蜂在飞 行中就可以吸引带正电的花粉行中就可以吸引带正电

22、的花粉.下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A.空气不带电空气不带电 B.蜜蜂带负电蜜蜂带负电 C.空气带负电空气带负电 D.蜜蜂带正电蜜蜂带正电 解析解析:蜜蜂吸引带正电的花粉蜜蜂吸引带正电的花粉,根据异种电荷相吸可知根据异种电荷相吸可知,蜜蜂带负电蜜蜂带负电,与蜜蜂摩与蜜蜂摩 擦的空气带正电擦的空气带正电,故选项故选项B正确正确. 答案答案:B 探究探究二二 电荷守恒定律的理解及应用电荷守恒定律的理解及应用 问题情境问题情境 1.感应起电和摩擦起电都可以使原来不带电的物体带上电荷感应起电和摩擦起电都可以使原来不带电的物体带上电荷,感应起电和摩擦感应起电和摩擦 起电过程中是不是创造了电荷

23、起电过程中是不是创造了电荷? 答案答案:感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分,而摩擦起电的而摩擦起电的 实质是电荷从一个物体转移到另一个物体实质是电荷从一个物体转移到另一个物体,所以在感应起电和摩擦起电过程中所以在感应起电和摩擦起电过程中 并没有创造电荷并没有创造电荷. 2.两个完全相同的金属球两个完全相同的金属球A和和B分别带有等量正电荷和负电荷分别带有等量正电荷和负电荷,当两金属球接当两金属球接 触时触时,电荷发生了怎样的变化电荷发生了怎样的变化?接触后两球都不带电接触后两球都不带电,电荷消失了吗电荷消失了吗? 答案答案:当两金属

24、球接触时当两金属球接触时,金属球金属球B中的电子转移到金属球中的电子转移到金属球A,中和了金属球中和了金属球A上上 的正电荷的正电荷,由于正、负电荷数值相等由于正、负电荷数值相等,接触后两球对外不显电性接触后两球对外不显电性,但金属球但金属球A和和B 组成的系统所带电荷的代数和不变组成的系统所带电荷的代数和不变,电荷没有消失电荷没有消失. 3.对于“电荷的总量保持不变”中的“电荷的总量”怎么理解对于“电荷的总量保持不变”中的“电荷的总量”怎么理解? 答案答案:“电荷的总量”指电荷量的代数和“电荷的总量”指电荷量的代数和. 过程建构过程建构 1.对电荷守恒定律的理解对电荷守恒定律的理解. (1)

25、电荷守恒定律具有广泛性电荷守恒定律具有广泛性,它是自然界重要的基本规律之一它是自然界重要的基本规律之一,任何电现象都任何电现象都 遵从电荷守恒定律遵从电荷守恒定律. (2)使物体带电的实质不是创造了电荷使物体带电的实质不是创造了电荷,而是电荷发生了转移而是电荷发生了转移,起电的过程就是起电的过程就是 物体间或物体内部的电荷重新分布的过程物体间或物体内部的电荷重新分布的过程. (3)导体接触带电体时电荷量的分配与导体的材料、形状等有关导体接触带电体时电荷量的分配与导体的材料、形状等有关,两个除带电两个除带电 情况不同情况不同,其他完全相同的金属球接触后其他完全相同的金属球接触后,电荷量将平均分配

26、电荷量将平均分配,即最后两个球带即最后两个球带 等量的同种电荷或均不带电等量的同种电荷或均不带电. 2.元电荷元电荷. (1)元电荷是最小的电荷量元电荷是最小的电荷量,而不是实物粒子而不是实物粒子,元电荷无正、负之分元电荷无正、负之分. (2)迄今为止迄今为止,实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量,其数值最早是其数值最早是 由美国物理学家密立根通过“油滴实验”测得的由美国物理学家密立根通过“油滴实验”测得的. (3)物体的电荷量不是任意的物体的电荷量不是任意的,它只能是元电荷的整数倍它只能是元电荷的整数倍. 【典例【典例2】完全相同的两金属小球】完全

27、相同的两金属小球A、B带有绝对值相同的电荷量带有绝对值相同的电荷量,相隔一定的距相隔一定的距 离离,现让另一个完全相同的不带电金属小球现让另一个完全相同的不带电金属小球C,先后与先后与A、B接触后移开接触后移开. (1)若若A、B两球带同种电荷两球带同种电荷,接触后两球的电荷量绝对值之比为多大接触后两球的电荷量绝对值之比为多大? (2)若若A、B两球带异种电荷两球带异种电荷,接触后两球的电荷量绝对值之比为多大接触后两球的电荷量绝对值之比为多大? 解析解析:(1)设设A、B的电荷量均为的电荷量均为q,则则A、C接触后接触后,A、C的电荷量为的电荷量为qA=qC= q. 答案答案:(1)23 (2

28、)21 C与与B接触后接触后,B、C的电荷量为的电荷量为qB=qC= + = q. 故故A、B的电荷量绝对值之比为的电荷量绝对值之比为 = =23. (2)设设A带正电带正电,B带负电带负电,且所带电荷量的绝对值均为且所带电荷量的绝对值均为Q, 则则C与与A接触后接触后,A、C的电荷量为的电荷量为QA=QC= Q. C与与B接触后接触后,B、C的电荷量绝对值为的电荷量绝对值为QB=QC= = Q. 故故A、B的电荷量绝对值之比为的电荷量绝对值之比为 = =21. 两金属导体接触后电荷量的分配规律两金属导体接触后电荷量的分配规律 (1)当两个导体的材料、形状不同时当两个导体的材料、形状不同时,两

29、导体接触后再分开两导体接触后再分开,两导体都不带两导体都不带 电电,或两导体带同种电荷或两导体带同种电荷,但无法确定电荷量的多少但无法确定电荷量的多少. (2)若两个完全相同的金属导体的电荷量若两个完全相同的金属导体的电荷量(绝对值绝对值)分别为分别为q1、q2,则有则有 【变式】两个完全相同的金属球【变式】两个完全相同的金属球A、B的电荷量分别为的电荷量分别为+3q 和和-q,将两球接触再将两球接触再 分开分开,则则B球的电荷量为球的电荷量为( ) A.-q B.q C.2q D.4q 答案答案:B 课堂评价课堂评价 答案答案:A 1.自然界的电荷只有两种自然界的电荷只有两种,把它们命名为正

30、电荷和负电荷的科学家是把它们命名为正电荷和负电荷的科学家是 ( ) A.富兰克林富兰克林 B.法拉第法拉第 C.库仑库仑 D.奥斯特奥斯特 答案答案:D 2.如图所示如图所示,在用丝绸摩擦玻璃棒起电的过程中在用丝绸摩擦玻璃棒起电的过程中( ) A.通过摩擦创造了电荷通过摩擦创造了电荷 B.丝绸上的部分正电荷转移到了玻璃棒上丝绸上的部分正电荷转移到了玻璃棒上 C.玻璃棒上的部分正电荷转移到了丝绸上玻璃棒上的部分正电荷转移到了丝绸上 D.玻璃棒上的部分电子转移到了丝绸上玻璃棒上的部分电子转移到了丝绸上 3.(多选多选)关于元电荷关于元电荷,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ) A.所有带电体的

31、电荷量都是元电荷的整数倍所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍 B.元电荷是最小的带电粒子元电荷是最小的带电粒子,它带正电它带正电 C.元电荷是最小的带电粒子元电荷是最小的带电粒子,它带负电它带负电 D.元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测出的元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测出的 答案答案:AD 4.一对用绝缘支柱支持的金属导体一对用绝缘支柱支持的金属导体A和和B,使它们彼此接触使它们彼此接触,起初它们不带电起初它们不带电. 现在把带正电荷的球现在把带正电荷的球C移近导体移近导体A,如图所示如图所示,用手触摸一下用手触摸一下A,拿开手拿开手,同时移同时移 去去C,再把再把A和和B分开

32、分开,此时此时A和和B的带电情况是的带电情况是 ( ) 答案答案:A A.A和和B都带负电都带负电 B.A和和B都不带电都不带电 C.A带负电带负电,B不带电不带电D.A和和B都都 带正电带正电 5.放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A、B的电荷量分别为的电荷量分别为 QA=6.410-9 C、QB=-3.210-9 C,让两个金属小球接触让两个金属小球接触,在接触过程中在接触过程中,电电 子如何转移子如何转移?转移了多少个转移了多少个? 解析解析:两小球接触时两小球接触时,负电荷先被中和负电荷先被中和,剩余的正电荷再重新分配剩余的正电荷再重新分配.由

33、于两小球完全由于两小球完全 相同相同,剩余正电荷一定平分剩余正电荷一定平分, 即接触后两小球的电荷量即接触后两小球的电荷量QA=QB=+ =1.610-9 C. 在接触过程中在接触过程中,电子由电子由B球转移到球转移到A球球,B球自身的净电荷全部中和后球自身的净电荷全部中和后,电子继续转电子继续转 移移,使使B球带球带QB的正电荷的正电荷,这样共转移的电荷量为这样共转移的电荷量为Q=QB-QB=4.810-9 C,则转移则转移 的电子数的电子数n= = 3.01010. 答案答案:电子由电子由B球转移到球转移到A球球 3.01010 第九章第九章 静电场及其应用静电场及其应用 学学 习习 目目

34、 标标 1.通过实验通过实验,定性认识电荷之间的相互作用力与电荷量、电荷间的距定性认识电荷之间的相互作用力与电荷量、电荷间的距 离的关系离的关系,知道库仑定律和静电力常量知道库仑定律和静电力常量,并通过静电力与万有引力的对并通过静电力与万有引力的对 比比,体会自然规律的多样性和统一性体会自然规律的多样性和统一性,体会自然界和谐的统一美体会自然界和谐的统一美. 2.通过与质点模型的类比通过与质点模型的类比,认识点电荷的概念认识点电荷的概念,建立点电荷理想模型建立点电荷理想模型.知知 道将带电体看成点电荷的条件道将带电体看成点电荷的条件,体会类比法和建构理想模型在科学研体会类比法和建构理想模型在科

35、学研 究中的作用究中的作用. 3.通过了解科学家在探索库仑定律过程中所使用的研究方法通过了解科学家在探索库仑定律过程中所使用的研究方法,领会在领会在 库仑的实验中采用的微小量放大、类比等思想方法库仑的实验中采用的微小量放大、类比等思想方法,体验科学思想方体验科学思想方 法在科学研究中的重要作用法在科学研究中的重要作用. 4.通过具体实例通过具体实例,理解库仑定律的适用条件理解库仑定律的适用条件,能够应用库仑定律计算点能够应用库仑定律计算点 电荷间的静电力电荷间的静电力,会利用力的合成的知识解决三个点电荷的平衡问题会利用力的合成的知识解决三个点电荷的平衡问题, 培养知识迁移能力和运用数学知识解决

36、物理问题的能力培养知识迁移能力和运用数学知识解决物理问题的能力. 2 库仑定律库仑定律 知识点一知识点一 电荷之间的作用力电荷之间的作用力 1.将摩擦起电后的气球靠近空易拉罐将摩擦起电后的气球靠近空易拉罐,空易拉罐被气球吸空易拉罐被气球吸 引而滚动起来引而滚动起来.如果减小气球到易拉罐的距离或使气球摩如果减小气球到易拉罐的距离或使气球摩 擦后的电荷量增大擦后的电荷量增大,那么易拉罐的滚动情况会发生那么易拉罐的滚动情况会发生 答案答案:滚动加快滚动加快.带电的气球和空易拉罐之间的作用力可能与气球的电荷量以及它带电的气球和空易拉罐之间的作用力可能与气球的电荷量以及它 们之间的距离有关们之间的距离有

37、关.可以采用控制变量法来验证猜想可以采用控制变量法来验证猜想. 怎样的变化怎样的变化?据此猜想据此猜想,它们之间的作用力可能与哪些因素有关它们之间的作用力可能与哪些因素有关?要验证猜想要验证猜想, 可以采用什么实验方法可以采用什么实验方法? 2.库仑定律库仑定律: 中两个中两个 之间的相互作用力之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘与它们的电荷量的乘 积成积成 ,与它们的距离的二次方成与它们的距离的二次方成 ,作用力的方向在作用力的方向在 . 3.静电力静电力(库仑力库仑力): 之间的相互作用力叫作静电力或库仑力之间的相互作用力叫作静电力或库仑力. 4.点电荷点电荷:当带电体之间的距离比它们自身

38、的大小大得多当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的以致带电体的 、 及及 对它们之间的作用力的影响可以忽略时对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体可以看这样的带电体可以看 作带电的点作带电的点,叫作点电荷叫作点电荷. 真空真空 静止点电荷静止点电荷 正比正比 反比反比 它们的连线上它们的连线上 电荷电荷 形状形状 大小大小 电荷分布状况电荷分布状况 知识点二知识点二 库仑的实验库仑的实验 1.实验原理实验原理. 库仑做实验用的装置叫作库仑做实验用的装置叫作 ,如图所示如图所示,细银丝的下端悬挂一根绝缘棒细银丝的下端悬挂一根绝缘棒, 棒的一端是一个小球棒的一端是一个小球

39、A,另一端通过物体另一端通过物体B使绝缘棒平衡使绝缘棒平衡,悬丝处于自然状态悬丝处于自然状态.把另把另 一个带电的金属球一个带电的金属球C插入容器并使它接触插入容器并使它接触A,从而使从而使A与与C带带 电荷电荷.将将C和和A 分开分开,再使再使C靠近靠近A时时,A和和C之间的作用力使之间的作用力使A远离远离.扭转悬丝扭转悬丝,使使A回到初始位置回到初始位置 并静止并静止,通过悬丝通过悬丝 可以比较力的大小可以比较力的大小. 库仑扭秤库仑扭秤 同种同种 扭转的角度扭转的角度 2.实验步骤实验步骤. (1)改变改变A和和C之间的距离之间的距离r,记录每次悬丝扭转的角度记录每次悬丝扭转的角度,便可

40、找出力便可找出力F与与 的关系的关系. (2)改变改变A和和C的电荷量的电荷量,记录每次悬丝扭转的角度记录每次悬丝扭转的角度,便便 可找出力可找出力F与与 之间的关系之间的关系. 3.实验结论实验结论. (1)力力F与距离与距离r的二次方成反比的二次方成反比,即即 . (2)力力F与与q1和和q2的乘积成正比的乘积成正比,即即 . (3)综合以上实验结论可得综合以上实验结论可得F= . 距离距离r 电荷量电荷量q F Fq1q2 k 知识点三知识点三 静电力计算静电力计算 1.为什么在研究微观带电粒子的相互作用时为什么在研究微观带电粒子的相互作用时,可以忽略万有引力可以忽略万有引力? 答案答案

41、:微观带电粒子间的万有引力远小于静电力微观带电粒子间的万有引力远小于静电力,因此因此,在研究微观带电粒子的相在研究微观带电粒子的相 互作用时互作用时,可以忽略万有引力可以忽略万有引力. 2.库仑定律给出的是点电荷之间的静电力库仑定律给出的是点电荷之间的静电力,为什么根据库仑定律也可以求出带为什么根据库仑定律也可以求出带 电体之间的静电力电体之间的静电力? 答案答案:因为任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的因为任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的,所以如果知道带所以如果知道带 电体上的电荷分布电体上的电荷分布,根据库仑定律就可以求出带电体之间的静电力根据库仑定律就可以求出带电体之

42、间的静电力. 小试身手小试身手 判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流( (正确的打“正确的打“”, ,错误的打“错误的打“”).”). 1.电荷量很小的带电体就是点电荷电荷量很小的带电体就是点电荷.( ) 2.体积很大的带电体有时也可以看成点电荷体积很大的带电体有时也可以看成点电荷.( ) 3.点电荷是一种理想化模型点电荷是一种理想化模型.( ) 4.凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力,就可以使用公式就可以使用公式F=k .( ) 5.相互作用的两个点电荷相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同不论它们的电荷量是否相同,它们所

43、受的静电力大小它们所受的静电力大小 一定相等一定相等.( ) 6.根据库仑定律的表达式根据库仑定律的表达式F=k ,当两带电体之间的距离当两带电体之间的距离r0时时,两带电体之间两带电体之间 的静电力的静电力F.( ) 探究一探究一 库仑定律库仑定律 问题情境问题情境 带正电的带电体带正电的带电体C置于铁架台旁置于铁架台旁,把系在丝线上带正电的小球先后挂在把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、 P3位置位置,如图所示如图所示.带电体带电体C的电荷量为的电荷量为Q,小球的电荷量为小球的电荷量为q.丝线与竖直方向的夹丝线与竖直方向的夹 角为角为,带电体带电体C和小球之间的作用力大小用和小球之

44、间的作用力大小用F表示表示. 1.挂在挂在P1处的小球的电荷量处的小球的电荷量q一定时一定时,增大带电体增大带电体C的电荷量的电荷量Q,丝线的偏角如丝线的偏角如 何变化何变化?说明电荷间的相互作用力的大小与什么因素有关说明电荷间的相互作用力的大小与什么因素有关? 答案答案:丝线的偏角变大丝线的偏角变大,说明带电小球与带电体说明带电小球与带电体C之间的相互作用力变大之间的相互作用力变大.相互相互 作用力变大是由增大电荷量作用力变大是由增大电荷量Q引起的引起的,这说明电荷间的相互作用力的大小与这说明电荷间的相互作用力的大小与 电荷量大小有关电荷量大小有关,在距离一定时在距离一定时,电荷量越大电荷量

45、越大,相互作用力越大相互作用力越大. 2.保持带电体保持带电体C的电荷量不变的电荷量不变,把系在丝线上带正电的小球先后挂在把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、 P3位置位置,丝线的偏角如何变化丝线的偏角如何变化?说明电荷间的相互作用力的大小与什么因素说明电荷间的相互作用力的大小与什么因素 有关有关? 答案答案:小球悬挂在小球悬挂在P1、P2、P3处处,丝线的偏角逐渐减小丝线的偏角逐渐减小,表明在三个位置处的表明在三个位置处的 带电小球与带电体带电小球与带电体C间的相互作用力逐渐变小间的相互作用力逐渐变小.说明电荷间的相互作用力的说明电荷间的相互作用力的 大小与它们之间的距离有关大小与它

46、们之间的距离有关,在电荷量一定时在电荷量一定时,距离越大距离越大,相互作用力越小相互作用力越小. 3.结合以上探究结合以上探究,尝试总结尝试总结,哪些因素影响电荷间的相互作用力的大小哪些因素影响电荷间的相互作用力的大小?这些因这些因 素对作用力的大小有什么影响素对作用力的大小有什么影响? 答案答案:电荷的电荷量和电荷间的距离影响电荷间的相互作用力的大小电荷的电荷量和电荷间的距离影响电荷间的相互作用力的大小.电荷之电荷之 间的距离一定时间的距离一定时,电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大;电荷量一定时电荷量一定时, 电荷之间的作用力随着电荷间距离的增大而减

47、小电荷之间的作用力随着电荷间距离的增大而减小. 4.如图所示如图所示,两个完全相同的形状规则的带电金属球的电荷量分别是两个完全相同的形状规则的带电金属球的电荷量分别是q1和和q2, 两球心之间的距离为两球心之间的距离为r.两球能不能被看作点电荷两球能不能被看作点电荷?为什么为什么?什么情况下可以什么情况下可以 把两球看作点电荷把两球看作点电荷? 答案答案:当两球心之间的距离比较小时当两球心之间的距离比较小时,两球的大小、形状不能忽略不计两球的大小、形状不能忽略不计,两球两球 不能被看作点电荷不能被看作点电荷.因为此时两带电球体之间的距离会影响电荷的分布因为此时两带电球体之间的距离会影响电荷的分

48、布.当当 两球心之间的距离远远大于自身线度时两球心之间的距离远远大于自身线度时,两球可看成点电荷两球可看成点电荷. 过程建构过程建构 1.对点电荷的理解对点电荷的理解. (1)点电荷是只有电荷量点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型没有大小、形状的理想化模型,类似力学中的质点类似力学中的质点, 实际中并不存在实际中并不存在. (2)带电体能否看成点电荷视具体问题而定带电体能否看成点电荷视具体问题而定.如果带电体的大小比带电体间如果带电体的大小比带电体间 的距离小得多的距离小得多,以致带电体的大小、形状及电荷分布状况对它们之间的作以致带电体的大小、形状及电荷分布状况对它们之间的作 用力的

49、影响可以忽略时用力的影响可以忽略时,带电体就可以看成点电荷带电体就可以看成点电荷. 2.区分元电荷与点电荷区分元电荷与点电荷. (1)元电荷是最小的电荷量元电荷是最小的电荷量,不是带电体不是带电体. (2)点电荷是带电体点电荷是带电体,其电荷量可以很大其电荷量可以很大,也可以很小也可以很小,但它的电荷量一定是元但它的电荷量一定是元 电荷的整数倍电荷的整数倍. 3.对库仑定律的理解对库仑定律的理解. (1)库仑定律只适用于真空中的静止点电荷之间的相互作用库仑定律只适用于真空中的静止点电荷之间的相互作用,一般没有特殊一般没有特殊 说明的情况下说明的情况下,都可按真空来处理都可按真空来处理. (2)

50、两个点电荷之间的静电力遵从牛顿第三定律两个点电荷之间的静电力遵从牛顿第三定律,即不论电荷量大小如何即不论电荷量大小如何,两两 点电荷所受的静电力的大小总是相等的点电荷所受的静电力的大小总是相等的. (3)利用库仑定律计算静电力时利用库仑定律计算静电力时,若带电体带负电荷若带电体带负电荷,不必将负号代入公式中不必将负号代入公式中, 只将电荷量的绝对值代入公式计算出静电力的大小只将电荷量的绝对值代入公式计算出静电力的大小,再根据同种电荷相互再根据同种电荷相互 排斥排斥,异种电荷相互吸引来判断静电力的方向异种电荷相互吸引来判断静电力的方向. 【典例【典例1】(多选多选)下列关于点电荷和元电荷的说法下