1电荷及库仑定律解析

1.1电荷库仑定律新课标高中物理选修1－1第一章电场电流闪电是如何形成的？一、电荷1、自然界中有两种电荷（1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷（2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。+_返回原子的构成原子原子核核外电子质子中子（正电）（不带电）核外电子离原子核较远的电子容易受到外界的作用而脱离原子物质的微观结构是怎样的？摩擦起电的原因是什么？摩擦时电子从一个物体转移到另一个物体上。得到电子：带负电失去电子：带正电（中性）（负电）（正电）物质的微观结构：物体甲物体乙由原子结构知识我们知道，原子是由带正电荷的原子核和绕核旋转的带负电的电子所组成。在通常状态下，原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷绝对值相等，整个原子对外不显电性。所以物体一般宏观表现为中性。摩擦起电分析由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同，当两个不同材料的物体甲和乙互相摩擦时，物体甲将失去电子而带正电，物体乙得到电子而带负电。摩擦后的物体甲摩擦后的物体乙摩擦起电演示静电感应：把电荷移近不带电的导体，使导体带电的现象。感应起电：利用静电感应使物体带电。（2）感应起电金属导电机理：金属内有自由移动的电子自由电子正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动。＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－＋＋静电感应近异远同2、感应起电（2）感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．规律：近端感应异种电荷，远端感应同种电荷（1）静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静电感应．3、接触带电接触后再分开+Q+Q接触后再分开+Q-3Q-Q-Q电荷从一个物体转移到另一个物体两个完全相同的带电导体,接触后再分开,二者将原来所带电量的总和平均分配Ｑ21Ｑ211.三种起电方法二、电荷守恒定律：２.起电的本质摩擦起电、感应起电、接触起电无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷.表述一：电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变.表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。二、电荷守恒定律：（1）元电荷是一个电子或质子所带的电荷量，它是电荷量的最小单位；（2）任何一个物体所带的电荷量一定等于元电荷的整数倍；（3）元电荷量e=1.60×10－19C；即kgcme/1076.11091.01060.1113019（4）电子的电荷量和电子质量的比叫电子的比荷。三．元电荷1．对元电荷的理解，正确的是（）A．元电荷就是电子B．元电荷就是质子C．元电荷表示所带电量跟电子电量数值相等D．物体所带电量只能是元电荷的整数倍巩固练习CD2．对物体带电现象的叙述，正确的是（）A．物体带电一定具有多余的电子B．摩擦起电实质上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程C．物体所带电荷量可能很小，甚至小于eD．电中和是等量异种电荷完全相互抵消的现象巩固练习BD验电器静电计如何判断物体是否带电呢？金属箔片金属球金属杆金属指针选用验电器检验物体是否带电静电计(指针式验电器)验电器+++++++----++验电器思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时,金属箔片才开始张开?解释看到的现象.同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？①可能跟电荷电量有关;②可能与两个电荷间的距离有关.猜想探究影响电荷间相互作用力的因素演示实验表明：电荷之间的作用力（1）随电荷量的增大而增大（2）随距离的增大而减少库仑扭秤实验2.实验原理：①怎样处理距离r与作用力F的关系?②怎样处理电荷量q与作用力F的关系?间接的方法转化的思想1.基本结构四、库仑定律真空中两个点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。大小：122qqFkr其中K叫静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2适用：1.真空中2.范围点电荷：忽略大小的带电体电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.异种电荷库仑力的方向同种电荷静止电荷间的相互作用力叫做静电力或库仑力。：在它们的连线上。解：氢原子核与电子之间的库仑力F电为例1：在氢原子中，原子核只有1个质子,核外只有1个电子,它们之间的距离r=5.3×10-11m。求氢原子核与电子之间的库仑力F电及它们之间的万有引力F引。221rqqkF电N)103.5()106.1(100.92112199N102.88解析:例2:真空中有三个三个点电荷,它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上,每个点电荷都是,求它们的库仑力.6210CQ1Q2QF2F1F分析：如图所示，用“+”“–”号表示电荷的正负。根据牛顿第三定律，电荷q1、q2之间的作用力F1和F2是大小相等，方向相反。例3:在真空中有两个相距0.3m的点电荷，所带的电荷量分别是2×10-8C和-4×10-8C。求每个电荷受到的静电力有多大，是引力还是斥力？+q1q2rF1F2解：正、负电荷之间的相互作用力为吸引力，大小为小结：在应用库仑定律求电荷间的相互作用力时，电荷量的正负号不要代入公式进行计算，只用它们的绝对值进行计算，方向另外说明。22121rqqkFFN3.0104102100.92889N100.85例的电性及量值如何？的带电量球球放在何处？小入的作用下保持静止，则引的电场力三个小球只在相互作用、、欲使，若引入第三个带电小球，别为的两个小球，带电量分真空中相距为cBAqCCCBACQqQq,94L++-AqBqCqLxABFCBFBCFACF①：对......22xqqkxLqqkCCBCA解：②：对......22xqqkLqqkBCBBA”且电性为“解得：,4,2QqLxC总结:三点共线,两同夹异,两大夹小,近小远大小结1、自然界存在两者电荷（1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷（2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷2、使物体带电的方式带电方式(1)摩擦起电：电子从一个物体转移到另一个物体(2)接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体(3)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分规律：近异远同3、元电荷e：指电子（或质子）的电荷量，称为元电荷4、电荷守恒定律：电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变.191.6010eC5、库仑定律（1）内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.（2）公式：（3）适用条件：⑴真空⑵点电荷（4）点电荷：是一种理想模型.当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷.k=9.0×109N·m2/C2防雷知识措施“你们知道吗，男孩遭雷击概率超过女孩。”防雷专家此语一出，台下的孩子们全都张大了嘴巴，女孩们一听全乐了，男孩子则不服气地问为什么这么说。专家解释说，人体都有静电场，静电场所产生的电压越高，越容易遭到雷击，男孩和女孩生理结构存在不同，导致其静电压存在一定差异，一般来说男孩静电压1000，高于女孩的800，因此男孩遭雷击概率超过女孩。课堂训练1、关于点电荷的下列说法中正确的是：A.真正的点电荷是不存在的．B.点电荷是一种理想模型．C.足够小的电荷就是点电荷．D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计ABD课堂训练2、下列说法中正确的是：A点电荷就是体积很小的电荷．B点电荷就是体积和带电量都很小的带电体．C根据可知，当r0时，F∞D静电力常量的数值是由实验得到的．122qqFkrD课堂训练3、三个相同的金属小球a、b和c，原来c不带电，而a和b带等量异种电荷，相隔一定距离放置，a、b之间的静电力为F。现将c球分别与a、b接触后拿开，则a、b之间的静电力将变为（）。A．F/2B．F/4C．F/8D．3F/8C4、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是：A、把质子或电子叫元电荷．B、1.60×10-19C的电量叫元电荷．C、电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷．D、质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷．B、C、D．课堂训练5、有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则：A．B、C球均带负电B．B球带负电，C球带正电C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电D．B、C球都不带电C课堂训练课堂训练6如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置．用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷__________．若手的接触点改在A端，情况又如何___________。负电荷负电荷作业1、使一个物体带电的方式有三种，它们是、和，在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，只是从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分移到另一部分，而且电荷的总量不变，这个结论也被称之为定律。2、将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数（）A．增加B．减少C．不变D．先增加后减少课堂练习C摩擦起电感应起电接触带电电荷守恒定律3、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量为__________；一个电子的电量为____________，一个质子的电量____________；任何带电粒子，所带电量或者等于电子或质子的电量，或者是它们电量的______．最早测出元电荷的数值的是美国物理学家，这位科学家还测出了电子电量和质量的比值，叫做电的。4、把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是（）A．带有等量异种电荷B．带有等量同种电荷C．带有不等量异种电荷D．一个带电，另一个不带电1.6×10－19C课堂练习－1.6×10－19C1.6×10－19C整数倍密立根比荷BCD作业5、有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则（）A．B、C球均带负电B．B球带负电，C球带正电C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电D．B、C球都不带电6、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a（图1），然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球A和金箔b的带电情况是（）A．a带正电，b带负电B．a带负电，b带正电C．a、b均带正电D．a、b均带负电E．a、b均不带电课堂练习CC7、图7中A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球C．在下列情况中，判断A、B两球的带电情况：（1）A、B接触后分开，再移去C，则A________，B______；（2）A、B接触，先移去C后，再把AB分开，则A_______，B_______．（3）A、B接触，用手指瞬间接触B后再移去C，则A________，B_______；8、某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：①把不带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙，但甲、乙两球不接触。②用手指摸甲球。③手指移开。④移开乙球。⑤甲球带正电。⑥甲球不带电。下列操作过程和所得结论正确的有（）A.①→②→③→④→⑥B.①→②→④→③→⑥C.①→②→③→④→⑤D.①→②→④→③→⑤课堂练习正电负电不带电不带电负电负电BC闪电现象解释剧烈的气流运动使云层相互摩擦，摩擦导致云层间异种电荷大量积聚（摩擦起电）。靠近地面云层中电荷的大量积聚，会使地面因静电感应而产生电荷积聚(感应起电)。云层之间、云层与地面之间会形成几百万伏的电压。这个高压