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第一章电场电流第一章电场电流第一节电荷库仑定律目标导航1.了解自然界中有正负两种电荷，知道起电的三种方式．2．知道电荷守恒定律，了解元电荷、点电荷的概念．(重点)3．了解库仑定律的含义及其表达式、适用条件，并会用库仑定律进行有关计算．(重点＋难点)新知初探自学导引一、接引雷电下九天1752年6月__________在美国费城进行了著名的风筝实验，证明了闪电是一种_____现象，和地上的电是一样的,统一了______和______,使人类摆脱了对雷电现象的迷信．富兰克林放电天电地电二、电荷1．两种电荷:自然界存在两种电荷：_______和______,用丝绸摩擦过的玻璃棒带_______,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带_______．2．电荷间的相互作用:同种电荷相互_____，异种电荷相互_________．正电荷负电荷正电荷负电荷排斥吸引3．电荷量：电荷的多少叫电荷量，用_____表示，在国际单位制中，单位为______，符号为__.通常，正电荷量用_____数表示，负电荷量用_____数表示．4．摩擦起电：摩擦起电的实质是_______从一个物体________到另一个物体上，失去电子的物体带___电,得到电子的物体带___电．Q或q库仑C正负电子转移正负5．感应起电：把电荷移近_______的导体，可以使导体______的现象，叫做感应起电．想一想1．在感应起电的过程中，为什么要求必须是导体，而且要先把导体的远、近两端分开,再移走带电体？不带电带电提示：只有导体中才存在大量的自由电荷，在外界电荷的作用下发生分离，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．三、电荷守恒1．内容：电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体______到另一个物体，或者从物体的一部分________到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量_______．2．元电荷：最小的电荷量是电子所带的电荷量，质子、正电子带有跟电子等量的异种电荷．转移转移不变这个最小的电荷用e表示,e＝___________C,任何带电体的电荷量都等于e或者是e的整数倍，因此电荷量e叫做元电荷．1.60×10－19想一想2．电荷量能连续变化吗？提示：不能．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．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__________，可看做点电荷，它是_________模型．2．内容：_______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_____,跟它们距离的二次方成_____，作用力的方向在它们的连线上．忽略不计理想化真空正比反比3．表达式：F＝__________.静电力常量k＝_______________.4．适用条件：真空中的点电荷．kQ1Q2r29.0×109N·m2/C2想一想提示：不正确.从数学角度分析当r→0时，F→∞的结论是正确的，但从物理角度分析当r→0时，两电荷已失去了作为点电荷的前提条件，何况实际电荷都有一定大小，根本不会出现r＝0的情况．3．在理解库仑定律时，根据公式F＝kQ1Q2r2，推导出当r→0时，F→∞的结论是否正确？要点探究讲练互动三种起电方式的比较学案导引1．不带电的导体分别靠近和接触带电体后带电情况相同吗？2．两相同的金属球接触后，电荷一定是总量平分吗？方式内容摩擦起电感应起电接触起电产生条件两种不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时导体和带电体接触时现象两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同”导体上带上与带电体相同电性的电荷方式内容摩擦起电感应起电接触起电原因不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生的电子的得失导体中的自由电子受到带电体正(负)电荷的吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质都是电荷在物体之间或物体内部的转移特别提醒：(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．(2012·河北衡水中学高二检测)如图1－1－1所示的是一个带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中的金属箔片先闭合后张开，说明金属球A带的是()例1图1－1－1A.正电荷B.负电荷C.可以是正电荷也可以是负电荷D．先带正电荷，后带负电荷【审题指导】解答本题应从以下两点思考:(1)影响金属箔片张角变化的因素；(2)正负电荷间的相互作用力对电荷移动的影响．【精讲精析】金属箔片开始带正电，当带电金属球A靠近验电器时，金属箔片先闭合后张开，说明金属箔片所带的正电荷被吸引而转移，而使金属箔片带上负电荷，所以又会张开，由此判断金属球A带负电．【答案】B变式训练1．如图1－1－2所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔；若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是()图1－1－2A．只有M端验电箔张开B．只有N端验电箔张开C．两端的验电箔都张开D．两端的验电箔都不张开解析：选C.A球带负电，靠近导体M端，则M端的自由电子被A上的负电荷排斥到N端，故M端带正电、N端带负电．M、N下端的验电箔由于同种电荷相互排斥而张开．学案导引1．利用库仑定律计算库仑力时，Q1和Q2的正负号如何处理？2．在计算微观粒子的受力时，是否分析万有引力？对库仑定律的进一步理解1．库仑定律的理解和应用(1)库仑定律的适用条件:①真空,②点电荷．库仑定律严格适用于真空中两个点电荷的相互作用，但这两个条件都是理想化的，在空气中近似成立；对于两个带电均匀的球体，r应取两球体的球心距．(2)静电力常量：只有库仑定律公式中各个物理量都采用国际单位时，k的值才是9.0×109N·m2/C2.(3)库仑力的计算：大小计算和方向判断分别进行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷Q1、Q2的正负号代入公式中，只将电荷量的绝对值代入公式计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥，异种电荷相吸加以判断即可．2．库仑定律与万有引力定律的比较万有引力定律库仑定律不同点适用条件两质点间两点电荷间力的性质只有引力引力或斥力产生原因物体有质量物体带电万有引力定律库仑定律相同点都是非接触力(场力)公式形式相似，万有引力定律公式为F＝Gm1m2r2，库仑定律公式为F＝kQ1Q2r2，都与距离的二次方成反比，与质量或电荷量的乘积成正比力的方向均在相互作用的物体连线上特别提醒：(1)库仑定律和万有引力定律适用条件不同，万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用．(2)在研究微观粒子的受力时，万有引力很小，可以忽略不计，在研究天体的相互作用时静电力同样可以忽略不计．例2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2r，则它们之间的静电力变为()A.38FB.F6C.83FD.23F【答案】B则它们之间的库仑力F＝kQ1Q2r2，当Q甲＝2Q1，Q乙＝13Q2，r′＝2r时F′＝k2Q1·13Q24r2＝16kQ1Q2r2＝16F.变式训练2．(2012·安徽学业水平预测)真空中有两个静止的点电荷，它们之间的作用力为F，若它们的带电量都增大为原来的2倍，距离减小为原来的1/2，它们之间的相互作用力变为()A．F/2B．FC．4FD．16F解析：选D.根据库仑定律公式，可知当电量都增加2倍，距离减小为原来的1/2时，库仑力变为原来的16倍，选项A、B、C错误，D正确．