一:学习目标
1. 知道两种电荷及其相互作用,知道电荷量、元电荷、点电荷的概念. 郎庆田
2. 知道摩擦起电、感应起电的本质,知道电荷守恒定律.
3. 理解库仑定律的含义及表达式、适用条件,会用库仑定律进行简单计算.
二:基本知识点
1.电荷:自然界中有两种电荷,即 和 ;同种电荷相互 ,异种电荷相互 .物体带正电,是由于物体 电子;物体带负电,是由于物体有 电子.
2.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。用毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带负电,毛皮带正电,用丝绸摩擦玻璃棒后,玻璃棒带正电,丝绸带负电(本质是电荷从一个物体转移到了另外一个物体)
3.感应起电:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象,叫做 ;在这个过程中,导体中的 从导体的一部分 到另一部分;导体上靠近电荷的一端的电性与电荷的电性 ,远端的电性与电荷的电性 .
4.元电荷:在物理学中,常用元电荷e作为电荷量的单位,元电荷的电荷量为 库仑;一个电子的电荷量为 库仑;所有带电物体的电荷量或者等于e,或者是e的 .
5.电荷守恒定律:电荷既不能 ,也不能 ,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 .
6.库仑定律:在真空中两个点电荷间作用力跟它们的电量的乘积q1q2成正比,跟它们间的距离的平方r2成反比,力的方向在它们的连线上。
库仑定律的数学表达式是F=k,式中k叫静电常数,其数值为k=9.0×109 N·m2/C2。
适用条件是:真空中、点电荷
7.点电荷:是指没有 的带电体,是一种理想化的模型,实际上并不存在。如果带电体间的距离比它们的大小大得多,以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,这样的带电体就可看成点电荷。均匀带电球体或均匀带电球壳也可看成一个处于该球球心,带电量与该球相同的点电荷。
三:问题探究
1.在北方的冬天,如果天气干燥,我们会听到“噼啪”声,还会看到电火花;当我们用手去拉车门或把手时也会有触电的感觉,这种现象我们叫静电现象.阅读教材并回答静电现象是如何产生的?
答案 物体间摩擦时电荷发生了转移,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电.
2.阅读教材中演示实验“感应起电”,思考:如果先把C移走,再分开A、B,A、B还能分别带负、正电荷吗?为什么?
答案 不能.移走C后,A、B上的正、负电荷发生了中和,对外不再显示电性.
总结:
1.电荷的种类
自然界中只存在两种电荷:正电荷和负电荷.用毛皮摩擦过的橡胶棒带 电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电荷.
孕妇餐厅2.电荷的作用
带电体能 ;同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
眼动仪3.电荷量:电荷的 叫做电荷量,符号:Q或q,单位:库仑,符号:C.
3.我们要使一个导体带电,可以采取哪三种方式?它们带电的方式有哪些相同之处?
答案 带电方式:摩擦起电、感应起电和接触带电.它们都是电荷的转移.
总结:
1.三种带电方式都是电荷从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷总量 .
2.元电荷是电荷量而不是电荷,所有带电体的电荷量或者等于元电荷,或者是元电荷的promax .
对点电荷的理解
(1)“点电荷”指的是一种没有大小的带电体.
(2)看成点电荷的条件: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忽略不计,这样的带电体就可以看成点电荷.
对库仑定律的理解
(1)内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,跟它们 成正比,跟它们 的二次方成反比,作用力的方向在 .
(2)表达式:F=k,其中k是一个常量,叫静电力常量,F是两个点电荷间的静电力,Q1、Q2是它们所带的电荷量,r是它们之间的距离.
(3)适用条件:① ;② .
(4)静电力的方向:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,作用力的方向在两点电荷的连线上.
(5)静电力常量k
①数值:k=9.0×109 N·m2/C2.
②物理意义:真空中两个相距为1 m、电荷量都为1 C的点电荷之间的相互作用力为9.0×109 N.
说明 静电力具有力的共性,遵循牛顿第三定律和力的 平行四边形 定则.
问题:
根据公式F=k,当r→0时,则库仑力F→∞,这种认识对吗?为什么?
答案 这种认识是错误的.因为当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,也就是说当r→0时,电荷已不能再看成是点电荷,所以违背了库仑定律的适用条件.(“→”表示“趋向于”,“∞”表示“无穷大”)
例题:
【例1】 M和N是两个原来都不带电的物体,它们互相摩擦后,M带正电荷.下列判断正确的是 ( )
A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦的过程中电子从M转移到N
C.M在摩擦过程中创造了正电荷
D.N在摩擦过程中失去电子
【例2】 关于摩擦起电与感应起电,以下说法正确的是( )
A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电荷
B.摩擦起电是因为产生电荷,感应起电是因为电荷的转移
C.不论是摩擦起电还是感应起电,都是电荷的转移
D.以上说法均不正确
【例3】 下列关于点电荷的说法中正确的是 ( )
A.只有体积很小的带电体,才能看做点电荷
B.体积很大的带电体一定不能看做点电荷
C.点电荷一定是电荷量很小的带电体
D.两个带电的金属小球,不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理
【例4】两个点电荷q1=1C筹备好2022年冬奥会体现了我国哪项战略措施、q2=1C相距r=1m,且静止于真空中,求它们间的相互作用力。
【例5】 真空中两个点电荷Q1、Q2,距离为R,当Q1增大到2倍时,Q2减为原来的1/3,而距离增大到原来的3倍,电荷间的库仑力变为原来的 ( )
A.4/9 B.4/27
C.8/27 D.2/27
【例5】 两个完全相同的均匀带电小球,分别带电量q1=2C正电荷,q2=4C负电荷,在真空中相距为r且静止,相互作用的静电力为F。
(cd151)今将q1、q2、r都加倍,相互作用力如何变?
(2)只改变两电荷电性,相互作用力如何变?
(3)只将r增大4倍,相互作用力如何变?
(4)将两个小球接触一下后,仍放回原处,相互作用力如何变?
(5)接上题,为使接触后,静电力大小不变应如何放置两球?
课堂习题:
1.两个完全相同的小球接触后分开,两球相互排斥,则两球原来带电情况不可能是
A.原来的其中一个带电
B.原来小球原来分别带等量异种电荷
C.两个小球原来分别带同种电荷
D.两个小球原来分别带不等量异种电荷
2.关于点电荷的概念,下列说法正确的是
A.两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看作点电荷
B.有体积很小的带电体才能看作点电荷
C.积很大的带电体一定不能看作点电荷
D.对任何带电球体,总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷
3.已知点电荷A的电量是B点电荷的2倍,则A对B作用力大小跟B对A作用力大小的比值为( )
A.2:1 B.1:2 C.1:1 D.不一定
4.下列说法中正确的是 ( )
A.静电感应不是创造电荷,只是电荷从物体的一部分转移到另一部分
B.摩擦起电时,一个物体失去一些电子带正电,另一个物体得到这些电子带负电
C.两个带电体接触一定等分电荷量
D.一个带电物体接触另一个不带电物体,两个物体可能带上异种电荷
5.带电微粒所带的电荷量不可能是下列数值中的 ( )
A.2.4×10-19 C
B.-6.4×10-19 C
C.-1.6×10-18 C
D.4.8×10-17 C
6.关于库仑定律的公式F=k,下列说法中正确的是( )
A.当真空中两个电荷间距离r→∞时,它们间的静电力F→0