库仑定律1.docx

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库仑定律1

教师

高贤

学生姓名

上课日期

2013-7-

学科

物理

年级

高二

授课时段

类型

知识讲解□：

√例题讲解□:

√

本人课时统计

第（）课时共（）课时

教学内容

1.自然界中的电荷

2.库仑定律

3.电荷守恒定律

4.起电的三种方式

教学

目标

①明确点电荷是个理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件。

②会用文字描述库仑定律的内容与公式表达，能用库仑定律计算真空中两个点电荷之间的作用力。

③了解库仑扭秤实验和库仑对电荷间相互作用的探究

④初步了解人类对电荷间相互作用的探究过程。

教学重难点

1.库仑定律的使用条件

2.电荷守恒定律的实际应用

3.库伦定律与力学平衡问题

教

学

过

程

　1．两种电荷：

正电荷和负电荷：

把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示。

把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示。

　　2．电荷及其相互作用：

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

　　3．使物体带电的方法：

　　摩擦起电──学生自学P2后解释摩擦起电的原因，培养学生理解能力和语言表达能力。

为电荷守恒定律做铺垫。

　　演示摩擦起电，用验电器检验是否带电，让学生分析使金属箔片张开的原因过渡到接触起电。

　　接触起电──电荷从一个物体转移到另一个物体上

二、电荷守恒定律：

　　电荷既不能创造，也不能消灭，只能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。

　　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。

　　三、几个基本概念

　　电荷量──电荷的多少叫做电荷量。

符号：

Q或q 单位：

库仑 符号：

C。

　　元电荷──电子所带的电荷量，用e表示，e=1．60×10-19C。

　　注意：

所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。

电荷量是不能连续变化的物理量。

最早由美国物理学家密立根测得

　　比荷──电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m，符号：

C/㎏。

静电感应和感应起电──当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离一端带同号电荷。

这种现象叫做静电感应。

利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。

问题：

自然界中存在几种电荷？

电荷守恒怎么理解？

⒈同性电荷互相推斥，异性电荷互相吸引。

⒉中和：

等量异种电荷相互抵消的现象。

⒊物体带电：

使物体中的正负电荷分开过程。

（不带电物体，正负电荷等量）

带正电：

物体失去一些电子带正电。

带负电：

物体得到一些电子带负电。

⒋电荷守恒：

电荷不能创造，不能消灭，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。

二、库仑定律

⒈实验：

学生动手做摩擦起电实验；演示实验：

同性电荷相推斥，异性电荷相吸引。

（注意学生的感性知识）

⒉

（1）

（1）库仑定律的适用条件：

真空中，两个点电荷之间的相互作用。

点电荷：

带电体大小和它们之间的距离相比可以忽略。

理解为带电体只为一点，电荷集中于该点，r即为两个带电体之间距离。

当带电体大小与它们距离相比不可忽略时，电荷不能视为集中一点，r不能确定，不适用库仑定律。

（2）K：

静电力恒量。

重要的物理常数K=9.0×109Nm2/C2，其大小是用实验方法确定的。

其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：

F：

N、Q：

C、r：

m。

（3）关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向即可。

（4）库仑力也称为静电力，它具有力的共性。

它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。

它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。

（5）

F是Q1与Q2之间的相互作用力，F是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。

不能理解为Q1Q2，受的力也不等。

例：

1：

真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r，它们间的静电力为F。

若甲的电量变为原来的2倍，乙的电量变为原来的1/3，距离变为2r，则它们之间的静电力变为（）

A.A.3F/8B.F/6C.8F/3D.2F/3

根据题目给出条件，真空中，点电荷，符合库仑定律条件。

当

时

答案应选：

B

应注意，点电荷之间的相互作用力是与两个点电荷电量乘积成正比，与两个点荷距离的平方成反比。

解答问题时，要考虑三个量的变化

分析QC受几个力，确定各力大小和方向。

因QB的存在QA对QC的作用力，还遵守库仑定律吗？

QC题目中没有交待电性，解答时就需考虑两种情况，即QC为正电，QC为负电。

当QC为正电时，受力情况如图2所示，QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其它电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律的规律。

QA对QC作用力：

，同性电荷相斥。

QB对QC作用力：

，异性电荷相吸。

∵QA=QB=Q∴FA=FB

根据平行四边形法则，QC受的力F1即为FA、FB的合力，根据几何知识可知，QC受力的大小，F1=FA=FB=

，方向为平行AB连线向右。

当QC为负电时，如图3所示。

方向平行AB连线向左。

从本题解答可知：

（1）静电力合成分解时遵守平行四边形法则。

（2）题中不交待电性时，需根据题给的条件判断其电性，若不能判断电性，应按两种情况处理。

（3）求静电力时要计算其大小还要回答力的方向。

3：

如图4所示，把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为4×10-8C的小球B靠近它，当两小球在同一高度时且相距3cm，丝线与坚直方向夹角为45,此时小球B受到库仑力F=___________。

小球A带的电量qA=____________。

【典型例题】

【例1】关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是：

（）

A、摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷

B、摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体

C、感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分

D、感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了

【解析】摩擦起电的实质是：

当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带上负电，失去电子的物体带上正电。

即电荷在物体之间转移。

感应起电的实质是：

当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间的相互吸引或排斥，导致导体中的自由电荷趋向或远离带电体，使导体上靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷。

即电荷在物体的不同部分之间转移。

由电荷守恒定律可知：

电荷不可能被创造。

【答案】B、C

【例2】绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的附近，有一个绝缘金属球b，开始a、b都不带电，如图所示，现在使a带电，则：

（）

A、a、b之间不发生相互作用

B、b将吸引a，吸住后不放

C、b立即把a排斥开

D、b先吸引a，接触后又把a排斥开

【解析】当a带上电荷后，由于带电体要吸引轻小物体，故a将吸引b。

这种吸引是相互的，故可以观察到a被b吸引过来。

当它们相互接触后，电荷从a转移到b，它们就带上了同种电荷，根据电荷间相互作用的规律，它们又将互相排斥。

【答案】D

【例3】两个相同的带电导体小球所带电荷量的比值为1∶3，相距为r时相互作用的库仑力的大小为F，今使两小球接触后再分开放到相距为2r处，则此时库仑力的大小为：

A、

B、

C、

D、

【解析】设两个小球相互接触之前所带电荷量分别为q和3q，

由库仑定律得：

F＝3kq2/r2

由于两个导体小球完全相同，故接触后它们的带电情况完全相同。

若它们原来带相同性质的电荷，则接触后它们的电荷量均为2q，于是有

F1＝k（2q）2/（2r）2＝

F

若它们原来带相异性质的电荷，则接触后的它们的电荷量均为q，于是有

F2＝kq2/（2r）2＝

F

【答案】A、D

例4如图所示,半径为R的绝缘细圆环均匀带电,带电量为+Q,圆环上有一小缺口,缺口宽度为L,L≤R,在圆环中心放一带电量为+q的点电荷,求点电荷q所受的库伦力的大小和方向

小试牛刀

⒈真空中保持一定距离的两个点电荷，若其中一个点电荷增加了1/2，但仍然保持它们之间的相互作用力不变，则另一点电荷的电量一定减少了（）

A.1/5B.1/4C.1/3D.1/2

⒉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:

1B.1:

2C.1:

1D.不一定

⒊如图7所示，用两根绝缘细线挂着两个质量相同的不带电的小球A和B，此时，上、下细线受的力分别为TA、TB，如果使A带正电，B带负电，上、下细线受力分别为TA，TB，则（）

A.TATBC.TA=TAD.TB

⒋真空中有两个大小相等的带电球体，带电量分别为4×10-8C和-8×10-8C，相距为r（r远大于球半径）时，它们之间的静电引力为F，若将两个带电体接触后再分开，仍相距r，它们之间的静电力为_________力（吸引或排斥），静电力大小为F=______F。

⒌两个质量都是m的小球，都用细线拴在同一点，两细线长度相等，两球都带上正电荷，但甲球电量比乙球多，平衡时两细线分别与竖直方向夹角为Q1和Q2，则二者相比，Q1_____Q2。

⒍两个点电荷，它们带有同种性质的电荷，所带电量之比为2:

5，质量之比为1:

2，置于真空中，相距为L，同时释放后，它们加速度之比为________，经过t秒后，它们动量之比为________，它们动能之比为________。

课堂练习

【基础练习】

一、选择题：

1、用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒，都能吸引轻小物体，这是因为：

（）

A、被摩擦过的玻璃棒和橡胶棒一定带上了电荷

B、被摩擦过的玻璃棒和橡胶棒一定带上了同种电荷

C、被吸引的轻小物体一定是带电体

D、被吸引的轻小物体一定不是带电体

2、带电微粒所带的电荷量的值不可能的是下列的：

（）

A、2.4×10-19CB、－6.4×10-19CC、－1.6×10-19CD、4×10-17C

3、如图所示，当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上的电荷移动情况是：

（）

A、枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动

B、枕形金属导体上的带负电的电子向A端移动，正电荷不移动

C、枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动

D、枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动

4、两个金属小球带有等量同种电荷q（可视为点电荷），当这两个球相距为5r时，它们之间相互作用的静电力的大小为：

（）

A、

B、

C、

D、条件不足，无法判断

5、关于库仑定律的公式

，下列说法中正确的是：

（）

A、当真空中的两个点电荷间的距离r→∞时，它们之间的静电力F→0

B、当真空中的两个点电荷间的距离r→0时，它们之间的静电力F→∞

C、当两个点电荷之间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了

D、当两个点电荷之间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了

6、要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是：

（）

A、每个点电荷的带电量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变

B、保持点电荷的带电量不变，使两个电荷间的距离增大到原来的2倍

C、使一个点电荷的电荷量加倍，另一个点电荷的电荷量保持不变，同时将两个点电荷间的距离减小为原来的1/2

D、保持点电荷的电荷量不变，将两个点电荷的距离减小到原来的1/2

二、填空题：

7、大量事实说明：

电荷既不能，也不能，只能从转移到，或者从转移到。

这个结论叫做电荷守恒定律。

8、有三个相同的绝缘金属小球A、B、C，其中A小球带有2.0×10-5C的正电荷，小球B、C不带电。

现在让小球C先和小球A接触后取走，再让小球B与小球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三小球的带电量分别为qA＝C，qB＝C，qC＝C。

9、真空中的两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果保持它们之间的距离不变，把它们的带电量都增大到原来的n倍，则它们之间的静电力为；如果保持带电量不变，将距离增大到原来的n倍，则它们之间的静电力为；如果使每个点电荷的带电量都增加原来的n倍，同时距离减小到原来的1/n，则它们间的静电力为。

三、计算题：

10、真空中有两个相距0.1m、带电量相等的点电荷，它们之间的静电力的大小为3.6×10-4N，求每个电荷的带电量是元电荷的多少倍？

11、有两个大小相同的绝缘金属小球分别带有正电荷q1、q2，且q1>q2。

当它们相距10cm时，相互间的库仑斥力的大小为5.0×10-3N，若将它们接触后再放回原处，相互间的库仑斥力的大小变为9.0×10-3N。

设两个带电金属球都可以看成点电荷，求两球在接触前所带的电量？

12、A、B、C是三个完全相同的导体小球，A、B的带电情况相同，固定放置后其间的相互作用力的库仑斥力为F，今将不带电的小球C先后与A、B小球接触后移去，则A、B间的库仑力的大小将变成多少？

【能力提升】

1、如图所示，用两根绝缘轻细绳悬挂两个小球A和B，这时上、下两根绳子中的张力分别为T1和T2；使两球都带上正电荷，上、下两根绳子中的张力分别为T1’和T2’，则：

（）

A、T1’＝T1B、T1’T2

2、光滑水平面上有A、B两带电小球，A的质量为B的质量的2倍，将两球由静止释放。

开始时A的加速度为a，经一段时间后，B的加速度也为a，速度大小为v，则此时，A球的加速度为，速度大小为。

3、有三个完全相同的金属小球A、B、C，A球带电量为7Q，B球带电量为-Q，C球不带电。

把A、B固定起来，然后让C球反复与A、B球接触，最后移去C球。

试问：

最后A、B间的相互作用力变为原来的多少倍？

4、如图所示,三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3的距离为q1与q2的距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比q1：

q2：

q3为多少？

学

生

成

长

记

录

学生对自己本次课堂表现，所教知识点是否能接受，满意：

○特别满意满意○一般○差

学生对教师此次授课是否满意

○特别满意○满意○一般○差

请学生填写这次课程的重要知识点：

学生签字：

本节课教学计划完成情况：

照常完成□提前完成□延后完成□

学生的接受程度：

54321

学生的课堂表现：

很积极□比较积极□一般积极□不积极□

学生此次学习评语：

教师签字：

签字时间

班主任审批

教学主任审批

蜂巢教育练习题

一、基础练习：

1：

关于点电荷的说法，正确的是（）

A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷

B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷

C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷

D．一切带电体都可以看成点电荷

2．关于元电荷的解释，下列说法正确的是（）

A．元电荷就是电子

B．元电荷跟电子所带的电荷量相等

C．基本电荷就是质子

D．物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍

3.半径为R的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带有等量同种电荷Q时相互之间的库仑力为F1，两球带等量异种电荷Q与-Q时库仑力为F2，则（）

A、F1>F2B、F1

4.半径为r的两个带电金属小球，球心相距3r，每个小球带电量都是+q，设这两个小球间的静电力大小为F，则下列式子中正确的是

A.

B.

C.

D.

5.两个相同的金属小球（可看作点电荷），带电量之比为1：

7，在真空中相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能是原来的（）

A．4/7B．3/7C．9/7D．16/7

6、有两个完全相同的带电小球Ａ和Ｂ。

分别带电10Ｑ和-Q,球心间距为R，将它们用绝缘支柱固定起来，现用第三个一样的不带电的金属球C反复不断地和A、B轮流接触，最后移开C，A、B间的作用力变为原来的多少倍？

三、两电荷之间的作用是相互作用力

7．在一条直线上，从左向右依次固定A、B、C三个带电小球，A、B、C的质量之比为mA：

mB：

mC=1：

2：

3，小球所在的光滑平面是绝缘的。

当只将小球A释放的瞬间，它获得向左的加速度大小为5m/s2；当只将小球B释放的瞬间，它获得向右的加速度大小为4m/s2；那么当只将小球C释放的瞬间，它将获得向的加速度大小为m/s2

8、光滑水平面有A、B两个带电小球，A的质量是B的质量的2倍，将两球由静止释放，初始A的加速度为a,经过一段时间后，B的加速度也为a，速度大小为v，此时，A的加速度为.

四、库仑力作用下物体的动态平衡

9.已知如图，点电荷A、B的电荷分别为QA、QB，OA=OB，都用长L的丝线悬挂在O点。

静止时A、B相距为d。

若将A的电荷量增大到3QA，重新平衡时AB间距离将是多大？

10.如图所示，竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的质点A，在Q正上方的P点用丝线悬挂另一质点B，A、B两质点因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角。

由于漏电使A、B两质点的带电量逐渐减少，在电荷漏完之前，悬线对悬点P的拉力大小（）

A．保持不变

B．先变小后变大

C．逐渐减小

D．逐渐增大