新编鲁科版高中物理选修3-1全册导学案.docx

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鲁科版高中物理选修3-1

全册导学案

目 录

§1.1静电现象及其微观解释

§1.2库仑定律

§1.3电场及其描述

§1.4电场中的导体

§2.1电场力做功与电势能

§2.2电势与等势面

§2.3电势差

§2.4电容器与电容

§3.1 电流

§3.2电阻

§3.3 焦耳定律 第一课时（电能）

§3.3焦耳定律第二课时（电热）

§3.4串联电路和并联电路（第一课时：

串联）

§3.4串联电路和并联电路第二课时：

（并联）

§4.1闭合电路欧姆定律

§4.2多用电表的原理及使用

§4.3测量电源的电动势和内电阻

§5.2用磁感线描述磁场

§5.3磁感应强度磁通量、磁与现代科技

§6.1探究磁场对电流的作用

§6.2磁场对运动电荷的作用

§6.3洛伦兹力的应用

鲁科版高中物理选修3-1学案

§1.1静电现象及其微观解释学案

教学三维目标

（一）知识与技能

1.知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．

2.知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．

3.知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．

4.知道电荷守恒定律．

5.知道什么是元电荷．

（二）过程与方法

1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷

2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。

（三）情感态度与价值观

通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质

重点：

电荷守恒定律

难点：

利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。

［要点导学］

1.自然界中只存在两种电荷：

同种电荷互相 ，异种电荷互相

。

2.电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e＝ C。

实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的 。

所以，电荷量e称为 。

电荷量e的数值最早是由美国物理学家 测得的。

3．使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫 。

常见的起电方式有 、 和 等。

例如：

一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后，两者必定带上等量同种电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带 电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带电；不带电的导体在靠近带电体时，导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布，使导体的两端出现 电荷。

4．电荷守恒定律：

电荷既不能 ，也不会 ，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；在转移的过程中，电荷量的总量保持不变。

电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。

在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和仍然不变，所以电荷守恒定律也常常表述为：

一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。

5．原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量一样多，所以整个原子对 表现为电中性。

6．不同物质的微观结构不同，核外电子的多少和运动情况也不同。

在金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做自由电子。

失去这种电子的原子便成为带正电的离子，离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中。

所以金属导电时只有 在移动。

［范例精析］

例1 图1-1-1所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正

电，A、B两个完全相同的枕形导体不带电。

试问：

（1）如何使A、B都带等量

正电？

（2）如何使A、B都带等量负电？

（3）如何使A带负电B带等量的正电？

解析 利用静电感应的原理可以轻松解决本题。

（1）把AB紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，把A与B分开后再用手摸

一下B，则B所带的负电荷就被中和，再把A与B接触一下，A和B就带等量正电荷。

（2）把AB紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，再用手摸一下A或B，则A所带的正电荷就被中和，而B端的负电荷不变，移去C以后再把A与B分开，则A和B就带等量负电荷。

（3）把AB紧密靠拢，让C靠近A，则在A端感应出负电荷，B端感应出等量正电荷，马上把A与B分开后，则A带负电B带等量的正电。

拓展 把AB紧密靠拢，让C接触A或B，然后移去C。

再把A与B分开，则A、B

都带等量正电。

其它的方法读者可以进一步思考。

例2 绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜。

在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1-1-2所示，现使b带正电，则

（ ）

A.b将吸引a，吸住后不放开

B.b先吸引a，接触后又把a排斥开

C.a、b之间不发生相互作用

D.b立即把a排斥开

解析 b带电后，由于静电感应，a的近b端和远b端分别出现等量的负电荷和正电荷，b对a的吸引作用大于排斥作用。

a、b接触后带同种电荷，又相互排斥。

故选项B正确。

拓展本题中如果a的表面不是镀有铝膜，则a的近b端和远b端不会分别出现

等量的负电荷和正电荷，但是由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以正确

的选项仍然是B。

例3 请你归纳一下，我们学习了哪些起电的方法？

这些起电方法的共同特点是什么？

解析我们学习了摩擦起电、感应起电和接触起电三种起电方法。

这些起电方法的

共同特点是

（1）起电过程中都是负电荷在转移；

（2）起电过程中电荷量是守恒的。

拓展为什么起电过程中都是负电荷在转移呢？

因为正电荷被束缚在原子核内，不能随便移动。

例4两个完全相同的金属球，一个带+6×10-8C的电量，另一个带－2×10-8C的

电量。

把两球接触后再分开，两球分别带电多少？

解析两个完全相同的金属球接触后再分开，要平均分配电量，故两球均带

q=（q1+q2）/2=[（+6×10-8）+（－2×10-8）]/2C=2×10-8C，带正电。

拓展两个完全相同的金属球接触后再分开，再平均分配电量时，异种电荷先中和，再将剩余电荷除以2即为每个金属球所带的电量。

［能力训练］

1.关于元电荷的理解，下列说法正确的是（BD）

A．元电荷就是电子B．元电荷是表示跟一个电子所带电荷量数值相等的电荷量C．元电荷就是质子D．物体所带电量只能是元电荷的整数倍

2.关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是（BC）

A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷

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部分转移到另一个部分

D.感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体

3.如图1-1-3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（C

）

A.只有M端验电箔张开，且M端带正电

B.只有N端验电箔张开，且N端带负电C．两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电D．两端的验电箔都张开，且左端带正电，右端带负电

４．M和N是原来都不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10-10C，下列判断中正确的是（C）

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N转移到了M

C．N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10C

D．M在摩擦过程中失去了1.6×10-10个电子

B

５．如图1-1-4，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B（不接触）时，验电器的金箔张角减小，则（AB）

A.金属球A可能不带电

B.金属球A可能带负电

C.金属球A可能带正电

D.金属球A一定带正电

6.如图1-1-5，小球质量分别为m1、m2，带同种电荷，电量分别为q1、q2，将它们用等长的绝缘细线悬于同一点O，此

时两细线与竖直方向的夹角相等，则必有（A）

A.m1=m2 B.q1=q2

C.m1=m2q1=q2 D.不能确定

7.如图1-1-6所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是（ B）

A.枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动

B.枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动

C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动

D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动8．当一个验电器带电时，为什么两片金箔会张开一个角度？

为什么金箔不能张开更大的角？

当验电器带电时，两片金箔上带同种电荷，同种电荷相排斥，所以两金箔会张开一定的角度。

金箔的张角越大，则重力对金箔的力矩也越大，当重力的力矩与排斥力的力矩相平衡时，金箔就能够保持静止状态，其张角就不会再增大。

9.多少个电子的电荷量等于-32.0μC？

（电子电荷量e=1.6×10-19C）

2.0×1014个

10.当带电塑料尺子吸引一小纸片，当尺子接触到纸片时，有时纸片会很快地飞开，这是为什么？

当带电塑料尺子吸引一小纸片，如果尺子接触到纸片，则纸片也带了与尺上电荷性质相同的电荷，同种电荷相排斥，所以纸片会很快地飞开。

11.干燥的天气一个人拖了鞋在地毯上走，聚集了- 48 μC的净电荷。

此人身上有多少个净剩余电子？

他的质量增加了多少？

（电子质量m=9.1×10-31kg）

3.0×1014个；2.73×10-16kg

12.两个完全相同的金属球，一个带的电量，另一个带的电量。

把两球接触后再分开，两球分别带电多少？

q1=q2=-3q

13.导体上的净电荷和导体中的“自由电荷”有何区别？

导体上的净电荷是指导体中正负电荷的代数和不为零时，正负电荷抵消后的电荷，导体的净电荷只能分布在导体的外表面；导体中的“自由电荷”是指导体中可以自由移动的电荷，在导体的表面和内部都可以分布“自由电荷”。

14．为什么和衣服摩擦过的塑料尺子会将小纸头吸起？

但在潮湿的天却不能成功？

和衣服摩擦过的塑料尺子因带电会吸引小纸片，但在潮湿的天气却不能成功，因为净电荷能够通过潮湿的空气逃脱。

鲁科版高中物理选修3-1学案

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§1.2库仑定律 学案

学习目标：

1、掌握库仑定律，知道点电荷的概念，并理解真空中的库仑定律．

2、会用库仑定律进行有关的计算．

3、渗透理想化方法，培养由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力．

4、了解控制度量的科学研究方法.

重点：

库仑定律和库仑力

难点：

关于库仑定律的理解与应用

自主学习：

1、内容：

真空中两个静止的 相互作用跟它们所带 的乘积成正比，跟它

们之间距离的 成反比，作用力的方向在它们的 。

2、库仑定律表达式：

3、库仑定律的适用条件：

。

4、点电荷：

是一种 .当带电体的 比起相互作用的距离小很多时,带

电体可视为点电荷.

5、库仑的实验的研究方法

当堂训练：

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

2、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/2 B．F/4

C．F/8 D．3F/8

3、两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5×10−5C的正电时，相互作用力为F1，当它们分别带+1.5×10−5C和−1.5×10−5C的电量时，相互作用力为F2,则（）

A．F1=F2 B．F1＜F2 C．F1＞F2 D．无法判断4：

两个相同的金属例小球，带电量之比为1∶7，相距为r,两者相互接触后在放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的（ ）

A. 4/7 B.3/7

C.9/7 D.16/7

5.两个带同种电荷的相同金属小球（两球距离远大于小球的直径）所带电量分别为Q1，Q2，现让它们接触后再放回原处，那么它们的相互作用与原来相比（ ）

A.可能变大 B.可能变小

C.可能不变 D.以上三种都可能存在

拓展应用：

6A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电荷，B带有4Q的正电荷

（1）如果A和B固定，应如何放置第三个点电荷C，才能使此电荷处于平衡状态？

此时对

C的电性及电量q有无要求？

（2）如果A和B是自由的，又应如何放置第三个点电荷，使系统处于平衡状态？

此时对第三个点电荷C的电量q的大小及电性有无要求？

7如图，质量均为m的三个带电小球A、B、C，放置在光滑的绝缘水平面上，彼此相隔的距离为L，（L比球半径r大的多），B球带电量为QB=-3q，A球带电量为QA=6q,若在C上加一水平向右的恒力F，要使A、B、C三球始终保持L的间距运动，求

（1）F的大小？

（2）C球所带电量为多少？

带何种电荷？

探究：

生活中常用的静电复印是是么原理？

读课后阅读材料并考虑生活中还有哪些静电的应用？

学后反思：

鲁科版高中物理选修3-1学案

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§1.3电场及其描述学案

课程分析

本节重点、难点是理解电场、描述电场性质的物理量――电场强度、电场的叠加原理、电场线、匀强电场。

E=F/q是电场强度的定义式，适用于任何电场；E=kQ仅适用于真空中点电荷的电场。

如

r2

果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场。

这时某点的场强等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。

课堂导学

一、电场强度

（一）问题导学

1、不接触的电荷是通过什么相互作用？

2、如何描述电场中一点电场的强弱？

你有什么方法来比较？

（合作讨论）

3、电场强度的定义式；；单位及其换算？

4、请你推导距点电荷R处电场强度的计算式？

5、电场强度的叠加遵循什么法则？

（二）典例探究例1：

如图6-1-3所示，在真空中有两个点电荷

Q1＝+3.0x10－８C和Q2＝－3.0x10－8C，它们相距0.1m，求电场中A点场强．A点与两个点电荷的距离r相等，r=0.1m．

解析：

真空中点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2，它们大小

相等，方向如图6-1-4，合场强E，场强E1，场强E2向上平移后的矢量，三

kQ

者构成一正三角形，故E与Q1Q2平行，且E＝El＝E2＝r2

＝2.7x104N／C

例2:

在电场中某点放一检验电荷，其电量为q，检验电荷受到的电场力为F，则该点电场强度为E=F／q，那么下列说法正确的是（ ）A，若移去检验电荷q，该点的电场强度就变为零

B.若在该点放一个电量为2q的检验电荷，该点的电场强度就变为E／2



图6-1-3



图6-1-4

图6-1-

C.若在该点放一个电量为-2q的检验电荷，则该点场强的大小仍为E，但电场强度的方向变为原来相反的方向

q

D.若在该点放一个电量为- 的检验电荷，则该点场强的大小仍为E，电场强度的方向也

2

仍为原来的场强方向

解析：

电场中某点的电场强度是由场源电荷决定，与检验电荷的有无、正负、电量的多少无关，故正确答案为D．

答案：

D

二、电场线

（一）问题导学

1、什么是电场线？

如何用电场线形象描述电场？

2、请画出正点电荷、负点电荷、等量同种电荷、等量异种电荷电场线的分布。

并说出有何特点？

3、什么是匀强电场？

匀强电场电场线分布特点？

（二）典例探究

例3：

图9－2－6中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是诡计上的两点。

若带电粒

子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的时（

）

A．带电粒子所带电荷的符号B．带电粒子在a、b两点的受力方向

C.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大

D.带电粒子在a、b两点的动能何处较大

图9－2－6

〖解析〗粒子的加速度大小看其所受电场力的大小，而电场力的大小由电场线的疏密决定。

从电场线分布情况可设想电场是由轨迹左侧的“点电荷”产生的，从轨迹的偏向可得“点电荷”给带电离子吸引力，即a、b两点受力方向如图所示；若粒子从a向b运动从图中可得F与v的夹角大于90°角，电场力做负功、粒子动能减少，综上所述：

BCD正确。

例4：

如图8所示,一个质量为30g带电量-1.7´10-8C的半径极小的小球,用丝线悬挂在某匀强电场中,电力线与水平面平行.当小球静止时,测得悬线与竖直夹角为30°,由此可知

匀强电场方向为 ,电场强度大小为 NC.（g取10m/s2）

解析:

分析小球受力,重力mg竖直向下,丝线拉力T沿丝线方向向上,因为小球处于平衡状态,还应受水平向左的电场力F.小球带负电,所受电场力方向与场强方向向反,所以场强方向水平向右.

小球在三个力作用之下处于平衡状态.三个力的合力必为零.所以

F=mgtg30°又F=Eq Eq=mgtg30°

30´10-3´10´

3

3

E=mgtg30°=

1.7´10-8

=1.0´10-7NC

有效训练1.下列关于点电荷的场强公式E=kQ的几种不同的理解，不正确的是（ ）

r2

A.在点电荷Q的电场中，某点的场强大小与Q成正比，与r2成反比

B.当r→0时，E→∞；当r→∞时，E→0

C.点电荷Q产生的电场中，各点的场强方向一定是背向点电荷Q

D.以点电荷Q为中心，r为半径的球面上各处的场强相等

2.在电场中某点放入电荷量为q的正电荷时，测得该点的场强为E，若在同一点放入电荷量q′=-2q的负电荷时，测得场强为E′，则有（ ）

A.E′=E，方向与E相反 B.E′=2E，方向与E相同

C.E¢=1E，方向与E相同 D.E′=E，方向与E相同

2

图1-3-19

3.图1-3-19所示的各电场中，A、B两点场强相同的是（ ）

4.在同一直线上依次有A、B、C三点，且BC=3AB，在A点固定一个带正电的小球，在B点引入电量为2．0×10-8c的试探电荷，其所受电场力为2．0×10-6N。

将该试探电荷移去后，B点的场强为 ，C点的场强为 。

如果要使B点的场强为零，可能在C点放一个电量是A点处带电小球的电量的 倍的 电荷.

5.（2007广东理科基础12）如图所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线，若带电粒子q（|Q|>>|q|）由a运动到b，电场力做正功。

已知在a、b两点粒子所受电场力分别为Fa、Fb,则下列判断正确的是（ ）

A.若Q为正电荷，则q带正电，Fa>Fb

B.若Q为正电荷，则q带正电，Fa

C.若Q为负电荷，则q带正电，Fa>Fb

D.若Q为负电荷，则q带正电，Fa

是（ ）

6.如图9－2－4所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况A．先变大后变小，方向水平向左

B.先变大后变小，方向水平向右

C.先变小后变大，方向水平向左D．先变小后变大，方向水平向右

图9-2－4

7.在X轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电Q2。

且Q1=2Q2。

用E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小，则在X轴上（ ）

A．E1=E2之点只有一处；该点合场强为0

B．E1=E2之点共有两处；一处合场强为0，另一处合场强为2E2

C．E1=E2之点共有三处；其中两处合场强为0，另一处合场强为2E2

D．E1=E2之点共有三处；其中一处合场强为0，另两处合场强为2E2

8..如图1-3-23所示，绝缘细线一端固定于O点，另一端连接一带电荷量为q，质量为m

的带正电小球，要使带电小球静止时细线与竖直方向成a角，可在空间加一匀强电场则当

所加的匀强电场沿着什么方向时可使场强最小?

最小的场强多大?

这时细线中的张力多大?

图1-3-23

9.一个带正电荷的质点P放在两个等量负电荷A、B的电场中，P恰好在AB连线的垂直平分线的C点处，现将P在C点由静止释放如图6-1-11所示，设P只受电场力作用，则（

）

A．P由C向AB连线中点运动过程中，加速度可能越来越小而速度越来越大

B．P由C向AB连线中点运动过程中，加速度可能先变大后变小，最后为零，而速度一直变大

C．P运动到与C关于AB的对称点C′静止

D．P不会静止，而是在C与C′间来回振动

10.如图9－2－8所示，半径为R的圆环，均匀带有电量为Q的正电荷。

先从环上截取△

S的一小段，若△S≤R，且圆环剩余部分的电荷分布不变，则圆环剩余部分的电荷在环心

O处产生的场强大小为 ,方向为 。

如图9－2－8所示，半径为

R的圆环，均匀带有电量为Q的正电荷。

先从环上截取△S的一小段，若△S≤R，且圆环剩余部分的电荷分布不变，则圆环剩余部分的电荷在环心O处产生的场强大

小为 ,方向为 。

图9－2－8

答案：

1、BCD 2、D 3、C 4、100N/q，6.25N/q，9，正 5、A 6、B 7、B

8、小