高中物理第一章电场电流第一节电荷库仑定律课件新人教版选修1_1

理解教材新知 第一章电场电流 随堂基础巩固 课时跟踪训练 知识点一 知识点二 把握热点考向 考向一 考向二 应用创新演练 第一节电荷库仑定律 知识点三 考向三 1 自然界中有正 负两种电荷 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 2 电荷的多少叫做电荷量 电荷量的单位是库仑 电荷量e 1 60 10 19C叫做元电荷 3 电荷守恒定律 电荷既不能创生 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 在转移过程中 电荷的总量不变 4 库仑定律 真空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正比 跟它们距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 自学教材 1 两种电荷人们发现电荷有两种 和 用丝绸摩擦过的带正电荷 用毛皮摩擦过的带负电荷 同种电荷相互 异种电荷相互 正电荷 负电荷 玻璃棒 硬橡胶棒 排斥 吸引 2 电荷量电荷的叫做电荷量 用表示 在国际单位制中 电荷量的单位是 简称 用符号表示 3 感应起电把电荷不带电的导体 可以使导体带电的现象 叫做感应起电 多少 Q 或q 库仑 库 C 移近 重点诠释 1 摩擦起电的实质正常情况下 构成物质的原子的原子核所带正电荷数量与周围电子的负电荷数量一样多 原子对外表现为电中性 在摩擦起电过程中 一些被原子核束缚得不紧的电子转移到另一个物体上 于是失去电子的物体带正电 得到电子的物体带负电 2 对感应起电的理解 1 过程及现象 取一对用绝缘支柱支持的金属导体A B 使它们彼此接触 起初它们不带电 贴在它们下面的金属箔是闭合的 如图1 1 1甲所示 带正电荷的球C移近导体A 可以看到A B上的金属箔都张开了 这表示A B上都带了电荷 如图1 1 1乙所示 如果把A B分开 然后移去C 可以看到A和B仍带有电荷 如图1 1 1丙所示 让A B接触 金属箔就不再张开 表明它们不再带电了 这说明A B所带的电荷是等量的 互相接触时 等量的正 负电荷发生了中和 图1 1 1 2 感应起电的本质 在导体C上的电荷作用下 导体A B上的自由电荷发生定向移动 使导体中的自由电荷由导体的B端移至A端 而引起A端带负电 B端带正电 此时若将A B分离 则成为带等量异种电荷的带电体 3 检验物体是否带电可用验电器 1 利用接触带电 使待检验物体与验电器小球接触 若带电 验电器箔片张开 若不带电 则不张开 2 利用感应起电 使待检验物体靠近验电器的金属小球 如果物体带电 则与金属小球与箔片及连接它们的金属杆产生静电感应 验电器两箔片张开 这种检验方法最大的优点是不会改变待检验物体上的带电荷量 1 使带电的金属球靠近不带电的验电器 验电器的箔片张开 图1 1 2表示验电器上感应电荷的分布情况 正确的是 图1 1 2 解析 使带电的金属球靠近不带电的验电器 验电器发生静电感应现象 若金属球带正电 靠近验电器 验电器上的小球带负电 下端金属箔带等量的正电 金属箔张开 选项A C均错误 若金属球带负电 验电器上的小球带正电 下端金属箔带等量的负电 金属箔张开 选项B正确 选项D错误 答案 B 自学教材 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转移到另一部分 在转移的过程中 电荷的不变 这个结论叫做电荷守恒定律 转移 总量 2 元电荷到目前为止 科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量 这个最小的电荷用e表示 电荷量e叫做元电荷 e 1 6 10 19C 重点诠释 1 对元电荷的认识 1 一个电子或一个质子 一个正电子所带的电荷量都是e 所有带电体的电荷量或者等于e 或者是e的整数倍 2 元电荷既不是电子 也不是质子 只是一个电荷量 因为物体的带电荷量通常较小 因此可用元电荷的整数倍方便地表示 如电子的带电荷量为 e 即表示电子的带电荷量为 1 60 10 19C 2 对电荷守恒定律的理解 1 电荷守恒定律的另一种表达 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 如接触带电时不带电物体与带电物体接触后 电荷在两物体上重新分配 但总电荷量不变 摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移 2 接触带电时 两个完全相同的导体球相互接触 则电荷量平分 若两导体球带同种电荷 会把总电荷量平分 若带异种电荷 则先中和然后再把剩余电荷量平分 2 关于元电荷的理解 下列说法正确的是 A 元电荷就是电子B 元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷C 元电荷就是原子D 物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍 解析 元电荷是物体带电的基本单位 任何物体的电量都是元电荷的整数倍 元电荷的电荷量指的是电子 质子所带的电荷量 而不是电子 质子本身 所以A C错误 答案 BD 自学教材 1 内容真空中两个静止点电荷之间的相互作用力 跟它们的乘积成正比 跟它们距离的成反比 作用力的方向在它们的连线上 电荷量 二次方 9 0 109N m2 C2 3 静电力电荷间的叫做静电力或库仑力 4 点电荷是一种没有的带电体 相互作用力 大小 重点诠释 1 对点电荷的理解 1 点电荷是一种理想化的模型 如果带电体之间的距离比它们自身线度的大小大得多 以致带电体的形状和大小对它们间相互作用力的影响可以忽略不计时 带电体就可以看成点电荷 2 两个带电的导体球 当忽略导体上的电荷由于相互作用而重新分布的影响时 即将球看成均匀的带电体 也可看成点电荷 电荷之间的距离等于两球心之间的距离 3 点电荷与我们在必修一中所学的质点相似 都是理想化模型 带电体能否看成点电荷是相对于具体研究的问题而言的 与带电体的实际大小没有直接关系 2 将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行 即用公式计算库仑力大小时 不必将表示电荷Q1 Q2的带电性质的正 负号带入公式中 只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小 力的方向根据同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引加以判别 3 要统一国际单位 与k 9 0 109N m2 C2统一 4 库仑定律给出的虽然是点电荷的静电力 但是任一带电体所带的电荷都可以看成由许多点电荷组成的 因此 如果知道带电体上的电荷分布 根据库仑定律和力的合成法则 就可以求出带电体间的静电力大小和方向 5 如果一个点电荷同时受到另外两个或更多的点电荷的作用力 可根据静电力叠加的原理求出合力 解析 点电荷是带电体的理想模型 实际带电体在体积和形状上对问题的研究没有影响或影响不大时 都可以当成点电荷 A B错误 库仑定律仅适用于真空中的点电荷 当r 0时 库仑定律不成立 C错误 静电力常量是库仑通过扭秤实验测得 D正确 答案 D 例1 如图1 1 3所示 左边是一个原先不带电的导体 右边C是后来靠近导体的带正电的金属球 若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开 将导体分为A B两部分 这两部分所带电荷量的数值分别为QA QB 则下列结论正确的有 图1 1 3 A 沿虚线d切开 A带负电 B带正电 且QB QAB 只有沿虚线b切开 才有A带正电 B带负电 且QB QAC 沿虚线a切开 A带正电 B带负电 且QB QAD 沿任意一条虚线切开 都有A带正电 B带负电 且QB QA 而QA QB的值与所切的位置有关 思路点拨 根据感应起电的操作过程及实验现象分析判断 解析 静电感应使得A部分带正电 B部分带负电 导体原来不带电 只是在C的电荷的作用下 导体中的自由电子向B部分移动 使B部分有了多余的电子而带负电 A部分缺少了电子 因而带正电 A部分失去的电子数目和B部分多余电子的数目是相等的 因此无论从哪一条虚线切开 两部分的电荷量总是相等的 但由于电荷之间的作用力与距离有关 自由电子在不同位置所受C的作用力的 强弱是不同的 这样导致电子在导体上的分布不均匀 越靠近右端 负电荷密度越大 越靠近左端 正电荷密度越大 所以从不同位置切开时 导体的带电荷量的值是不同的 故只有D正确 答案 D 利用感应起电方式使物体带电的基本操作步骤可总结为 导体接触 带电体靠近 导体分离 带电体移走 上题中 若带电体C靠近导体AB后 用手接触一下A端 移走C后 导体AB的带电情况怎样 解析 用手接触导体AB时 导体AB与大地相连构成一个大导体 离C较近的B端带负电 地球离C较远带正电 断开后 移走C 导体AB带负电 答案 带负电 例2 下列关于带电现象的说法正确的是 A 玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电 橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电B 相互摩擦的两个物体一定能起电 C 带电现象的本质是电子的转移 物体得到电子就一定显负电性 失去电子就一定显正电性D 自然界中的电荷总量不变 思路点拨 起电的本质就是电荷的转移 电荷既不会凭空产生 也不会凭空消失 自然界中的电荷是守恒的 解析 玻璃棒与丝绸摩擦后会失去电子因而带正电 但玻璃棒与其他物体摩擦后不一定总是失去电子 因而不能确定其电性 同理也无法确定橡胶棒的电性 故A错 并不是任意两个物体间摩擦时都能起电 故B错 物体如果原来带正电 得到电子后 可能带正电也可能带负电 故C错 根据电荷守恒定律可知D对 故正确答案为D 答案 D 1 同一物质与不同物质摩擦是失去电子还是得到电子 取决于相互摩擦的两物体的原子核对电子束缚能力的相对强弱 2 任何起电方式都是电荷的转移 在同一隔离系统中正 负电荷量的代数和不变 1 甲 乙两个原来不带电荷的物体相互摩擦 没有第三者参与 结果发现甲物体带了1 6 10 15C的电荷量 正电荷 下列说法正确的是 A 乙物体也带了1 6 10 15C的正电荷B 甲物体失去了104个电子C 乙物体失去了104个电子D 甲 乙两物体共失去了2 104个电子 解析 甲 乙两个物体相互摩擦 甲带1 6 10 15C的正电荷 那么由电荷守恒定律可知 乙应带1 6 10 15C的负电荷 即甲失去了104个电子 乙得到了104个电子 所以正确的选项是B 答案 B 例3 两个半径 材料完全相同的金属小球 所带电荷量之比为1 7 间距为r 把两球相互接触后再放回原来的位置上 则相互作用力可能为原来的 A B C D 思路点拨 因为两带电小球所带电荷的电性不明 所以要分同种 异种电荷两种情况讨论 解析 设带电荷量分别为Q 7Q 则F kQ1Q2 r2 7kQ2 r2 若带同种电荷 将两带电小球接触后分开 放回原来的位置上 相互作用力变为F1 16kQ2 r2 所以D项正确 若带异种电荷 将两带电小球接触后分开 放回原来的位置上 相互作用力变为