高二上册物理名补教案——教科版选修11 11电荷守恒定律及库仑定律

1、高二上物理名补教案第 讲目标提高班 名师培优精讲【教学标题】 电荷守恒定律、库仑定律【教学目标】1、知道自然界存在两种电荷，理解元电荷和点电荷的概念2、理解摩擦起电和感应起电的实质，知道电荷守恒定律【教学重点】1、了解库仑扭秤的实验原理【教学难点】2、理解库仑定律，并会用库仑定律进行相互作用力的计算【进门得分】【教学内容】知识点一、电荷及电荷守恒定律1、自然界中存在两种电荷要点诠释： (1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷我们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)自由电子和离子：金属中离原子核

2、较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，失去电子的原子便成为带正电的离子，简称正离子；得到电子的原子便成为带负电的离子，称为负离子(3)电荷的性质：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；任何带电体都能吸引轻小物体2、 物体带电的三种方式比较要点诠释：实验结果原因摩擦起点毛皮摩擦橡胶棒由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱，在摩擦过程中由于摩擦力做功使毛皮上的一些电子转移到橡胶棒，橡胶棒得到电子带负电，毛皮失去电子带正电接触起点带电体接触验电器带电体接触验电器时，带电体的部分电荷转移到验电器上，使验电器带电感应起点带电体靠近验电器当带电体靠近验电器时，由于电荷间

3、的相互吸引或排斥，使验电器两端带上等量异种电荷，靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷 注意：感应起电只适用于导体，摩擦起电只适用于绝缘体因为只有导体的电子才可以自由移动，绝缘体的电子不能自由移动，因此，绝缘体不会发生感应起电3、 电荷守恒定律要点诠释：1内容 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，在转移过程中，电荷的总量保持不变，这个结论叫做电荷守恒定律 2电荷守恒定律的另一种表述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的4、元电荷（1）电荷量：电荷的多少叫做电荷量，符号：q. 单位：库仑，符号：C.（2）

4、元电荷: 电子所带电荷量是带电体的所带电荷量的最小单元，叫做元电荷，用e表示.要点诠释：（1）所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍.也就是说，电荷量是不能连续变化的物理量.（2）元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的.通常情况元电荷e的值可取作：（3）比荷：带电粒子的电荷量与质量之比称为比荷.如电子的电荷量e和电子的质量me (me=0.91×1030 kg)之比，叫电子的比荷.=1.76×1011 C/kg，可作为物理常量使用.知识点二、 库仑定律真空中两个点电荷之间的相互作用力，跟电荷量的乘积成正比，跟距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上.

5、这种作用力叫做静电力，也叫库仑力.公式：其中，q1、q2为两个电荷的电量，r为两个电荷中心的距离.k为静电力恒量，它的数值由选取的单位决定，国际单位制中k=9.0×109 N·m2/C2.库仑定律和万有引力定律都遵从二次方反比规律，但人们至今还不能说明它们的这种相似性.要点诠释：1适用条件：真空中的点电荷点电荷也是一个理想化的模型，是一种科学的抽象.当带电体的线度远远小于带电体之间的距离，以致带电体的形状和大小对其相互作用力的影响可以忽略不计，这样的电荷叫点电荷.但在具体问题中，两均匀带电球体或带电球壳之间的库仑作用力可以看成将电荷集中在球心处产生的作用力. 提醒：在利用库

6、仑定律计算库仑力时，从数学角度分析，若两电荷间的距离r0，F；但在物理上是错误的，因为当r时电荷已经失去了作为点电荷的前提条件，此时库仑定律已不再适用 2库仑力是“性质力”：库仑力也叫做静电力，是“性质力”不是“效果力”，它与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性，同样遵循牛顿第三定律，不要认为电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大在实际应用时，库仑力与其他力一样，对物体的平衡或运动起着独立的作用，受力分析时不能漏掉 3库仑定律是电磁学的基本定律之一库仑定律给出的虽然是点电荷间的静电力，但是任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和平行四边形定则就可

7、以求出带电体间的静电力的大小和方向 4应用库仑定律应注意： (1)统一国际单位：因静电力常量N·m2/C2，所以各量要统一到国际单位(2)计算库仑力时，q1、q2可先只代入绝对值求出库仑的大小，再由同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断力的方向【过手练习】类型一、关于点电荷和元电荷的理解例1、（2019 西城区练习）下别关于电荷量和元电荷的说法正确的是（ ）A元电荷就是电子所带电荷量B物体所带的电荷量可以为任意实数C物体带正电荷1.6×109 C，这是因为失去了1.0×1010个电子D物体带电荷量的最小值是1.60×1019 C例2、关于点电荷的下列说

8、法中错误的是 ()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(如体积小于1mm3)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问题的影响是否可忽略不计 类型二、 静电感应与验电器的使用例3、如图所示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，验电器中金属箔片的张角减小，则( )A、金属球A可能不带电 B、金属球A一定带正电 C、金属球A可能带负电 D、金属球A一定带负电举一反三【变式】（2019 西城区练习）如图所示，将带正电的球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（ ）A枕形导体中

9、的正电荷向B端移动，负电荷不移动B枕形导体中电子向A端移动，正电荷不移动C枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D枕形导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动【变式2】使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（ ）类型三、关于库仑定律的理解和应用例4、关于库仑定律，下列说法中正确的是 ( ) A、库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体 B、根据，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大 C、若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力 D、库仑定律和万有引力定律的表达式相似，

10、都是平方反比定律举一反三【变式】对于库仑定律，下面说法正确的是()A、库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B、两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C、相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D、当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电作用力大小，只取决于它们各自所带的电荷量类型四、库仑定律的灵活应用例5、 一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为+Q的电荷，另一电荷量为+q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷所受的力为零现在球壳上挖去半径为r(rR)的一个小圆孔A，此时置于球心的点电荷所受电场力的大小为_(已知静电力

11、常量为k)，方向是_举一反三【变式1】a、b两个点电荷，相距40cm，电荷量分别为q1和q2，且q1=9q2，都是正电荷；现引入点电荷c，这时a、b、c三个电荷都恰好处于平衡状态试问：点电荷c的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?【变式2】有3个完全一样的金属小球，A、B、C，A带电荷量7Q，B带电荷量-Q，C球不带电，今将A、B固定起来，然后让C反复与A、B球接触，最后移去C球，求A、B间的相互作用力变为原来的多少?【变式3】如图所示，一个半径为R的圆环均匀带电，ab为一极小的缺口，缺口长为L（L<<R），圆环的带电量为Q（正电荷），在圆心处置一带电量为q的负点电荷，试求负点

12、电荷受到的库仑力例6、如图所示，在光滑绝缘的水平面上，固定着完全相等的三个带电小球a、b、c，三球在一条直线上，若释放a球，a球初始加速度为-1 m/s2(向右为正)若释放c球，c球初始加速度为3m/s2当释放b球时，b的初始加速度应是多大?举一反三【变式1】两个带有等量同种电荷的小球，质量均为0.1g，用长l=15cm的丝线挂在同一点，平衡时相距d=18cm(见图）.取g=10m/s2，则每个小球所带电荷为 .【变式2】两个大小相同的小球带有同种电荷，质量分别为m1和m2,带电量分别为q1和q2，用绝缘细线悬挂后，因静电力排斥而使两悬线张开，分别与竖直线方向成夹角a1、 a2，且两球同处于水

13、平线，如图所示，若a1= a2，则下列正确的是（ ）A、 q1一定等于q2 B、 m1一定等于m2 C、一定满足 D、必须同时满足q1=q2 , m1=m2【课后作业】一、选择题：1（2019 西城区检测）带电荷量分别为+Q和2Q的两个相同的金属小球，相距距离为r时（r远大于小球半径），相互作用力大小为F。若把它们接触一下后，放回到距离为的位置，它们的相互作用力大小变为（ ） A BF C2F D4F2如图所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量均为Q，两球之间的静电力为 ( )A等于 B大于 C小于 D等于3如图所示，半径相同的两个金属小球A、B

14、带有电荷量相等的电荷(可视做点电荷)，相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是F现让第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两球接触后移开，这时A、B两球之间的相互作用力为 ( ) A吸引力， B吸引力， C排斥力， D排斥力，4（2019 西城区检测）如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中F一所示。那么可以判定点电荷C所带电荷的电性为（ ）A一定是正电 B一定是负电 C可能是正电，也可能是负电 D无法判断5如图所示，大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球A和B相互排斥，静止时绝缘细线与竖直方向的夹角

15、分别为和，且，两小球在同一水平线上，由此可知( ) AB球受到的库仑力较大，电荷量较大 BB球的质量较大 CB球受到的拉力较大 D两球接触后，再处于静止状态时，悬线的偏角、仍满足6竖直绝缘墙壁上的Q点固定有质点A，在Q的正上方的P点用细线悬挂另一质点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角，如图所示由于漏电使A、B两质点的电荷量逐渐减少，在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小( ) A逐渐减少 B逐渐增大 C保持不变 D先变大后变小7如图所示，完全相同的两个金属小球A和B带有等量电荷，系在一个轻质绝缘弹簧两端，放在光滑绝缘水平面上，由于电荷间的相互作用，弹簧比原来缩短了x0，现

16、将与A、B完全相同的不带电的金属球C先与A球接触一下，再与B球接触一下，然后拿走，重新平衡后弹簧的压缩量变为( )8如图所示，把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球B，现给B一个垂直AB方向的速度v0，B球将 ( ) A若A、B为异种电荷，B球一定做圆周运动 B若A、B为异种电荷，B球可能做加速度、速度均变小的曲线运动 C若A、B为同种电荷，B球一定做远离A的变加速曲线运动 D若A、B为同种电荷，B球的动能一定会减小二、解答题：1如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为，q2与q3之间的距离为，且每个电荷都处于平衡状态 (1)如果q2为正电荷，则q1为_电荷，q3为_电荷 (2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比是_:_:_2如图所示，一个半径为R的带电圆环，带电荷量为Q，带电圆环的中心为O，在通过O点与圆面垂直的直线上有一点A，距离O点为L，A点有一带电荷量为q的点电荷，求该点电荷受到的电场力3（2019 西城区检测）如图所示，质量为m，电荷量为q的小球A用绝缘细线悬挂于O点，用另一个电荷量为Q的带电小球B靠近A，小球A在静电力作用下偏离了原来的位置。若此时细线与竖直方向夹角为，且A、B恰好在一条水平线上，试求此时A、B之间的距离。4.控制电子枪产生的电子束到每秒只通过几个电子，