2020-2021学年高中物理人教版必修第三册教案 第9-13章

9.1电荷

【教学目标】

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。

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c

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。

【教学重难点】

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。

【教学过程】

一、引入新课

学生感受实验：体验被电击的感觉。

生活中说某个人有魅力，会说这人会放电。物理虽然很难，当你弄清楚后你

会觉得它很神奇，觉得它的有魅力，也会被“电”至电磁学的内容跟机械运动

一样丰富多彩，并且比机械运动的世界更加错综复杂。想要弄清楚电学，必须从

最基本的电荷开始。

大家在初中时已经初步了解了电荷的知识，回想以前的知识并结合课本第2

页的内容，回答以下问题。

二、进行新课

1.电荷

学生阅读并思考回答以下问题。

（1）电荷的分类正电荷：与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷

负电荷：与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷

（2）电荷间的相互作用规律同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引

（3）电荷的基本性质吸引轻小物体

针对训练一：有A、B、C三个塑料小球，A和B,B和C,C和A间都是

相互吸引的，如果A带正电，则：

A、B、C球均带负电

B、B球带负电，C球带正电

C、B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电

D、B、C球都不带电

思考：一般情况下物体不带电，为什么物体会带电？阅读课本第3页，回答

下面的问题。

（4）原子的结构原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。

（5）带电的原因不同物质的原子核束缚电子的能力不同。

实质：电子的转移。

（6）金属导电原因金属中有自由电子，自由电子可自由穿梭元电荷

2.元电荷

学生阅读课本第5页，回答下列问题。

（1）电荷的多少如何表示？它的单位是什么？电荷量：电荷的多少，简

称电量。单位:库仑Co大家要注意，电荷量的正负不表示电荷量的大小，只代表

电荷的性质，比较电荷带电的多少，要比较的是其电荷量的绝对值。

（2）什么是元电荷？一个电子就是一个元电荷吗？一个电子所带电量为

元电荷；所有带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍。

（3）元电荷的数值是多少？它的数值最早是由哪位物理学家测定的？元

电荷的值e=1.60X10I9C；美国科学家密立根测定。

（4）什么叫比荷？电子的比荷是多少？电子的比荷为：

e=1.60xl()T9c

=1.76xlO"C/^

行-0.91x10*必

针对练习二：科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用

元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是：BCD

A、把质子或电子叫元电荷.

B、1.60X10」9c的电量叫元电荷.

C、电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷.

D、质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷.

3.起电方式

思考：一般情况下物体不带电，用什么方法可以使物体带电？

学生思考，回答。动画演示摩擦起电的原理。

(1)摩擦起电相互摩擦的物体带上等量的异种电荷的现象

规律：等量的异种电荷

实质：电子的得失(电子的转移)

演示实验：介绍静电计的作用，让静电计接触起电机而带上电。

(2)接触起电用不带电的物体接触带电体，而使物体带电。

规律：两物体带上同种电荷

实质：电子的转移

强调：两个完全相同的带电球体，接触后再分开,二者将原来所带电量先中和

再平分。

(3)感应起电

思考:是否只有当带电体与导体直接接触时，金属箔片才开始张开？

演示实验：静电计不与起电机接触，但是金属箔张开。

动画演示：把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A,Bo可以看到A,B

上的金属箔都张开了，表示A,B都带上了电荷.如果先把C移走，A和B上

的金属箔就会闭合。如果先把A和B分开，然后移开C,可以看到A和B仍带

有电荷；如果再让A和B接触，他们就不再带电。这说明A和B分开后所带的

是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和。

提出问题：静电感应的原因？

带领学生分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因：把带电的球C

移近金属导体A和B时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体

上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷。感应起电

不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到

另一部分。

静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感

应使物体带电，叫做感应起电。

规律：近端感应异种电荷，远端感应同种电荷。“近异远同”

实质：电子从物体的一部分转移到另一部分。

针对训练三：A、B是两个不带电的相同的金属球，它们靠近带正电荷的金

球C.在下列情况中，判断A、B两球的带电情况:+

(1)A、B接触后分开，再移去C,0@

则A正电，B负电;

(2)A、B接触，先移去C后，再把AB分开,

则A不带电,B不带电。

4.电荷守恒定律

比较三种起电方式，无论是哪种起电方式，都是电子在物体间或物体内部的

转移。电荷没有创生也没有消失，电荷的总量并没有变化。

电荷守恒定律表述一：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转

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。

表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数利保持不变。

理解：和能量守恒一样是物理学的基本定律之一，它指出，对于一个孤立系

统，不论发生什么变化，其中所有电荷的代数和永远保持不变。电荷守恒定律表

明，如果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定有等量的电荷进入或离开该

区域；如果在一个物理过程中产生或消失了某种符号的电荷，那么必定有等量的

异号电荷同时产生或消失。

学生齐读电荷守恒定律，思考讨论并回答下列问题。

(1)电中性物体有无电荷存在？电中性物体中是有电荷存有的，只是电荷

的代数和为0.

(2)所谓“电荷中和”是不是正负电荷一起消失了？“电荷的中和”是指

异种电荷的数量达到相等，这时正、负电荷的代数和为零。

5.课堂小结

三、当堂检测

1、带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的(A)

A.2.4X1079cB.-6.4X1079c

C.-1.6X10-,8CD.4.0X1077c

2、将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数

(C)

A.增加B.减少

C.不变D.先增加后减少

3、如图所示,A、B是被绝缘支架分别架起的金属球，并相隔一定距离，其中A带正

电,B不带电，则以下说法中正瑞的是:（BD）

A.导体B带负电；

B.导体B左端出现负电荷，右端出现正电荷，并且电荷量大小相等；

C.若A不动，将B沿图中虚线分开，则左边的电荷量小于右边的电荷量;

D.若A、B接触一下,A、B金属体所带总电荷量保持不变.

4、如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置.用手接触B端，移去手指

再移去Q,AB带何种电荷负电荷.若手的接触点改在A端，

情况又如何负电荷。0CA,R)

课后思考：A、B、C三只相同的导体球，架在绝缘支架上，一二

己知A球带有正电荷，B、C两球不带电。问：

（1）如何使B、C两球都带有正电？

（2）如何使B、C两球都带有负电？

（3）如何使B、C两球带上异种等量的电荷？

电荷

【教学目标】

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。

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。

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。

【教学重难点】

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。

【教学过程】

一、引入新课

新的知识内容，新的学习起点。本节将学习静电学。将从物质的微观的角度

认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电

场的基本性质。

【演示】摩擦过的琥珀具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，

这样的物体就带了电C

【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之

间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷。

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

自然界中的两种电荷

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。

电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

二、进行新课

1.电荷

（1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释

构成物质的原子本身就是由带电微粒组成。

原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。

（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同。

实质：电子的转移。

结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。

（3）金属导体模型也是一个物理模型

用静电感应的方法也可以使物体带电。

【演示】把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A,Bo可以看到A,B上

的金属箔都张开了，表示A,B都带上了电荷。如果先把C移走，A和B上的

金属箔就会闭合。如果先把A和B分开，然后移开C,可以看到A和B仍带有

电荷；如果再让A和B接触，他们就不再带电。这说明A和B分开后所带的是

异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和。

（4）静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用

静电感应使物体带电，叫做感应起电。

提出问题：静电感应的原因？

带领学生分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因：把带电的球C

移近金属导体A和B时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体

上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷。感应起电

不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到

另一部分。

2.电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它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。

3.元电荷

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。

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。就是说，电

荷量是不能连续变化的物理量。

电荷量e的值：e=1.60X10-19C

比荷：电子的电荷量e和电子的质量me的比值，为±=1.76x10"C/kg

三、巩固练习

1.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量数值相等的电量

C.元电荷就是质子

D.物体所带的电量只能是元电荷的整数倍

2.5个元电荷的电量是；16c电量等于元电荷。

3.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成点电荷

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以忽略

时，这两个带电体可看成点电荷

D.一切带电体都可以看成点电荷

四、说明

1.两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中

都已经讲过，本节重点是讲述静电感应现象。要做好演示实验，使学生清楚地知

道什么是静电感应现象。在此基础上，使学生知道，感应起电也不是创造了电荷,

而是使物体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分。本节只

说明静电感应现象。

2.在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是

使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律。

3.要求学生知道元电荷的概念，而密立根实验作为专题，有条件的学校可

以组织学生选学。

库仑定律

【教学目标】

一、知识与技能

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。

二、过程与方法

1.渗透理想化方法，培养学生由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能

力。

2.渗透控制度量的科学研究方法。

三、情感、态度与价值观

通过元电荷的教学，渗透物质无限可分的辩证唯物主义观点。

【教学重难点】

重点：库仑定律和库仑力的教学。

难点：关于库仑定律的教学

【教学方法】

探究、讲授、讨论、练习

【教学过程】

一、库仑定律

1.电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

提问：那么电荷之间的相互作用力和什么有关系呢？

结论：电荷之间存在着相互作用力，力的大小与电量的大小、电荷间距离的

大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作

用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。

2.库仑定律：内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的

电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连

线上。

3.库仑定律表达式：F=k竿

4.对库仑定律的理解：

（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。

a：不考虑大小和电荷的具体分布，可视为集中于一点的电荷。

b：点电荷是一种理想化模型。

c：介绍把带电体处理为点电荷的条件。

d：库仑定律给出的虽是点电荷间的静电力，但是任一带电体都可看成是由

许多点电荷组成的，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。

（2）K；静电力恒量。重要的物理常数K=9.0X1（）9N・m2/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。若点电荷不是静止

的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在

相互作用的磁场力。

（5）F是5与q2之间的相互作用力，F是qi对q2的作用力，也是q2对qi

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。

二、库仑的实验

研究方法：控制变量法

LF与r的关系

2.F与q的关系

【演示】库仑扭秤介绍：物理简史及库仑的实验技巧。

1785年，法国物理学家。库仑，库仑扭秤实验

实验技巧：小量放大；电量的确定。

小结：

（1）电荷间相互作用规律：同性相斥，异性相吸，大小用库仑定

（2）电荷间作用力为一对相互作用力，遵循牛顿第三定律。

（3）库仑定律适用条件：真空中静止点电荷间的相互作用力（均匀带电球

体间、均匀带电球壳间也可）。

【例题】试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。已知电子的质量

27

m^.lOxlO^kg,质子的质量m2=1.67xlO-kg0电子和质子的电荷量都是

1.60X1019CO

分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列

公式，化简之后，再求解。

可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，

这是相同之处；它们的实质区别是；首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸

引的力，绝没有相排斥的力。其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力

比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主

要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计。

三、课堂训练

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/2B.F/4

C.F/8D.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1.5xl()5c

的正电时，相互作用力为Fi，当它们分别带+1.5x105c和-1.5x105c的电量时，相

互作用力为Fz，贝lj()

A.FI=F2B.%<F2C.FI>F2D.无法判断

电场电场强度

【教学目标】

一、知识与技能

1.粗略了解物理学史上充电荷间相互作用力的认识过程C

2.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的。

3.理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。

知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。

4.能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公

式进行有关的计算。

5.知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。

6.知道常见几种的电场线的特点。

二、过程与方法

1.经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。

2.领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比

法等物理学研究方法。

三、情感态度与价值观

1.体验探究物理规律的艰辛与喜悦。

2.学习科学家严谨科学的态度。

【教学重点】

1.探究描述电场强弱的物理量。

2.理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。

【教学难点】

探究描述电场强弱的物理量。

【教学过程】

一、复习提问、新课导入

教师：上一节课我们学习了库仑定律，请同学们回忆一下：库仑定律的内容

是什么?

学生回答：略

教师：我们不免会产生这样的疑问：

投影展示问题1：真空中？它们之间相隔一定的距离，又没有直接接触，这

种相互作用是如何产生的呢？能不能通过离开地面的物体仍受到重力得到启

示？

投影展示“探究影响电荷间相互作用力的因素”。

教师:这幅图大家不陌生,那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一样,

说明了什么？

学生回答：库仑力的大小与距离有关。

教师：其本质原因又是什么呢？

教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习《电场电场强度》。（板书

课题）

二、新课教学

（一）电场

教师:请同学们带着这三个问题来自学“电场”内容，讨论并回答以下问题。

（1）电荷间的相互作用是如何发生的？这一观点是谁提出来的？

（2）请用自己的语言描述一下什么是电场？你能描述一下电场具有什么样

的特点吗？

（3）电场有什么本领？

学生自学活动一：

学生回答：（1）略；（2）略；

教师启发引导：场是“物质”一它和分子、原子组成的实物一样，是一种

客观存在。电视机、收音机信号的发射与接受就是电磁场在空间的传播；“特

殊”一看不见、摸不着；”存在于电荷周围”并板书。

（电场是）存在于电荷周围的一种特殊的物质。

教师：场与实物是物质存在的两种不同形式。

（3）学生回答：对放入其中的电荷有静电力的作用，电荷间的相互作用是

通过电场实现的。如图：

（二）科学探究描述电场强弱的方法

教师；下面我们再来探讨；

①相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，其本质原因是什么呢？（对

照“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片说明）

学生回答：电场强弱不同。

②那么如何来描述电场的强弱呢？

教师启发：像速度、密度等寻找一个物理量来表示。

③如何来研究电场？（学生思考）

教师启发引导：电场的本领是对场中的其他电荷具有作月力，这也是电场的

最明显、最基本的特征之一。因此在研究电场的性质时，我们可以从静电力入手。

（板书研究方法）

教师：对于像电场这样，看不见，摸不到，但又客观存在的物质，可以根据

它表现出来的性质来研究它，这是物理学中常用的研究方法C

教师：还需要什么？

学生回答：电场及放入其中的电荷。

教师简述：

①“探究影响电荷间相互作用力的因素”中的试探电荷；

②场源电荷。

师生共析对试探电荷的要求。

教师：下面请同学们仔细观察模拟实验的动画演示，并描述你看到的现象说

明了什么：

①不同位置偏角不同；

②增加试探电荷带电量偏角均增加。

学生回答：不同位置受力不同；同一位置试探电荷带电量增加，受力增大，

但不同位置受力大小关系不变。

教师：下面我们再通过表格定量地来看一看：

将表格填完整，并分析、比较表格中的数据有什么特点和规律，看你能否得

出如何来描述电场的强弱。多媒体展示表格，学生回答后依次填入：①B、F2、

F3及F1VF2VF3；②2Fi、3B、4F］、呜等。

学生活动二：

表一：（P1位置）

试探电荷q2q3q4qnq

静电力Fi2Fi3Fi4FjnFj

表二：（P2位置）

试探电荷q2q3q4qnq

静电力2F3FnF

F2224F22

表三：（P3位置）

试探电荷q2q3q4qnq

静电力

F32F33F34F3nF3

（学生思考并交流讨论）学生回答：

（1）不同的电荷，即使在电场中的同一点，所受静电力也不同，因而不能

直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱；

（2）电场中同一点，比值F/q是恒定的，与试探电荷的电荷量无关；（同一

张表格）

（3）在电场中不同位置比值F/q不同。（三张表格比较）

（4）离源电荷近的位置比值F/q较大。

师生共同小结：比值由电荷q在电场中的位置决定，与电荷q的电荷量大小

无关，它才是反映电场性质的物理量。

教师:在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电

荷量q的比值，叫做该点的电场强度。并板书。

（三）电场强度

L定义：

教师：以前我们还学过哪些物理量是用比值法来定义的？

学生回答：略。

教师：从它的定义，电场强度的单位是什么？

学生回答：N/C

介绍另一种单位并板书。

2.单位：N/C或V/m,lN/C=lV/m

教师结合板画：在电场中不同位置，同种电荷受力方向不同，说明场强是矢

量还是标量？

学生（集体）回答；矢量

3.匀强电场

（1）定义：如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就

叫做匀强电场。

（2）特点：①电场方向处处相同。②场强大小处处相等。

（四）点电荷的电场电场强度的叠加

教师结合板画：电场中同一点放入正电荷和负电荷受力方向不同，如何确定

场强的方向呢？

教师：在物理学中作出了这样的规定。（板书）

方向：电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。

教师；按照这个规定，如果放入电场中的是负电荷呢？

学生回答：与负电荷在电场中某点所受静电力的方向相反。

投影练习：

练习1（加深对场强的理解，探讨点电荷的场强大小与方向）

点电荷是最简单的场源电荷。设一个点电荷的电荷量为+Q，与之相距为r

的A点放一试探电荷，所带电荷量为+q。

（1）试用所学的知识推导A点的场强的大小，并确定场强的方向；

（2）若所放试探电荷为-2q,结果如何？

（3）如果移走所放的试探电荷呢？

（请两位同学板演前两问后，共同完成第三问）

师生共同归纳总结；

1.点电荷电场的场强大小与方向。（多媒体动画演示方向的确定方法）

2.电场强度是描述电场（力的）性质的物理量，在静电场中，它不随时间改

变。电场中某点的场强完全由电场本身决定，与是否放入电荷，放入电荷的电荷

量、电性无关！

练习2（探讨场强的叠加，巩固对场强的理解及公式的灵活运用，加强计算

能力培养）

如图所示，真空中有两个点电荷Ql=+3.0xl（y8c和Q2=—3.0x10-8。它们

相距0.1m,A点与两个点电荷的距离r相等，r=0.1m。求：

（1）电场中A点的场强;

（2）在A点放入电量q=-1x10-6。求它受的电场力。

教师：题中场源电荷不止一个，如何来确定电场中某点的场强？

学生：平行四边形定则

（请两位同学板演）

教师：根据场强的叠加原理对于一个比较大的不能看成点电荷的带电物体产

生电场的场强如何确定？

学生思考后回答：无限等分成若干个点电荷。

教师：根据以上方法，同学们设想一下一个半径为R的均匀带电球体（或

球壳）外部产生电场的场强，如何求解？

学生思考后回答：等效成电荷量集中于球心的点电荷。

（五）电场线

1.电场线的概念；电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点

的切线方向表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了形象

描述电场而假想的线

2.展示几种常见的电场线

正点电荷的电场负点电荷的电场匀强电场

等城同号点电荷的电场等量并号点电荷的电场

三、小结

通过本节课的学习，我们知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是

存在于电荷周围的一种特殊的物质，它最基本的特征是对放入其中的电荷具有力

的作用。正是利用电场的这一特性，我们通过研究试探电荷的所受静电力特点，

引入了描述电场强弱的物理量一电场强度。电场强度是用比值法定义的，它是

矢量，有方向。

电场、电场强度的概念是电学中最重要的概念之一，它的研究方法和定义方

法也是物理学中比较常见的方法。

静电的防止与利用

【教学目标】

1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件。

2.掌握静电平衡状态下的导体特点。

3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用。

【教学重难点】

掌握静电平衡状态下的导体特点。

【教学过程】

一、复习提问、新课导入

教师：上为什么给车加油前要触摸一下静电释放器？

学生回答：略

教师投影展示问题：把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼

放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？如果人在金属笼子里，给笼子加上高压电，

人安全吗？

教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习《静电的防止与利用》。（板

书课题）

二、新课教学

（一）静电感应

教师：把金属导体放入电场中，导体上会出现怎样的现象？

画图阐述：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现笔量异种电荷的现象

叫做静电感应。

AC

（-）静电平衡

提问：1.电子的聚集会出现怎样的结果？

提问：2.电子是否会永远这样定向运动下去？

画图阐述：当导体内的自由电子不再发生定向移动时，导体达到静电平衡状

态。

提问：3.最终会出现怎样的现象？

E=0

丙

总结：静电平衡的条件

通过学生们互相讨论积极回答：0=0

（三）静电平衡的特点

1.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。

A+£

E=0

E。

BD

2.导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。

巩固练习

例1：如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在

距棒左端为R的某点。当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的

场强的大小为多大？

（四）静电平衡时导体上电荷的分布的特点

1.静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。

2.处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度

越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。

3.尖端放电

（1）导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子

在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正

负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。

（2）那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，

与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。

（3）应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。

（五）静电屏蔽

1.静电屏蔽的定义

教师：回到课前的问题：把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把

鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？如果人在金属笼子里，给笼子加上高压

电，人安全吗？

演示：处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面,

如果将这个导体掏空呢？

三

三

三

二

二

三

静电平衡时，内部没有电荷，所以导体壳内空腔里的电场强度也处处为0。

教师：导体球壳内（或金属网罩）达到静电平衡后，内部场强处处为0,不受

外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。

演示实验：

2.静电屏蔽的应用

（1）电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋,

可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。

（2）三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属

网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。

3.静电屏蔽的两种情况及本质

（1）屏蔽外电场

外电场空座导体屏蔽外电场

（2）屏蔽腔内电场

（六）静电吸附一一静电现象及其应用

1.静电除尘

2.静电植绒

3.静电喷涂

4.静电分选

5.静电复印

电势能和电势

【教学目标】

一、知识与技能

1.理解静电力做功与路径无关、电势能的概念。

2.理解电势的概念，知道电势是描述电场能的性质的物理量。

3.明确电势能、电势、静电力的功与电势能的关系。

二，过程与方法

1.通过对知识的类比能力，培养学生对现象的归纳能力，对问题的分析、

推理能力。

2.通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生

利用物理语言分析、思考•、描述概念和规律的能力。

三、情感、态度与价值观

1.利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科

学的求知欲。

2.利用等势面图像的对称性，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画

图，在学习知识的同时提高充美的感受力和鉴别力。

3.在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。

【教学重点】

理解掌握电势能、电势的概念及意义。

【教学难点】

握电势能与做功的关系，并能学以致用。

【教学过程】

一、复习提问、新课导入

1.静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起

将从能量的角度研究电场。

2.复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得

动能入手，提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？

田......B

-------------------------►E

二、新课教学

（一）静电力做功的特点

结合右图分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到

B电场力做功的情况。

（1）q沿直线从A到B——>E

（2）q沿折线从A到M、再从M到B一

（3）q沿任意曲线从A到B；

cos

结果都一样，即：W=qELAM=qELAB^

与重力做功类比，引出：

【结论】在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有

关，而与电荷的运动路径无关。

（二）电势能

电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具

有势能，这种势能叫做电势能。

1.静电力做功与电势能变化的关系：

静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为：WAB=EPA-EPB

2.注意：

①电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加。

②电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力倡用下，电势能与动

能相互转化，而它们的总量保持不变。

③在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在

任一点具有的电势能都为负。

在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任

意一点具有的电势能都为正。

④求电荷在电场中某点具有的电势能：

电荷在电场中某一点A具有的电势能Ey等于将该点电荷由A点移到电势零

点电场力所做的功W,即E产W。

⑤求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低：

将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能

减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增

加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。

⑥电势能零点的规定：

若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。

关于电势能零点的规定：大地或无穷远默认为零。

正点电荷的电场外负点电荷的电场中

④E一关限远缶钉无限远

正电荷在电场中，其Ep始终为正正电荷在电场中，其Ep始终为负

负电荷在电场中，其Ep始终为负负电荷在电场中，其Ep始终为正

所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能

位置时电场力所做的功。如上式，若取B为电势能零点，则A点的电势能为：

EPA=WAB=qELAB

举例分析：对图中的各量附与一定的数值，后让学生计算。

（三）电势一一表征电场性质的重要物理量度

通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出C

1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫作电场在

这一点的电势。用中表示，标量，只有大小，没有方向，但有正负。

2.公式：（与试探电荷无关）

3.单位：伏特（V）

4.电势与电场线的关系：电势顺线降低。（电场线指向电势降低的方向）

5.零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，

即电势的数值决定于零电势的选择。（大地或无穷远默认为零）

三、巩固练习

1.将带电量为6Xl（y6c的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力

做了3Xl（y5j的功，再从B移到C,电场力做了1.2Xl（y5j的功，则

（1）电荷从A移到B,再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？

（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为

多少？

（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为

多少？

2.一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5

XIO'J的功，那么（）

A.电荷在B处时将具有5X10-6J的电势能

B.电荷在B处将具有5Xl（p6j的动能

C.电荷的电势能减少了5X10-6J

D.电荷的动能增加了5X106j

3.如图所示，A、B为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是（）

A.把正电荷从a移到b,电场力做正功，电荷的电势能减少

B.把正电荷从a移到b,电场力做负功，电荷的电势能增加----•—

C.把负电荷从a移到b,电场力做正功，电荷的电势能增加

D.从a到b电势逐渐降低

4.有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（）

A.由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定

B.由放在该点的电荷的电量多少来决定

C.与放在该点的电荷的正负有关

D.是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关

【板书设计】

一、静电力做功的特点：

与路径无关，只与起点和终点的位置有关

二、电势能：电荷在电场中具有的势能

1.静电力做的功等于电势能的减少量：

WAB二EPA-EPB

静电力做正功，电势能减少

静电力做负功，电势能增加

2.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做

的功

3.电势能是相对的，须建立零势能参考面。

电势能有正负之分，负值表示比零还要小

三、电势

(P=—

1.定义：q

2.单位：伏特：V,1V=1J/C

3.沿电场线方向电势降低

4.电势和电势能都是相对的，且为标量，正负号均表示大小

5.已知电势求电势能EP=q(o

电势能和电势

【教学目标】

一、知识与技能

1.理解静电力做功与路径无关、电势能的概念。

2.理解电势的概念，知道电势是描述电场能的性质的物理量。

3.明确电势能、电势、静电力的功与电势能的关系。

二、过程与方法

1.通过对知识的类比能力，培养学生对现象的归纳能力，对问题的分析、

推理能力。

2.通过学生的理论探究，培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生

利用物理语言分析、思考、描述概念和规律的能力。

三、情感、态度与价值观

1.利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科

学的求知欲。

2.利用等势面图像的对称性，形态美以获得美的享受、美的愉悦，自己画

图，在学习知识的同时提高在美的感受力和鉴别力。

3.在研究问题时，要培养突出主要矛盾，忽略次要因素的思维方法。

【教学重点】

理解掌握电势能、电势的概念及意义。

【教学难点】

握电势能与做功的关系，并能学以致用。

【教学过程】

一、复习提问、新课导入

1.静电力，电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起

将从能量的角度研究电场。

2.复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得

动能入手，提出问题：是什么转化为试探电荷的动能？

A6.............B

-------------------------►E

二、新课教学

（一）静电力做功的特点

结合右图分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到

B电场力做功的情况。

（1）q沿直线从A到B-------->E

（2）q沿折线从A到M、再从M到B一

（3）q沿任意曲线从A到B区备：

结果都一样，即：cos

W=qELAM=qELAB^

与重力做功类比，引出：

【结论】在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有

关，而与电荷的运动路径无关。

（二）电势能

电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具

有势能，这种势能叫做电势能。

1.静电力做功与电势能变化的关系：

静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为：WAB二EPA-EPB

2.注意：

①电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加。

②电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动

能相互转化，而它们的总量保持不变。

③在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在

任一点具有的电势能都为负。

在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任

意一点具有的电势能都为正。

④求电荷在电场中某点具有的电势能：

电荷在电场中某一点A具有的电势能Ep等于将该点电荷由A点移到电势零

点电场力所做的功W,即E产W。

⑤求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低：

将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能

减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增

加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。

⑥电势能零点的规定：

若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。

关于电势能零点的规定：大地或无穷远默认为零。

正点电荷的电场外负点电荷的电场中

®1一主限远5百一无限远

正电荷在电场中，其Ep始终为正正电荷在电场中，其Ep始终为负

负电荷在电场中，其Ep始终为负负电荷在电场中，其Ep始终为正

所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能

位置时电场力所做的功。如上式，若取B为电势能零点，则A点的电势能为；

EPA=WAB=qELAB

举例分析：对图中的各量附与一定的数值，后让学生计算。

（三）电势一一表征电场性质的重要物理量度

通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。

1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫作电场在

这一点的电势。用夕表示，标量，只有大小，没有方向，但有正负。

_Ep

2.公式：“一工（与试探电荷无关）

3.单位：伏特（V）

4.电势与电场线的关系：电势顺线降低。（电场线指向电势降低的方向）

5.零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，

即电势的数值决定于零电势的选择。（大地或无穷远默认为零）

三、巩固练习

1.将带电量为6Xl（y6c的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力

做了3X10%的功，再从B移到c,电场力做了1.2X10,的功,则

（1）电荷从A移到B,再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？

（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为

多少？

（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为

多少？

2.一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5

XIO'J的功，那么（）

A.电荷在B处时将具有5X1（）FJ的电势能

B.电荷在B处将具有5X10—6J的动能

C.电荷的电势能减少了5Xl（f6j

D.电荷的动能增加了5X1（）-6J

3.如图所示，A、B为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是（）

A.把正电荷从a移到b,电场力做正功，电荷的电势能减少

B.把正电荷从a移到b,电场力做负功，电荷的电势能增加----•—