第一节静电场学案.docx

第一节静电场学案.docx

《第一节静电场学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一节静电场学案.docx（55页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第一节静电场学案

1.1电荷及其守恒定律

一、学习目标

1.知道自然界中的电荷及其相互作用

2．知道三种带电方法及其本质

3.知道电荷守恒定律

4.知道元电荷、比荷、电荷量、静电感应的概念

二、自学梳理

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．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。

3．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__________。

失去这种电子的原子便成为带___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。

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。

5．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。

三、探究导航

探究、一、电荷

[问题情境]在干燥的冬天，当你伸手接触金属门把的一刹那，突然听到“啪”的一声，手麻了一下，弄得你虚惊一场，是谁在恶作剧？

原来是电荷在

作怪．

1．这些电荷是哪里来的？

物质的微观结构是怎样的？

摩擦起电的

原因是什么？

2．什么是自由电子，金属成为导体的原因是什么？

3．除了摩擦起电，还有其它方法可以使物体带电吗？

[要点提炼]

1．摩擦起电的原因：

在两个物体相互摩擦时，一些束缚不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带____电，失去电子的物体则

带____电．

2．感应起电的原因：

当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互吸引和排斥，导体中的自由电子便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带____电荷，远离的一端带____电荷．

3．常见的起电方式有摩擦起电、感应起电和接触起电．三种起电方式的实质都是________的转移．

[问题延伸]

感应起电

现象中实验物体必须是导体吗？

探究二、电荷守恒定律

[问题情境]现代生活中电无处不在，北京市一天的耗电量可达千万度，那么，电荷会不会像煤和石油一样总有一天会被用完呢？

1．电荷是摩擦的过程中创造出来的吗？

2．在电荷转移的过程中其总量是否守恒？

[要点提炼]

1．电荷守恒定律的内容：

电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分．

2．“电荷的中和”是指电荷的种类和数量达到等量、异号，这时正、负电荷的代数和为________，而不是正、负电荷一起消失了．

[问题延伸]

怎样理解电荷守恒定律中“电荷的总量”？

四、典例分析

例1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的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1－1－3所示．现使a、b分别带正、负电，则（　　）

A．b将吸引a，吸引后不放开

B．b先吸引a，接触后又与a分开

C．a、b之间不发生相互作用

D．b立即把a排斥开

针对训练1.有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图所示．那么，下面的说法正确的是（　　）

A．三个小球都带电　　　　B．只有一个小球带电

C．有两个小球带同种电荷D．有两个小球带异种电荷

例2.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？

针对训练2.如图所示，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（）

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

例3.带有电荷量为QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？

针对训练3.如果例3.中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么？

例4关于元电荷的下列说法中正确的是（　　）

A．元电荷实质上是指电子和质子本身

B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍

C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19C

D．电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的

针对训练4.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的（）

A.2.4×10-19CB.-6.4×10-19CC.-1.6×10-18CD.4.0×10-17C

五、达标训练

1．下列叙述正确的是

A．摩擦起电是创造电荷的过程

B．接触起电是电荷转移的过程

C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电

D．带等量异号电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫电荷的湮没

2．如图所示，在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是（　　）

A．两端的感应电荷越来越多

B．两端的感应电荷是同种电荷

C．两端的感应电荷是异种电荷

D．两端的感应电荷电荷量相等

3．以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是（）

A.摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生电荷

B.摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移

C.摩擦起电的两摩擦物体必定是绝缘体，而感应起电的物体必定是导体

D.接触起电是电荷转移的过程

4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子（极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转），可做如下实验：

在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明（　　）

A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子

C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电

5．如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况（　　）

A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷

C．c、d两小球带同种电荷D．c、d两小球带异种电荷

6．把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一小段距离，发现两球间互相排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是（　　）

A．A和B原来带有等量异种电荷

B．A和B原来带有同种电荷

C．A和B原来带有不等量异种电荷

D．A和B原来只有一个带电

7．两块不带电的金属导体A、B均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C.

（1）要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操作？

哪一块带正电？

（2）要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操作？

（3）要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操作

1.2库仑定律

一、学习目标

1、通过演示实验，定性了解电荷之间的作压力大小与电荷量的多少以及电荷之间距离大小的关系

2、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，

3、理解库仑定律的含义及其表达式、适用条件，知道静电力常量

4、了解库仑扭秤实验。

二、自学梳理

1．探究电荷间作用力的大小跟距离的关系：

保持电荷的电荷量不变，距离增大时，作用力__

______；距离减小时，作用力________．

2．探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系：

保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力________；电荷量减小时，作用力________．

3．静电力：

________间的相互作用力，也叫________．它的大小与带电体的________及________有关．

4．点电荷：

自身的________________比相互之间的距离______________的带电体．

5．库仑定律：

真空中的两个点电荷之间的相互作用力的大小，与它们电荷量的乘积成____________，与它们距离的二次方成________，作用力的方向在它们的________．

6．库仑定律的公式F＝________，式中k叫做静电力常量，k的数值是________．

三、探究导航

探究一、点电荷

[问题情境]1．点电荷是不是指带电荷量很小的带电体？

是不是体积很小的带电体都可看做点电荷？

2．点电荷与元点荷一样吗？

[要点提炼]

1．点电荷是只有电荷量，没有________和________的理想化模型．

2．带电体看成点电荷的条件：

当带电体间的________比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电

荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做点电荷．

探究二、库仑定律

[问题情境]

1．什么是库仑力？

其大小如何确定？

方向又如何确定？

2．库仑定律及表达式与哪个定律相似？

[要点提炼]库仑定律的适用条件是：

（1）__________________；

（2）____________________．

探究三、库仑的实验

[问题情境]

库仑扭秤是如何把力的作用效果放大的，如何确定力F的大小？

此实验是如何把带电金属球所带的电荷量均匀改变的？

四、典例分析

例1　两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小为（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　

A．F＝k

B．F＞k

C．F＜k

D．无法确定

变式训练1　下列关于点电荷的说法正确的是（　　）

A．点电荷

可以是带电荷量很多的带电体

B．带电体体积很大时不能看成点电荷

C．点电荷的带电荷量可能是2.56×10－20C

D．一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定

例2　有三个完全一样的球A、B、C，A球带电荷量为7Q，B球带电荷量为－Q，C球不带电，

将A、B两球固定，然后让C球先跟A球接触，再跟B球接触，最后移去C球，则A、B两球间的作用力变为原来的多少？

变式训练2　两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为

，则两球间库仑力的大小为（　　）

A.

FB.

FC.

FD．12F

例3　两个正电荷q1和q2的电荷量都是3C，静止于真空中的A、B两点，相距r＝2m.

（1）在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力．

（2）在它们连线上A点左侧P点，AP＝1m，放置负电荷q3，q3＝－1C，求q3所受的静电力．

变式训练3　

如图1所示，两个点电荷，电荷量分别为q1＝4×10－9C和q2＝－9×10－9C，两者固定于相距20cm的a、b两点上，有一个点电荷q放在a、b所在直线上且静止不动，该点电荷所处的位置是（　　）

A．距a点外侧40cm处

B．距a点内侧8cm处

C．距b点外侧20cm处图1

D．无法确定

五、达标训练

1．下列关于点电荷的说法中，正确的是（　　）

A．体积大的带电体一定不是点电荷

B．当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷

C．点电荷就是体积足够小的电荷

D．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体

2．关于库仑定律，以下说法中正确的是（　　）

A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的带电体

B．库仑定律是实验定律

C．库仑定律仅适用于静止电荷间的相互作用

D．根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大

3．两个完全相同的小金属球，它们的带电荷量之比为5∶1（皆可视为点电荷），它们在相距一定距离时相互作用力为F1，如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F2，则F1∶F2可能为（　　）

A．5∶2B．5∶4C．5∶6D．5∶9

4．A、B两个点电荷之间的距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B之间的库仑力将（　　）

A．可能变大B．可能变小C．一定不变D．不能确定

6．两个带有同种电荷的小球A、B，放在光滑绝缘水平面上，其中小球A固定，小球B只在库仑力作用下由静止开始沿水平面运动，在运动过程中，小球B的加速度a和速度v的变化是（　　）

A．a一直在增大B．a一直在减小C．v一直在增大D．v一直在减小

7．如图3所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A、B，上、下两根细线的拉力分别为FA、FB，现使两球带同种电荷，此时上、下细线受力分别为FA′，FB′，则（　　）

A．FA＝FA′，FB＞FB′B．FA＝FA′，FB＜FB′

C．FA＜FA′，FB＞FB′D．FA＜FA′，FB＜FB′

8．

如图4所示，两个带电小球A、B的质量分别为m1、m2，电荷量分别为q1、q2.静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2，且恰好处于同一水平面上．下列说法正确的是（　　）

A．若q1＝q2，则θ1＝θ2B．若q1＜q2，则θ1＞θ2

C．若m1＝m2，则θ1＝θ2D．若m1＜m2，则θ1＞θ2

9．如图5所示，把质量为2.0×10－3kg的带电小球B用细线悬挂起来．若将带电荷量为4.0×10－8C的小球A靠近B，则平衡时细线与竖直方向成45°角．已知A、B在同一水平面上且相距0.3m，B球所带的电荷量为？

．（取g＝10m/s2）

10．真空中光滑绝缘平面上，分别放置两个电荷量为－Q、＋9Q的点电荷A、B，如图6所示，且A、B间的距离为60cm.然后在另一位置放置点电荷C，这时三个点电荷都处于平衡状态，求C的电荷量以及相对A的位置．

1.3电场强度

（1）

一、学习目标

1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态．

2．理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的．

3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算．

4．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算

二、自学梳理

1．电场：

电荷的周围存在着由它产生的一种特殊________．它的特征之一是对放入其中的________有力的作用．甲电荷对乙电荷的作用力，就是甲电荷的________对乙电荷的作用力．

2．静电场是指________的电荷产生的电场．

3．试探电荷是用来检验电场__________及其________分布情况的电荷，是研究电场的工具．激发或产生我们正在研究的电场的电荷是电场的________．

4．放入电场中某点的试探电荷所受的________跟它的________的比值，叫做该点的电场强度．简称场强．其定义式为E＝________，单位是________，符号是________．电场强度是______量，有大小也有方向，其方向与________在该点所受电场力的方向相同

．

5．真空中点电荷的场强：

E＝________.Q为正电荷时，在电场中的P点场强E的方向________；Q为负电荷时，E的方向__________．

6．匀强电场：

电场中各点场强的____________都相同的电场．

7．电场强度的叠加：

如果场源电荷不只是一个点电荷，则电场中某点的电场强度为__________________在该点产生的电场强度的__________．

8．电场线是画在电场中的一条条________________，曲线上每点的________表示该点的电场强度方向．电场线的特点有：

（1）起始于无限远或______，终止于______或______．

（2）任意两条电场线________．（3）电场线的疏密表示场强的______．

三、探究导航

探究一、电场

[问题情境]天体之间没有直接接触，就有引力作用如图所示，这种作用是通过引力场传递的，电荷与电荷之间的相互作用是通过电场来实现的

1．你知道哪里有电场吗？

2.电场具有怎样的特征呢？

[要点提炼]

电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，并非由分子、原子组成，但客观存在．电荷间的相互作用是通过电场发生的．

探究二、电场强度

[问题情境]1．检验电荷的作用是什么？

2．同一检验电荷，放在电场中的不同位置受力不同，表明不同位置电场的强弱不同．如何准确描述这种性质？

[要点提炼]电场强度是描述电场的强弱和方向的物理量，是______量，其大小由E＝

来计算，其方向与______电荷的受力方向相同

[问题延伸]

根据公式E＝

可以得出E与F成正比或E与q成反比的结论吗？

探究三、点电荷的电场与电场强度的叠加

[问题情境]

1．在点电

荷形成的电场中，某点的场强大小由哪些因素决定？

2．公式E＝

与E＝

有何区别？

3．什么是电场强度的叠加？

它遵循什么原则？

[要点提炼]

1．公式E＝

与E＝

的对比理解

项目

意义

适用条件

Q或q的意义

公式中各量的关系

E＝

电场强度的定义式

任何电场

q是试探电荷

E用F与q的比值来表示，但E大小与F、q大小无关

E＝k

点电荷的场强公式

点电荷在真空中

Q是场源电荷

E不仅由Q、r决定且E∝Q，E∝

2.电场强度是矢量，叠加时遵循平行四边形定则．

四、典例分析

例1.场源电荷Q＝2×10－4C，是正点电荷；检验电荷q＝－2×10－5C，是负点电荷，它们相距r＝2m，且都在真空中，如图所示．求：

（1）q在该点受的静电力．

（2）q所在的B点的场强EB.

针对训练1.只将q换为q′＝4×10－5C的正点电荷，再求q′在B点的受力及B点的场强．

例2.

如图所示，在真空中A、B两点处各固定一个点电荷，它们的电荷量相等，均为4.0×10-10C，而带电的性质不同，A为正、B为负，两者相距80cm，P点与A、B等距离，均为50cm，

⑴试确定P点的场强大小和方向？

⑵试求P点处的场强和A、B连线中点O处的场强之比？

针对训练2.如图所示，在a、b两点固定着两个带等量异种性质电的点电荷，c、d两点将a、b两点的连线三等分，则：

（）

A、c、d两点处的场强大小相等

B、c、d两点处的场强大小不相等

C、从c点到d点场强先变大后变小

D、从c点到d点场强先变小后变大

五、达标训练

1、下列说法中正确的是（）

A、只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场

B、电场是一种物质，它与其它物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西

C、电荷间相互作用是通过电场产生，电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用

D、电场是人为设想出来的，其实并不存在

2、电场强度的定义式E＝F/q，下列说法正确的是：

（）

A、该定义式只适用于点电荷形成的电场

B、F是试探电荷所受到的力，q是产生电场电荷的电荷量

C、电场强度的方向与F的方向相同

D、由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比

3、下列关于电场强度的说法中，正确的是（）

A.公式E=

只适用于真空中点电荷产生的电场

B.由公式E=

可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的电场力成正比

C.在公式F=k

中，k

是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小；而k

是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处场强的大小

D.由公式E=

可知，在离点电荷非常近的地方（r→0），电场强度E可达无穷大

4．一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，在图中能正确反映q、E、F三者关系的是（　　）

5..如图所示，表示一个电场中a、b、c、b四点分别引入检验电荷时，测得检验电荷所受电场力与电荷量间的函数关系图象，那么下列说法中正确的是（　　）

A．该电场是匀强电场

B．这四点场强的大小关系是Ed＞Ea＞Eb＞Ec

C．这四点场强的大小关系是Ea＞Eb＞Ec＞Ed

D．无法比较这四点场强的大小关系

6、

如图所示，同一竖直平面内，有两根光滑绝缘杆OA和OB，与竖直线的夹角均为45°，两杆上均套有能自由滑动的导体小球，两球的质量均为9×10-4kg，带电量均为－2×10-7C，且静止于同一竖直高度处，问：

两球相距多远？

1.3电场强度

（2）

一、自学梳理

1．匀强电场：

电场中各点场强的____________都相同的电场．

2．电场线是画在电场中的一条条________________，曲线上每点的________表示该点的电场强度方向．电场线的特点有：

（1）起始于无限远或______，终止于______或______．

（2）任意两条电场线________．（3）电场线的疏密表示场强的______．

二、探究导航

探究一、电场线

[问题情境]

1．电场线是如何表示电场方向的？

2．电场线能不能相交？

3．电场线是如何表示电场强弱的？

[要点提炼]

1．电场线是为了描述电场而引入的一种假想曲线，曲线的______方向表示场强方向，曲线的________表示场强的相对大小．

2．电场线从______电荷或无穷远出发，终止于无穷远或________电荷，电场线不相交．

3．几种常见电场的电场线画法

探究二、匀强电场

[问题情境]

1．匀强电场有什么显著特点？

电场线有什么特点？

2.匀强电场通常存在于什么地方？

[要点提炼]

1．匀强电场是电场强度的大小______，方向________的电场．

2．匀强电场的电场线是________相等的________线．

三、典例分析

例1、图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是轨迹上的两点。

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

针对训练1.一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则（）

A.粒子带正电

B.粒子加速度逐渐减小

C.A点的场强大于B点场强

D.粒子的速度不断减小

例2.一个带正电荷的质点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

针对训练2.如图所示，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是（）