物理综合学案新人教版选修31.docx

1、物理综合学案新人教版选修31第一章 静电场第一节 电荷及其守恒定律前置诊断：本节重点讲述了电荷守恒定律和起电方法。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

2、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： 。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 。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

3、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。 答案：1.排斥 吸引 2. 1.610-19 整数倍 元电荷 密立根 3.起电 摩擦起电 接触起电 感应起电 负 正 等量异种 4.创生 消灭 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. 电中性 6.自由电子专家说课：在干燥的冬天，你也许有过这样的经历：当你经过铺有地毯的走道来到房间门口，在伸手接触金属门把的一刹那，突然听到“啪”的一声，手被麻了一下，弄得你虚惊一场，是谁在恶作剧？回答可能有点意外，原来是电荷在作怪。本节课从分析物体的起电着手，结合摩擦起电和感应起电的实验研究物体起电的本质，总结出

4、物体的起电本质上是电荷的转移，一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变，从而理解电荷守恒定律。一教师可演示毛皮摩擦橡胶棒、丝绸摩擦玻璃棒导致验电器铂片张开或吸引轻小物体张开体会摩擦起电，利用课本图1.1-1的实验进一步让学生体会感应起电及其本质，通过实验理解不论何种起电方式，本质都是电荷的转移。二本节课标及其解读。1.了解摩擦起电和感应起电，知道元电荷：（1）知道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；（2）了解摩擦起电、感应起电，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质；（3）知道元电荷、电荷量的概念，知道电荷量不连续变化。2用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象：

5、（1）知道电荷守恒定律；（2）应掌握完全相同的两个带电金属球相互接触后，电荷间的分配关系。三从物质微观结构的角度认识物体带电的本质是本节教学重点，起电本质是本节教学难点，教学易错点有三个：1在静电感应现象中，金属导体内移动的是电子，而不是质子；2元电荷是电荷量，并不是某个实体电荷；3电荷量是不连续的，电荷的正负表示其带电性质。本节教学疑点有两个：1对起电方式及实质的理解.(1)对物质内部微观结构分析，说明部分物质内部电子可以自由移动；(2)电荷守恒，说明起电的实质不是新电荷的产生。2电中性的解释，加深学生对起电的理解。课堂探究：一教材第3页的静电感应的实验是探究感应起电的重要实验,有条件的学校

6、可进行分组实验引导学生探究感应起电的特点和本质，培养学生对实验现象进行归纳、总结的能力，教材中各种实验现象均未给出具体的结论，这就要求教学中要渗透科学探究的思想方法。二关于摩擦起电的实验，在用毛皮摩擦橡胶棒或用丝绸摩擦玻璃棒时尽可能每次都朝一个方向摩擦，这样效果更好一些关于教材第3页的做一做，建议教师为学生创造条件，认识静电计和验电器，了解接触可以起电，感应也可以起电案例精析：例1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1-1-1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.

7、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2 两个完全相同的金属球，一个带6108C的电量，另一个带2108C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，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

8、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。例3如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是（ ）A沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QAQBB只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QAQBC沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QAQBD沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关解析：静电感应使得A带正电，B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

9、，而带负电；A部分带正电。从不同位置切开时，QA、QB的值是不同的，故只有D正确答案:D三维达标：基础练习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.下列关于电现象的叙述中正确

10、的是（ BCD ）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摩擦可以起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量的异种电荷C带电现象的本质是电子的转移，物体得到电子一定显负电性，失去电子显正电性D当一种电荷出现时，必然有等量的异种电荷出现；当一种电荷消失时，必然有等量的异种电荷消失4将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，如图所示，下列几种方法能使两球都带电的是（ AC ）A先把两球分开，再移走棒B先移走棒，再把两球分开C先将棒接触一下其中一球，再把两球分开D棒带的电荷量如果不变，不能使两导体球带电综合跃升B如图1-1-4，有一

11、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. 将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，发现两小球之间相互排斥，则A、B两球原来带电情况可能是( BCD )AA和B原来带有等量异种电荷BA和B原来带有同种电荷CA和B原来带有不等量异种电荷DA和B原来只有一个带电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

12、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导体上的净电荷和导体中的“自由电荷”有何区别？答案：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”。互动实践9. 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带负电B带等量的正电？答案：（1）把A

13、B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。（2）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。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？答案：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。 第二节 库仑定律前置诊断：本节重点讲述库仑定律及应用。1.电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：一是与 有关，二是与 有关。2当带电体之间的 比它们自身的大小大得多时，带电体的

14、形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作 。3库仑定律：真空中两个 间相互作用的静电力跟它们的 成正比，跟它们的 成反比，作用力的方向在 上。公式：F= ，式中k叫做 。如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用 ，力的单位用 ，距离的单位用 ，则由实验得出k= 。使用上述公式时，电荷量Q1、Q2一般用绝对值代入计算。如果其它条件不变，让两点电荷在介质中，其作用力将比它们在真空中的作用力小。4库仑定律虽然只给出了点电荷之间的静电力公式，但是任一带电体都有可以看作是由许许多多点电荷组成的。只要知道了带电体上的电荷分布情况，根据库仑定律和力的合成法则，就可以求出任意

15、带电体之间的静电力。5. 应用库仑定律时应注意的问题：首先应注意库仑定律的适用条件。公式仅适用于 中（空气中近似成立）的两个 间的相互作用。其次，应注意将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向二者分别进行，即应用公式计算库仑力的大小时，不必将表示电荷q1、q2带电性质的 、 号代入公式中，只将其电量的绝对值代入，先计算出力的大小，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断库仑力的方向，这样可以避免将表示带电性质的符号代入公式中一起运算，根据运算结果是正或负号来判定方向而带来的麻烦和可能出现的错误。答案：1.电荷的电量 电荷之间的距离 2. 距离 点电荷 3.点电荷 电荷量的乘积 距离的二次方

16、它们的连线 静电力常量 库伦 牛顿 米 9109Nm2/C2 5 .真空 点电荷 正 负专家说课：我们已知道，两个电荷之间存在着相互作用的引力和斥力，同种电荷相互排除，异种电荷相互吸引。那么电荷间的这种作用力的大小与什么因素有关呢？这就是本节要解决的问题。一库仑定律建立在实验的基础之上，教材第5页的演示实验对于库仑定律的理解非常重要，教师在教学过程中利用本实验采取控制变量法探究在两带电体所带电量不变时静电力随距离变化的规律及两带电体距离不变静电力随带电体电量变化的规律，从而得出真空中两个点电荷间的库伦力满足的规律库仑定律。二本节课标及解读1知道点电荷，体会科学探究中的理想模型方法(1)了解点电

17、荷；(2)明确点电荷是个理想模型及把物体看成点电荷的条件；(3)体会理想化物体模型在科学研究中的作用与意义。2知道两个点电荷间的相互作用规律(1)通过实验,探究影响电荷间相互作用力的因素，了解库仑定律的建立过程；(2)知道两个点电荷相互作用的规律（库仑定律及其适用条件）；(3)能用数学知识解决库仑定律中存在的极值问题。3通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。三库仑定律的得出和应用是本节课的重点，本节课的教学难点是实验探究电荷间相互作用力的因素，库仑定律的建立过程。本节教学易错点体现在三个方面：1将库仑定律应用于非点电荷；2完全相同的两个金属带电球接触后，应先中和再平分；3库

18、仑定律中的极值问题。教学疑点体现在四个方面：1实验探究的方法；2库仑实验中解决电荷定量的思想方法；3带电体简化为点电荷的条件（类比于质点）；4库仑定律的适用条件，计算方法类比于万有引力（区别）。在教学过程中教师结合本节重难点结合教学易错点备好课，以解决学生的疑点四教学中注意完全相同的金属球接触后电荷分配问题（如P9中1题），帮助学生了解库仑实验中巧取不同电荷的方法，训练学生的理性思维；注意通过原子核内核子作用力的计算，使学生对微观粒子有更深的理解和认识（如课本例1）.课堂探究：一本节库仑定律的得出是通过实验得出的教材探究影响电荷相互作用力的因素的实验采取的是控制变量法，学生在探究过程一定要清楚

19、在实验中两电荷间距离r和电荷两个量保持一个不变，研究库伦力与另外一个量的关系，这只是一个定性的研究，没有定量的测量 二. 库仑的实验，库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。如图1-2-1所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球与A所受的重力平衡。当把另一个带电的金属球C插入容器并他它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。改变A与C之间距离_记录每次悬丝扭转的角度，便可找到力F与距离r的关系，实验的结果是力F与距离r的二次方成反比，即。案例精析：例1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作点电荷

20、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忽略时，这两个带电体可看作点电荷D一切带电体都可以看成是点电荷解析：带电体能否被看成点电荷，与体积大小无关。当带电体的大小及形状对相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看成点电荷。答案：C例2两个完全相同的金属小球A、B，A球带电量为5.0109C，B球带电量为7.0109C，两球相距1。问：它们之间的库仑力有多大？若把它们接触后放回原处，它们之间的相互作用力为多大？解析：两球未接触时，球间库仑力；两球接触后，部分电荷中和，剩余净电荷为2109C，由于两金属球完全相同，净电荷均分，各带1.010

21、9C，此时两球间库仑力答案：；感悟：两带电导体接触时，净电荷的分配与导体的形状、大小等因数有关。对两个完全相同金属球（1）若接触前分别带电为Q1、Q2，则接触后两球带电均为（Q1Q2）2；（2）若接触前分别带电Q1、Q2，则接触后两球带电均为（Q1Q2）2。其实，库仑在实验研究电荷间相互作用而得到库仑定律的过程中，就是利用以上方法来改变和控制电荷的电荷量的。例3如图912所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1和q2之间的距离为l1，q2和 q3之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态。(1)如q2为正电荷，则q1为_电荷,q3为_电荷 (2)q1、q2、q3三者电量

22、大小之比_。【解析】对q2，只要q1、q3带同种电荷就可能使起处于平衡状态，而对q1、q3，若都带正电荷，各自均受到另外两个电荷的斥力，而不能保持平衡。只有同带负电荷，q2对其为引力，另外一电荷对其为斥力，当两力大小相等时才能处于平衡。对q2有： 对q1 有：可得： q1q2q3=1点评本题是库仑定律与质点的平衡结合，分析时要审清题意，研究对象是三个电荷都处于平衡状态。三维达标：基础练习1. 关于库仑定律的公式，下列说法中正确的是( AD )A.当真空中两个电荷间距离r时，它们间的静电力F0B.当真空中两个电荷间距离r0时，它们间的静电力FC.当两个电荷间的距离r时，库仑定律的公式就不适用了D

23、.当两个电荷间的距离r0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了2. 如图所示，半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量相等的电荷（可视为点电荷），相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是F，今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 ）A吸引力，F/8 B吸引力，F/4C排斥力，3F/8 D排斥力，3F/43. 要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是( AD)A.每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变B.保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍C.使一

24、个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷电荷量保持不变，同时将两点电荷间的距离减小为原来的1/2D.保持点电荷的带电荷量不变，将两点电荷间的距离减小为原来的1/24. 如图1-2-6所示，质量分别是m1和m2带电量分别为q1和q2的小球，用长度不等的轻丝线悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别是和（），两小球恰在同一水平线上，那么（ AC ）A两球一定带异种电荷Bq1一定大于q2Cm1一定小于m2Dm1所受库仑力一定大于m2所受的库仑力综合跃升5. 两个半径相等体积不能忽略的金属球相距r,它们带有等量同种电荷q时，相互间的库仑力为F1，若距离不变，它们带有等量异种电荷q时，库仑力为F2，则两力大小（

25、 B ）AF1F2 BF1F2 CF1F2 D无法确定6. 如图918所示，完全相同的金属小球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，现将不带电的和A、B完全相同的金属球C 先与A球接触一下，在与B球接触一下，然后拿走，重新平衡后的压缩量变为（ D ）A. B. C大于 D.小于7. （2007重庆16）如图，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A。在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B。当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为，若两次实验中B

26、的电量分别为q1和q2，分别为30和45。则q2/q1为（ A ）A2 B3 C2 D38.质量分别为m和4m的A、B两个点电荷，在光滑的绝缘水平面上，均从静止开始，在相互库仑力作用力下相向运动，当它们相距L时，A的加速度为a，经过一段时间后，B的加速度也为a，那么此时刻这两个点电荷间距离是_。答案：L/2互动实践9. 真空中两个静止点电荷相距10cm.它们之间相互作用力大小为9104N。当它们合在一起时，成为一个带电量为3108C的点电荷。问原来两电荷的带电量各为多少？某同学求解如下：根据电荷守恒定律： 根据库仑定律：以 代入（1）式得： 解得：根号中的数值小于0，经检查，运算无误.试指出求

27、解过程中的问题并给出正确的解答.解析：解析：题中仅给出相互作用力的大小，两点电荷可能异号，按电荷异号计算.由q1q23108Ca；q1q211015C2b 得q12a q1b=0 由此解得q1=510-8C ；q2=2108C 10. 有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带电7Q，B带电量Q，C不带电，将A、B固定起来，然后让C球反复与A、B球接触，最后移去C球，试问A、B间的库仑力为原来的多少倍?解析：题中所说的C与A、B反复接触之意，隐含个条件：即A、B原先所带电量的总和，最后在三个相同的小球间均分，最后A、B两球带的电量均为7Q+（-Q）/3=2Q，A、B两球原先有引力，A、B两球最后

28、有斥力F=k以上两式相除可得：F=4F7，即A、B间的库仑力减为原来的47第三节电场强度前置诊断：本节重点讲述电场及描述电场性质的物理量电场强度、电场的叠加原理、电场线及匀强电场。1英国物理学家、化学家 首先提出场的概念。他指出：电荷的周围存在 ，带电体间的相互作用是通过它们各自产生的 传递的。电场是一种特殊形态的 ，电场最基本的特征是 ，这也是检验空间是否存在电场的依据之一。2为研究电场而放进电场的电荷称为 或 ；产生电场的电荷称为 。电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量。电场中某处的电场强度大小定义为放在该处的电荷受到的电场力跟该电荷的电量的 。电场强度的大小表示电场的 ，电场强度的方

29、向就是电场的 ，且物理学中规定：电场中某点的电场强度的方向跟 电荷在该点所受的电场力的方向 。电场强度的单位是 或 。3E=F/q是电场强度的 ，适用于 电场； 仅适用于真空中点电荷的电场。如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相 ，形成合电场。这时某点的场强等于各个点电荷 产生的电场强度的 。4为了直观的描述电场，英国物理学家提出了用电场线描述电场的方法。如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的方向都跟该点的方向一致，这样的曲线就叫做电场线。电场线从 出发，终止于 ；任意两条电场线在电场中不 ；电场线密集的地方电场强度，电场线稀疏的地方电场强度。5在电场的某一区域内，如果各点的场强都相同

30、，这个区域的电场就叫做匀强电场。匀强电场中的电场线是 分布的直线。答案：1.法拉第 由它产生的电场 电场 物质 对场中其它电荷有力的作用 2. 试探电荷 检验电荷 源电荷 比值 强弱 方向 正 相同 N/C V/m 3.定义 任何 叠加 单独在该点 矢量和4. 法拉第 切线 电场强度 正电荷或无穷远 无穷远或负电荷 相交 大 小 5.大小方向 均匀 间隔相等专家说课：库仑定律使我们学会如何计算真空中两个点电荷间相互作用力的大小，但是互不接触的电荷间为什么会有这种力的作用、这种力的作用又是通过什么发生的呢？本节课我们通过对场的学习来认识电荷间相互作用的物质电场。一电场是客观存在一种物质，电场线是

31、为了研究电场而引入的，电场线客观不存在。电场有强弱区分，为了描述电场的强弱引入电场强度，它是一个矢量，可以叠加。充分利用现有器材模拟电荷的电场线（教材图1.3-8）。要牢记以下4种常见的电场的电场线：二本节课标及解读。1了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一（1）知道电荷间的相互作用是通过电场发生的；（2）场与实物是物质存在的两种不同形式。2理解电场强度（1）体会用比值定义物理量的方法；（2）理解电场强度的定义式、单位、方向；（3）根据电场强度的定义式进行有关计算；（4）认识匀强电场，点电荷的电场，能推导点电荷的电场强度公式，并进行有关计算；（5）了解电场的叠加原理（电场的叠加只限于两个电场强度叠加的情形