高中物理：电荷守恒定律 库仑定律讲义教案

高中物理：电荷守恒定律库仑定律讲义教案高中物理：电荷守恒定律库仑定律讲义；学科教师辅导讲义负责人审核签字：学员姓名：年级：高三课时数：3课时辅导科目：物理学科教师：**校区名称：**9校授课日期及时段课型□预习课□同步课□复习课□专题课教学目标1.多个电荷库仑力的平衡和场强叠加问题．2．利用电场线和等势面确定场强的大小和方向，判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的高中物理：电荷守恒定律库仑定律讲义教案本文内容：学科教师辅导讲义负责人审核签字：学员姓名：年级：高三课时数：3课时辅导科目：物理学科教师：**校区名称：**9校授课日期及时段课型□预习课□同步课□复习课□专题课教学目标1.多个电荷库仑力的平衡和场强叠加问题．2．利用电场线和等势面确定场强的大小和方向，判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等．3．带电体在匀强电场中的平衡问题及其他变速运动的动力学问题．4．对平行板电容器电容决定因素的理解，解决两类有关动态变化的问题．5．分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题．6．示波管、静电除尘等在日常生活和科学技术中的应用.重点难点1.理解电场强度的定义、意义及表示方法.2.熟练掌握各种电场的电场线分布，并能利用它们分析解决问题.3.会分析、计算在电场力作用下的电荷的平衡及运动问题．教学内容6.1电荷守恒定律库仑定律T——基础知识同步预习习惯——上课开始先浏览一下，告诉老师，你对讲义的理解，你觉得本讲义知识点怎么样?如果是复习课，请你告诉老师本节课的重点、难点、考点是什么？如果是新课程，看完记住了什么？请充满信心！6.1电荷守恒定律库仑定律1.了解静电现象的有关解释，能利用电荷守恒定律进行相关判断.2.会解决库仑力参与的平衡及动力学问题．一、电荷及电荷守恒定律1．元电荷：最小的电荷量，其值为e＝1.60×10－19C．其他带电体的电荷量皆为元电荷的整数倍．2．电荷守恒定律(1)内容：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．(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．(3)带电实质：物体带电的实质是得失电子．思考：当两个完全相同的带电金属球相互接触时，它们的电荷量如何分配？[来源:Z.xx.k.Com]答案同种电荷的电荷量平均分配，异种电荷的先中和后平分．二、点电荷及库仑定律1．点电荷(1)是一种理想化的物理模型；(2)当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．2．库仑定律(1)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．(2)公式：，其中比例系数k叫做静电力常量，k＝9.0×109N·m2/C2.(3)适用条件：①真空中；②点电荷．考点一静电现象及电荷守恒定律1．使物体带电的三种方法及其实质摩擦起电、感应起电和接触带电是使物体带电的三种方法，它们的实质都是电荷的转移．而实现电荷转移的动力是同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引．2．验电器与静电计的结构与原理玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一根导体棒的下端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出．如果把金属箔换成指针，并用金属做外壳，这样的验电器又叫静电计．注意金属外壳与导体棒之间是绝缘的．不管是静电计的指针还是验电器的箔片，它们张开角度的原因都是同种电荷相互排斥的结果．[来源:Zxxk.Com]★重点归纳★1.对物体带电的理解(1)使物体带电有三种方式[来源:Zxxk.Com](2)库仑电荷分配法——接触共有分半两个完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后平分．2.电荷量、元电荷、点电荷和检验电荷的区别电荷量是物体带电荷的多少，电荷量只能是元电荷的整数倍；元电荷是电荷量为1.6×10－19C的电荷，不是电子也不是质子，而是最小的电荷量，电子和质子带最小的电荷量；点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”，是一种理想化物体模型，对其带电荷量无限制；检验电荷是用来研究电场的电荷，要求放入电场后对原来的电场不产生影响，故应为带电荷量足够小的点电荷．★典型案例★A、B两物体均不带电，相互摩擦后A带负电荷，电荷量大小为Q，则B的带电情况是：（）A.带正电荷，电荷量大于QB.带正电荷，电荷量等于QC.带负电荷，电荷量大于QD.带负电荷，电荷量等于Q【答案】B故选：B．★针对练习1★（多选）电现象，下列说法中正确的是：（）A．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程B．带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电C．摩擦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同种电荷D．当一种电荷出现时，必然有等量异种电荷出现，当一种电荷消失时，必然有等量异种电荷同时消失★针对练习2★下列说法正确的是：（）A.元电荷就是质子B.带电体所带电荷量一定是元电荷的整数倍C.点电荷一定是带电量很少的带电体D.处于静电平衡的导体的内部可能有净电荷（针对练习答案：1．【答案】ABD2．【答案】B[来源:Zxxk.Com]）[来源:学科网ZXXK]考点二库仑定律的理解及其应用库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷．点电荷是一种理想化的物理模型，当带电体间的距离远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用．★重点归纳★1.处理点电荷的平衡问题及动力学问题的方法（1）确定研究对象．如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”；（2）对研究对象进行受力分析，多了库仑力()；（3）列平衡方程(F合＝0或Fx＝0，Fy＝0)．2.库仑定律应用应注意的问题（1）在审题过程中，不但要了解题目所描述的是什么物理现象，物理过程如何，求解什么问题，更重要的是要对题目文字和图象的关键之处仔细领会，从中获取有效信息，即所谓要挖掘题目中的隐含条件．对有些物理问题，能否快速正确地挖掘隐含条件可成为解题的关键．（2）三个自由点电荷仅在它们系统的静电力作用下处于平衡状态时，满足的规律是：①“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；②“两同夹异”——正负电荷相互间隔；③“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；④“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。（3）库仑力参与下的共点力平衡问题：分析方法与力学问题相同，只是多了一个库仑力而己，可以用正交分解法，也可以用矢量三角形法．（4）有库仑力参与的动力学问题与牛顿运动定律中的动力学问题本质上是相同的（如两个点电荷间的库仑力满足牛顿第三定律），值得注意的两点是：(1)列方程时，注意库仑力的方向，(2)若库仑力总与速度方向垂直，库仑力不做功．★典型案例★如图所示，真空中有两个可视为点电荷的小球，其中A带正电，电量为Q1，固定在绝缘的支架上，B质量为m，用长为L的绝缘细线悬挂，两者均处于静止状态，悬线与竖直方向成θ角，且两者处在同一水平线上．相距为R，静电力常量为K，重力加速度为g．求：（1）B带正电荷还是负电荷？（2）B球带电量绝对值Q2为多少？【答案】（1）负电（2）★针对练习1★两个分别带有+3Q和+Q电荷量的点电荷，当它们相距r时，它们间库仑力的大小为F。则它们间的距离变为2r时，它们间库仑力的大小变为：（）A．2FB．C．4FD．★针对练习2★如图，足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点，A和C围绕B做匀速圆周运动，B恰能保持静止，其中A、C和B的距离分别是L1和L2．不计三质点间的万有引力，则A和C的比荷（电量与质量之比）之比应是：（）A．B．C．D．（针对练习答案：1．【答案】D2．【答案】B1.理解电场强度的定义、意义及表示方法.2.熟练掌握各种电场的电场线分布，并能利用它们分析解决问题.3.会分析、计算在电场力作用下的电荷的平衡及运动问题．一、电场强度1．静电场(1)电场是存在于电荷周围的一种物质，静电荷产生的电场叫静电场．(2)电荷间的相互作用是通过电场实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用．2．电场强度(1)物理意义：表示电场的强弱和方向．(2)定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度．(3)定义式：.(4)标矢性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从平行四边形定则．二、电场线1．定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场强度的大小．2．特点：[来源:学科网ZXXK](1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处；(2)电场线在电场中不相交；(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大；(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向；(5)沿电场线方向电势逐渐降低；(6)电场线和等势面在相交处互相垂直．3．几种典型电场的电场线(如图所示)．考点一电场强度的理解及计算1．电场强度三个表达式的比较表达式比较公式意义电场强度定义式真空中点电荷电场强度的决定式匀强电场中E与U的关系式适用条件一切电场匀强电场决定因素由电场本身决定，与q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定，d为沿电场方向的距离相同点矢量，遵守平行四边形定则单位：1N/C＝1V/m2.电场强度的计算方法除用以上三个表达式计算外，还可以借助下列三种方法求解：(1)电场叠加合成的方法．(2)平衡条件求解法．(3)对称法．★重点归纳★1、分析电场叠加问题的一般步骤电场强度是矢量，叠加时应遵从平行四边形定则，分析电场的叠加问题的一般步骤是：(1)确定分析计算的空间位置；(2)分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向；(3)依次利用平行四边形定则求出矢量和．2、认识场强的三个特性：矢量性、惟一性和叠加性的？(1)矢量性：电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量．规定正电荷受力方向为该点场强的方向，有关计算按矢量法则．(2)惟一性：电场中某一点的电场强度E是惟一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置．(3)叠加性：如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和．★典型案例★已知电荷q均匀分布在半球面AB上，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，如右图所示，M是位于CD轴线上球面外侧，且OM＝ON＝L＝2R。已知M点的场强为E，则N点的场强为：（）A．EB.C.－ED.－E【答案】D★针对练习1★电场强度的定义式为E=F／q：（）A．场强的方向与F的方向相同B．该定义式只适用于点电荷产生的电场C．F是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷电量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★针对练习2★如图所示的各电场中，A、B两点电场强度相等的图是：（）（针对练习答案：1．【答案】D2．【答案】C）考点二两个等量点电荷电场的分布特点1．电场线的作用(1)表示场强的方向电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致．[来源:Zxxk.Com](2)比较场强的大小电场线的疏密程度反映了场强的大小，即电场的强弱．同一幅图中，电场线越密的地方场强越大，电场线越疏的地方场强越小．(3)判断电势的高低在静电场中，顺着电场线的方向电势越来越低．2．等量点电荷的电场线比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线中点O处的场强最小，指向负电荷一方为零连线上的场强大小(从左到右)沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大沿中垂线由O点向外场强大小O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小关于O点对称的A与A′、B与B′的场强等大同向等大反向★重点归纳★1、对电场线的理解及应用(1)判断电场强度的方向电场线上任意一点的切线方向即为该点电场的方向．(2)判断电场力的方向——正电荷的