电荷守恒定律 库仑定律.doc

第六章 静电场第1课时 电荷守恒定律 库仑定律 丁丽萍 11月1日 周四考纲内容要求物质的电结构、电荷守恒静电现象的解释点电荷库仑定律学习目标:1.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学习重难点: 库仑定律的内容、公式和适用条件，以及应用库仑定律结合着受力分析用受力平衡和动力学的知识求解。教学方法：自主学习，小组合作交流教学过程：一、电荷守恒定律基础导引如图1所示，用绝缘细线悬挂一轻质小球b，并且b球表面镀有一层 金属膜，在靠近b球旁有一金属球a，开始时a、b均不带电，若给a 球带电，则会发生什么现象？知识梳理1物质的电结构：构成物质的原子本身包括：_的质子和 _的中子构成_，核外有带_的电子，整个原子对外_表现为_2元电荷：最小的电荷量，其值为e_.其他带电体的电荷量皆为元电荷的_3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_到另一个物体，或者从物体的一部分_到另一部分；在转移过程中，电荷的总量_(2)起电方式：_、_、感应起电(3)带电实质：物体带电的实质是_：当两个完全相同的带电金属球相互接触时，它们的电荷如何分配？二、库仑定律基础导引如图2所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其 壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离l为球半径的3倍若使它们带上等量异种电荷，电荷图2量的绝对值均为Q，试比较它们之间的库仑力与的大小关系，如果带同种电荷呢？知识梳理1点电荷：是一种理想化的物理模型，当带电体本身的_和_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_，与它们的距离的二次方成_，作用力的方向在它们的_上(2)公式：F_，其中比例系数k叫做静电力常量，k9.0109 Nm2/C2.(3)适用条件：_；_.3库仑定律的理解：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 ：在理解库仑定律时，有人根据公式Fk，设想当r0时得出F的结论，请分析这个结论是否正确.针对训练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荷量相等的电荷量C元电荷就是质子D物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍2下面关于点电荷的说法正确的是()A只有体积很小的带电体才可看做点电荷B只有做平动的带电体才可看做点电荷C只有带电荷量很少的带电体才可看做点电荷D点电荷所带电荷量可多可少3关于库仑定律，下列说法正确的是()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Fk，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，都是平方反比定律考点一电荷守恒定律及静电现象考点解读1使物体带电的三种方法及实质摩擦起电、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(如图3甲所示)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(如图乙所示)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图3典例剖析例1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 ()特别提醒电荷守恒定律是电学中的基本规律之一，对电荷守恒定律的考查每年都有，但往往渗透在各类电学题目中，很少单独考查；而对感应起电的考查难度不大，一般出现在选择题中跟踪训练1把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间互相排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是()A带等量异种电荷B带等量同种电荷C带不等量异种电荷D一个带电，另一个不带电考点二库仑力作用下的平衡问题与动力学问题考点解读1库仑定律的表达式为Fk，其适用条件是真空中两静止点电荷之间相互作用的静电力库仑定律与平衡问题联系比较密切，因此关于静电力的平衡问题是高考的热点内容，题型多以选择题为主对于这部分内容，需要注意以下几点：一是明确库仑定律的适用条件；二是知道完全相同的带电小球接触时电荷量的分配规律；三是进行受力分析，灵活应用平衡条件2三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反(2)规律：“三点共线”三个点电荷分布在同一条直线上；“两同夹异”正负电荷相互间隔；“两大夹小”中间电荷的电荷量最小；“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷典例剖析例2(2009江苏高考)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.F B.F C.F D12F思维突破分析带电体力学问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化分析方法是：(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，多了个静电力(F)；(3)列平衡方程(F合0或Fx0，Fy0)或牛顿第二定律图4跟踪训练2(2009浙江理综)如图4所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数 均为k0的轻质弹簧绝缘连接当3个小球处在静止状态时，每根弹簧的长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为()Al BlCl Dl 18.挖掘隐含条件寻求解题突破图5例3如图5所示，竖直平面内有一圆形光滑绝缘细管，细管截面半径远小于半径R，在中心处固定一带电荷量为Q的点电荷质量为m、带电荷量为q的带电小球在圆形绝缘细管中做圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力，求当小球运动到最低点时对管壁的作用力是多大？方法提炼在审题过程中，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本题中“细管截面半径远小于半径R”表明小球做圆周运动的半径就是R；“小球在最高点时恰好对细管无作用力”表明在最高点时小球所需向心力由重力和库仑力二力的合力提供另外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，值得注意的两点是：(1)列方程时，注意库仑力的方向，如本题中在最高点时向上，在最低点时向下；(2)本题中，库仑力总与速度方向垂直，库仑力不做功跟踪训练3三个带电荷量均为Q(正电)的小球A、B、C质量均为m，放在水平光滑绝缘的桌面上，分别位于等边三角形的三个顶点，其边长为L，如图6所示，求：图6(1)在三角形的中心O点应放置什么性质的电荷，才能使三个带电小 球都处于静止状态？其电荷量是多少？(2)若中心电荷带电荷量在(1)问基础上加倍，三个带电小球将加速运动，求其加速度大小；(3)若中心电荷带电荷量在(1)问基础上加倍后，仍保持三个小球相对距离不变，可让它们绕中心电荷同时旋转，求旋转的线速度大小课堂小结：课堂小测1关于点电荷的概念，下列说法正确的是()A当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体就可以看做点电荷B只有体积很小的带电体才能看做点电荷C体积很大的带电体一定不能看做点电荷D对于任何带电球体，总可以把它看做电荷全部集中在球心的点电荷2M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.61010 C，下列判断正确的有()A在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B摩擦的过程中电子从M转移到NCN在摩擦后一定带负电1.61010 CDM在摩擦过程中失去1.61010个电子3下面各图A球系在绝缘细线的下端，B球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置已在图中标出A球能保持静止的是()4.图9如图9所示，把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上，欲使球a能静止在斜面上，需在M、N间放一带电小球b，则b应(a、b两小球均可看成点电荷)()A带负电，放在A点B带正电，放在B点C带负电，放在C点D带正电，放在C点5(2010辽宁沈阳二测)如图10所示，点电荷3Q与Q分别固定在A、B两点，C、D两点将AB连线三等分现使一个带负电的试探电荷，从C点开始以某一初速度向右运动，不计试探电荷的重力则关于该电荷在CD之间的运动，下列说法中可能正确的是()图10A一直做减速运动，且加速度逐渐变小B做先减速后加速的运动C一直做加速运动，且加速度逐渐变小D做先加速后减速的运动图116(2010广东模拟)如图11所示，三个小球a、b、c分别用三根绝缘细线悬挂在同一点O，细线的长度关系为OaOb<Oc，让三球带电后它们能静止在图中位置此时细线Oc沿竖直方向，a、b、c连线恰构成一等边三角形，则下列说法正确的是()Aa、b、c三球质量一定相等Ba、b、c三球所带电荷量一定相等C细线Oa、Ob所受拉力大小相等Da、b、c三球所受静电力大小一定相等7在光滑绝缘的水平面上，相距一定的距离放有两个质量分别为m和2m的带电小球(可视为质点)A和B.在t10时，同时将两球无初速释放，此时A球的加速度大小为a；经一段时间后，在t2t时，B球的加速度大小也变为a.若释放后两球在运动过程中并未接触，且所带电荷量都保持不变，则下列判断正确的是()A两个小球带的是同种电荷B两个小球带的是异种电荷Ct2时刻两小球间的距离是t1时刻的倍Dt2时刻两小球间的距离是t1时刻的倍8图8光滑绝缘的水平面上固定着三个带电小球A、B、C，它们的质量均为m，间距均为r，A、B带等量正电荷q，现对C球施一水平力F的同时，将三个小球都放开，如图8所示，欲使得三个小球在运动过程中保持间距r不变，求：(1)C球的电性和电荷量；(2)力F及小球的加速度a.教学反思：