高中物理電荷 庫侖定律課件新人教版選修1-1

1、1.1 1.1 電荷電荷 庫侖定律庫侖定律 新課標高中物理選修11 第一章 電場電場 電流電流 初中學過自然界有幾種電荷，它們間的相互作初中學過自然界有幾種電荷，它們間的相互作 用如何？電荷的多少用什么表示？用如何？電荷的多少用什么表示？ 一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內是否一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內是否 存在電荷？如何使物體帶電？生活中還有哪些實例？存在電荷？如何使物體帶電？生活中還有哪些實例？ 自然界只存在兩種電荷，同種電荷互相排斥，自然界只存在兩種電荷，同種電荷互相排斥， 異種電荷相互吸引。異種電荷相互吸引。 不帶電的物體內存在電荷，且存在等量正、負不帶電的物體內存在電荷，

2、且存在等量正、負 電荷，在物體內中和，對外不顯電性。用摩擦的方電荷，在物體內中和，對外不顯電性。用摩擦的方 法可以使物體帶電，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，法可以使物體帶電，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電， 用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電。用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電。 電荷的多少是用電荷量來表示。簡稱電電荷的多少是用電荷量來表示。簡稱電 量。用量。用Q（或（或q）表示。）表示。 電荷量單位電荷量單位:庫侖庫侖,單位符號為單位符號為“C” 一、電荷一、電荷 （一）電荷是一種物質屬性（一）電荷是一種物質屬性 1、自然界中有兩種電荷、自然界中有兩種電荷 （1）正電荷：）正電荷： 絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電

3、荷絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 （2）負電荷：）負電荷： 毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷 2、同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。、同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。 + _ 原子原子 原子核原子核 核外電子核外電子 質子質子 中子中子 （正電正電） （不帶電（不帶電） 離原子核較遠的電子容易受到外界的作用離原子核較遠的電子容易受到外界的作用 而脫離原子而脫離原子 摩擦起電的原因（實質）是什么？物質的微摩擦起電的原因（實質）是什么？物質的微 觀結構是怎樣的？觀結構是怎樣的？ 摩擦時摩擦時電子從一個物體電子從一個物體轉移轉移到另一個物體到另一個物體 一一 個個 物物

4、體體 得得 到電子：帶負電到電子：帶負電 另一個另一個 物體失去電子：帶正電物體失去電子：帶正電 （中性）（中性） （負電負電） （正電正電） 摩擦起電的實質是：摩擦起電的實質是： 金屬導電機理：金屬導電機理： 金屬內有自由移動的電子金屬內有自由移動的電子 自由電子自由電子 正離子在自己的平衡位置附近振動而不移動。正離子在自己的平衡位置附近振動而不移動。 靜電感應靜電感應 近異遠同 2 2、感應起電、感應起電 （2 2）感應起電感應起電：利用靜電感應使物體帶電，：利用靜電感應使物體帶電， 叫做感應起電叫做感應起電 規(guī)律：規(guī)律：近端感應異種電荷，近端感應異種電荷， 遠端感應同種電荷遠端感應同種電

5、荷 （1）靜電感應靜電感應：把電荷移近不帶電的導體，：把電荷移近不帶電的導體， 可以使導體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應可以使導體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應 3 3、接觸帶電、接觸帶電 接觸后接觸后 再分開再分開 +Q+Q+Q 接觸后接觸后 再分開再分開 + +Q Q-3Q-3Q-Q-Q-Q-Q 電荷從一個物體轉移到另一個物體電荷從一個物體轉移到另一個物體 兩個兩個完全相同完全相同的帶電導體的帶電導體,接觸后再分開接觸后再分開, 二者將原來所帶電量的總和平均分配二者將原來所帶電量的總和平均分配 2 1 2 1 1. 1.三種起電方法三種起電方法 小結：小結： . .起電的本質起電的本質 摩擦起電、感應

6、起電、接觸起電摩擦起電、感應起電、接觸起電 無論是哪種起電方式無論是哪種起電方式, ,其本質都是將正、負電其本質都是將正、負電 荷分開荷分開, ,使電荷發(fā)生轉移，并不是創(chuàng)造電荷使電荷發(fā)生轉移，并不是創(chuàng)造電荷. . 表述一：表述一： 電荷既不能創(chuàng)造電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅也不能消滅,它只能從一它只能從一 個物體轉移到另一個物體個物體轉移到另一個物體,或從物體的一部分或從物體的一部分 轉移到另一部分轉移到另一部分,在轉移的過程中，系統(tǒng)的電在轉移的過程中，系統(tǒng)的電 荷總數(shù)保持不變荷總數(shù)保持不變. 表述二：表述二： 一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷 的代數(shù)和總是保

7、持不變。的代數(shù)和總是保持不變。 二、電荷守恒定律：二、電荷守恒定律： （3）元電荷的數(shù)值是多少？它的數(shù)值最早是由哪位物）元電荷的數(shù)值是多少？它的數(shù)值最早是由哪位物 理學家測定的？理學家測定的？ （2）什么是元電荷？一個電子就是一個元電荷嗎？）什么是元電荷？一個電子就是一個元電荷嗎？ （1）如何比較電荷的多少）如何比較電荷的多少 Ce 19 1060. 1 元電荷的值元電荷的值 一個電子所帶電量為元電荷一個電子所帶電量為元電荷 ，用，用e表示，表示， 正、負電子和質子的電荷量均為正、負電子和質子的電荷量均為e。 美國科學家密立根美國科學家密立根 比較電荷帶電的多少比較電荷帶電的多少,要比較的是其

8、電荷量的絕對值要比較的是其電荷量的絕對值 電荷量的正負不表示電荷量的大小電荷量的正負不表示電荷量的大小,只代表電荷的性質只代表電荷的性質 所有帶電體所帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍所有帶電體所帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍 ne 靜電計(指針式驗電器) 驗電器 + + + + + + - - + + 驗電器 思考思考:是否只有當帶電體與導體棒的上端直接接是否只有當帶電體與導體棒的上端直接接 觸時觸時,金屬箔片才開始張開金屬箔片才開始張開?解釋看到的現(xiàn)象解釋看到的現(xiàn)象. 同種電荷相互排斥同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引異種電荷相互吸引 既然電荷之間存在相互作用，那么電荷既然電荷之間存在相互作用，那

9、么電荷 之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？ 猜想猜想 探究影響電荷間相互作用力的因素探究影響電荷間相互作用力的因素 演示演示 實驗表明：實驗表明：電荷之間的作用力電荷之間的作用力 （1）隨電荷量的增大而增大）隨電荷量的增大而增大 （2）隨距離的增大而減少）隨距離的增大而減少 三、庫侖定律三、庫侖定律 1、內容：、內容：真空中兩個靜止點電荷之真空中兩個靜止點電荷之 間的相互作用力，與它們的電荷量的乘間的相互作用力，與它們的電荷量的乘 積成正比，與它們的距離的二次方成反積成正比，與它們的距離的二次方成反 比，作用力的方向在它們的連線上。比，作用力的方向在它

10、們的連線上。 2、大?。骸⒋笮。?12 2 q q Fk r 其中其中K K叫靜電力常量：叫靜電力常量：k=9.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2 適用范圍適用范圍1. 1.真空中；真空中； 2.2.點電荷點電荷. . 電荷間相互作用力叫做電荷間相互作用力叫做靜電力靜電力或或庫侖力庫侖力. 點電荷點電荷 1 1、在研究帶電體間的相互作用時，如果帶、在研究帶電體間的相互作用時，如果帶 電體本身的線度遠小于它們之間的距離帶電體本身的線度遠小于它們之間的距離帶 電體本身的大小，對我們所討論的問題影響電體本身的大小，對我們所討論的問題影響 甚小，相對來說可把帶電體視為一幾何點，甚小

11、，相對來說可把帶電體視為一幾何點， 并稱它為點電荷。并稱它為點電荷。 2 2、點電荷是實際帶電體在一定條件下的抽、點電荷是實際帶電體在一定條件下的抽 象，是為了簡化某些問題的討論而引進的一象，是為了簡化某些問題的討論而引進的一 個理想化的模型。個理想化的模型。 3 3、點電荷本身的線度不一定很小，它所帶、點電荷本身的線度不一定很小，它所帶 的電量也可以很大。點電荷這個概念與力學的電量也可以很大。點電荷這個概念與力學 中的中的“質點質點”類似。類似。 思考題思考題 兩個帶電球體，是否可以看出是集兩個帶電球體，是否可以看出是集 中在球心位置的點電荷？中在球心位置的點電荷？ 如果是兩個球形帶電如果是

12、兩個球形帶電導體導體： 不可以不可以 如果是兩個如果是兩個電荷分布均勻電荷分布均勻的帶電的帶電球體球體 可以可以 課堂訓練課堂訓練 1 1、關于點電荷的下列說法中正確的是：、關于點電荷的下列說法中正確的是： A .A .真正的點電荷是不存在的真正的點電荷是不存在的 B .B .點電荷是一種理想模型點電荷是一種理想模型 C .C .足夠小的電荷就是點電荷足夠小的電荷就是點電荷 D .D .一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的 尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究 的問題的影響是否可以忽略不計的問題的影響是否可以忽略不計

13、A B D A B D 課堂訓練課堂訓練 2 2、下列說法中正確的是：、下列說法中正確的是： A .A .點電荷就是體積很小的電荷點電荷就是體積很小的電荷 B .B .點電荷就是體積和帶電量都很小點電荷就是體積和帶電量都很小 的帶電體的帶電體 C .C .根據(jù)根據(jù) 可知，當可知，當r 0 r 0 時，時， F F D .D .靜電力常量的數(shù)值是由實驗得到的靜電力常量的數(shù)值是由實驗得到的 12 2 q q Fk r D D 1.F1.F與與r r有關有關 庫侖的實驗庫侖的實驗 研究方法研究方法：控制變量法控制變量法. . 庫侖扭秤1 庫侖扭秤3 結論：保持兩球上的電量不變，改變兩球結論：保持兩球

14、上的電量不變，改變兩球 之間的距離之間的距離r r，從實驗結果中庫侖得出靜電，從實驗結果中庫侖得出靜電 力與距離的平方成反比，即力與距離的平方成反比，即 F1/rF1/r2 2 2.F2.F與與q q有關有關 庫侖扭秤1 庫侖扭秤2 庫侖的實驗庫侖的實驗 結論：保持兩球間的距離不變，改變兩球結論：保持兩球間的距離不變，改變兩球 的帶電量，從實驗結果中庫侖得出靜電力的帶電量，從實驗結果中庫侖得出靜電力 與電量的乘積成正比，即與電量的乘積成正比，即 F qF q1 1q q2 2 同種電荷相互排斥同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引異種電荷相互吸引 既然電荷之間存在相互作用，那么電荷既然電荷之間存在

15、相互作用，那么電荷 之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？ 猜想猜想 探究影響電荷間相互作用力的因素探究影響電荷間相互作用力的因素 演示演示 實驗表明：實驗表明：電荷之間的作用力電荷之間的作用力 （1）隨電荷量的增大而增大）隨電荷量的增大而增大 （2）隨距離的增大而減少）隨距離的增大而減少 三、庫侖定律三、庫侖定律 真空中兩個靜止點電荷之間的相互作真空中兩個靜止點電荷之間的相互作 用力，與它們的電荷量的乘積成正比，用力，與它們的電荷量的乘積成正比， 與它們的距離的二次方成反比，作用力與它們的距離的二次方成反比，作用力 的方向在它們的連線上。的方向在它們的連

16、線上。 大小： 12 2 q q Fk r 其中其中K K叫靜電力常量：叫靜電力常量：k=9.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2 適用范圍：適用范圍：1. 1.真空中；真空中； 2.2.點電荷點電荷. . 電荷間相互作用力叫做電荷間相互作用力叫做靜電力靜電力或或庫侖力庫侖力. 點電荷點電荷 1 1、在研究帶電體間的相互作用時，如果帶、在研究帶電體間的相互作用時，如果帶 電體本身的線度遠小于它們之間的距離帶電體本身的線度遠小于它們之間的距離帶 電體本身的大小，對我們所討論的問題影響電體本身的大小，對我們所討論的問題影響 甚小，相對來說可把帶電體視為一幾何點，甚小，相對來說可把

17、帶電體視為一幾何點， 并稱它為點電荷。并稱它為點電荷。 2 2、點電荷是實際帶電體在一定條件下的抽、點電荷是實際帶電體在一定條件下的抽 象，是為了簡化某些問題的討論而引進的一象，是為了簡化某些問題的討論而引進的一 個理想化的模型。個理想化的模型。 3 3、點電荷本身的線度不一定很小，它所帶、點電荷本身的線度不一定很小，它所帶 的電量也可以很大。點電荷這個概念與力學的電量也可以很大。點電荷這個概念與力學 中的中的“質點質點”類似。類似。 思考題思考題 兩個帶電球體，是否可以看出是集兩個帶電球體，是否可以看出是集 中在球心位置的點電荷？中在球心位置的點電荷？ 如果是兩個球形帶電如果是兩個球形帶電導

18、體導體： 不可以不可以 如果是兩個如果是兩個電荷分布均勻電荷分布均勻的帶電的帶電球體球體 可以可以 課堂訓練課堂訓練 1 1、關于點電荷的下列說法中正確的是：、關于點電荷的下列說法中正確的是： A .A .真正的點電荷是不存在的真正的點電荷是不存在的 B .B .點電荷是一種理想模型點電荷是一種理想模型 C .C .足夠小的電荷就是點電荷足夠小的電荷就是點電荷 D .D .一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的 尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究 的問題的影響是否可以忽略不計的問題的影響是否可以忽略不計 A B D A

19、 B D 課堂訓練課堂訓練 2 2、下列說法中正確的是：、下列說法中正確的是： A .A .點電荷就是體積很小的電荷點電荷就是體積很小的電荷 B .B .點電荷就是體積和帶電量都很小點電荷就是體積和帶電量都很小 的帶電體的帶電體 C .C .根據(jù)根據(jù) 可知，當可知，當r 0 r 0 時，時， F F D .D .靜電力常量的數(shù)值是由實驗得到的靜電力常量的數(shù)值是由實驗得到的 12 2 q q Fk r D D 1.F1.F與與r r有關有關 庫侖的實驗庫侖的實驗 研究方法研究方法：控制變量法控制變量法. . 庫侖扭秤1 庫侖扭秤3 結論：保持兩球上的電量不變，改變兩球結論：保持兩球上的電量不變，

20、改變兩球 之間的距離之間的距離r r，從實驗結果中庫侖得出靜電，從實驗結果中庫侖得出靜電 力與距離的平方成反比，即力與距離的平方成反比，即 F1/rF1/r2 2 2.F2.F與與q q有關有關 庫侖扭秤1 庫侖扭秤2 庫侖的實驗庫侖的實驗 結論：保持兩球間的距離不變，改變兩球結論：保持兩球間的距離不變，改變兩球 的帶電量，從實驗結果中庫侖得出靜電力的帶電量，從實驗結果中庫侖得出靜電力 與電量的乘積成正比，即與電量的乘積成正比，即 F qF q1 1q q2 2 從例題可以看從例題可以看 出：電子和質子的出：電子和質子的 靜電力是它們間萬靜電力是它們間萬 有引力的有引力的2.32.310103

21、9 39 倍倍. .正因如此正因如此, ,以后在以后在 研究帶電微粒間相研究帶電微粒間相 互作用時互作用時, ,經常忽略經常忽略 萬有引力萬有引力. . 圖1.2-3 小小 結結 1 1、自然界存在兩者電荷、自然界存在兩者電荷 （1 1）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 （2 2）負電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷）負電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷 2 2、使物體帶電的方式帶電方式、使物體帶電的方式帶電方式 (1)(1)摩擦起電摩擦起電 (2)(2)感應起電感應起電- -近異遠同近異遠同 (3)(3)接觸起電接觸起電 3 3、電荷守恒定律：一個與

22、外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，、電荷守恒定律：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)， 電荷的代數(shù)和總是保持不變。電荷的代數(shù)和總是保持不變。 .1060. 14 19 稱為元電荷電荷量、元電荷：Ce . 5 的整數(shù)倍，或者是或者等于 ，所有帶電體的電荷量均為、電子和質子的電荷量 ee e 6 6庫侖定律庫侖定律 （1 1）、內容：真空中兩個點電荷之間相互作用的電）、內容：真空中兩個點電荷之間相互作用的電 力力, ,跟它們的電荷量的乘積成正比跟它們的電荷量的乘積成正比, ,跟它們的距離的二跟它們的距離的二 次方成反比次方成反比, ,作用力的方向在它們的連線上作用力的方向在它們的連線上. . （2 2）、公式：）

23、、公式： （3 3）、適用條件：）、適用條件： 真空真空 點電荷點電荷 （4 4）、點電荷：是一種理想模型）、點電荷：是一種理想模型. .當帶電體的線度比當帶電體的線度比 起相互作用的距離小很多時起相互作用的距離小很多時, ,帶電體可視為點電荷帶電體可視為點電荷. . k=9.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2 小小 結結 1 1、自然界存在兩者電荷、自然界存在兩者電荷 （1 1）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 （2 2）負電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷）負電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷 2 2、使物體帶電的方式帶電方式、

24、使物體帶電的方式帶電方式 (1)(1)摩擦起電摩擦起電 (2)(2)感應起電感應起電- -近異遠同近異遠同 (3)(3)接觸起電接觸起電 3 3、電荷守恒定律：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，、電荷守恒定律：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)， 電荷的代數(shù)和總是保持不變。電荷的代數(shù)和總是保持不變。 .1060. 14 19 稱為元電荷電荷量、元電荷：Ce . 5 的整數(shù)倍，或者是或者等于 ，所有帶電體的電荷量均為、電子和質子的電荷量 ee e 1 1、使一個物體帶電的方式有三種，它們是、使一個物體帶電的方式有三種，它們是 、 和和 ，在這三種方式中，電荷既沒有被創(chuàng)造，在這三種方式中，電荷既沒有被創(chuàng)造，

25、 也沒有被消滅，只是從一個物體轉移到另一個物也沒有被消滅，只是從一個物體轉移到另一個物 體，或者從物體的一部分移到另一部分，而且電體，或者從物體的一部分移到另一部分，而且電 荷的總量不變，這個結論也被稱之為荷的總量不變，這個結論也被稱之為 定律。定律。 2 2、將不帶電的導體、將不帶電的導體A A和帶有負電荷的導體和帶有負電荷的導體B B接觸后，接觸后， 在導體在導體A A中的質子數(shù)中的質子數(shù) （ ） A A增加增加 B B減少減少 C C不變不變 D D先增加后減少先增加后減少 3 3、在原子物理中，常用元電荷作為電量的單位，元電荷、在原子物理中，常用元電荷作為電量的單位，元電荷 的電量為的

26、電量為_ _ ；一個電子的電量為；一個電子的電量為_ _ ，一個質，一個質 子的電量為子的電量為_ _ ；任何帶電粒子，所帶電量或者等；任何帶電粒子，所帶電量或者等 于電子或質子的電量，或者是它們電量的于電子或質子的電量，或者是它們電量的_最早最早 測出元電荷的數(shù)值的是美國物理學家測出元電荷的數(shù)值的是美國物理學家 ，這位科學，這位科學 家還測出了電子電量和質量的比值，叫做電子的家還測出了電子電量和質量的比值，叫做電子的 。 4 4、科學家在研究原子、原子核及基本粒子時，為了方、科學家在研究原子、原子核及基本粒子時，為了方 便，常常用元電荷作為電量的單位，關于元電荷，下便，常常用元電荷作為電量的

27、單位，關于元電荷，下 列論述正確的是：列論述正確的是： A A、把質子或電子叫元電荷、把質子或電子叫元電荷 B B、1.601.601010-19 -19C C的電量叫元電荷 的電量叫元電荷 C C、電子帶有最小的負電荷，其電量、電子帶有最小的負電荷，其電量 的絕對值叫元電荷的絕對值叫元電荷 D D、質子帶有最小的正電荷，其電量、質子帶有最小的正電荷，其電量 的絕對值叫元電荷的絕對值叫元電荷 5 5、把兩個完全相同的金屬球、把兩個完全相同的金屬球A A和和B B接觸一下，再分接觸一下，再分 開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則A A、B B 兩球原來的帶電情

28、況可能是兩球原來的帶電情況可能是 （ ） A A帶有等量異種電荷帶有等量異種電荷 B B帶有等量同種電荷帶有等量同種電荷 C C帶有不等量異種電荷帶有不等量異種電荷 D D一個帶電，另一個不帶電一個帶電，另一個不帶電 6 6、有、有A A、B B、C C三個塑料小球，三個塑料小球，A A和和B B，B B和和 C C，C C和和A A間都是相互吸引的，如果間都是相互吸引的，如果A A帶正帶正 電，則電，則 ： A AB B、C C球均帶負電球均帶負電 B BB B球帶負電，球帶負電，C C球帶正電球帶正電 C CB B、C C球中必有一個帶負電，而另球中必有一個帶負電，而另 一個不帶電一個不帶

29、電 D DB B、C C球都不帶電球都不帶電 + + + A.導體導體B帶負電帶負電; B.導體導體B左端出現(xiàn)負電荷左端出現(xiàn)負電荷,右端出現(xiàn)正電右端出現(xiàn)正電 荷荷,并且電荷量大小相等并且電荷量大小相等; C.若若A不動不動,將將B沿圖中虛線分開沿圖中虛線分開,則左邊則左邊 的電荷量小于右邊的電荷量的電荷量小于右邊的電荷量; D.若若A、B接觸一下接觸一下,A、B金屬體所帶總金屬體所帶總 電荷量保持不變電荷量保持不變. AB 7、如圖所示、如圖所示,A、B是被絕緣支架分別架是被絕緣支架分別架 起的金屬球起的金屬球,并相隔一定并相隔一定 距離距離,其中其中A帶正電帶正電,B不不 帶電帶電,則以下說法中正確則以下說法中正確 的是的是: 8