1.電荷庫(kù)侖定律正式版

1、1.電荷庫(kù)侖定律一、教學(xué)目標(biāo)1定性了解兩種電荷間的作用規(guī)律； 2通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，概括出兩種電荷間的作用規(guī)律。培養(yǎng)學(xué)生觀察、概括能力。3掌握庫(kù)侖定律的內(nèi)容及其應(yīng)用。4滲透物理學(xué)方法的教育，運(yùn)用理想化模型方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型點(diǎn)電荷，研究真空中靜止點(diǎn)電荷間互相作用力問(wèn) 題庫(kù)侖 定律。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1重點(diǎn)是使學(xué)生掌握真空中點(diǎn)電荷間作用力大小的計(jì)算及方向的 判定庫(kù)侖定 律。2真空中點(diǎn)電荷間作用力為一對(duì)相互作用力，遵從牛頓第三定律，是難點(diǎn)。三、教具1 演示兩種電荷間相互作用有機(jī)玻璃棒、絲綢、碎紙片、毛皮、橡膠棒 2 支 2定性演示相關(guān)物理量間關(guān)系鋁箔包好的草球、 外表光

2、滑潔凈的絕緣導(dǎo)體、 絕緣性好的絲線、 絕緣性好的支架、 鐵 架臺(tái)。四、主要教學(xué)過(guò)程1新課引入 人類從很早就認(rèn)識(shí)了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象，例如我國(guó)在戰(zhàn)國(guó)末期就發(fā)現(xiàn)了磁鐵 礦有吸 引鐵的現(xiàn)象。在東漢初年就有帶電的琥珀吸引輕小物體的文字記載，但是人類對(duì)電磁 現(xiàn)象的系統(tǒng)研究卻是在歐洲文藝復(fù)興之后才逐漸開展起來(lái)的，到十九世紀(jì)才建立了完 整的電 磁理論。電磁學(xué)及其應(yīng)用對(duì)人類的影響十分巨大，在電磁學(xué)研究根底上開展起來(lái)的電能生產(chǎn)和利用，是歷史上的一次技術(shù)革命，是人類改造世界能力的飛躍，翻開了電氣化時(shí)代的大門。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、通訊、國(guó)防、科學(xué)研究和日常生活都離不開電。在當(dāng)前出現(xiàn)的新技術(shù)中，起帶頭作用的是在電磁學(xué)研究根

3、底上開展起來(lái)的微電子技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)。它們被廣泛應(yīng)用于各種新技術(shù)領(lǐng)域，給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了深刻的變化。為 了正確地利用電， 就必須懂得電的知識(shí)。在初中我們學(xué)過(guò)一些電的知識(shí)，現(xiàn)在再進(jìn)一 步較深入地學(xué)習(xí)。2教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 1研究?jī)煞N電荷及電荷間的相互作用實(shí)驗(yàn)一：用橡膠棒與毛皮摩擦后，放于碎紙片附近觀察橡膠棒吸引碎紙片情況。 提問(wèn)一：為什么橡膠棒會(huì)吸引碎紙片？答：橡膠棒與絲綢摩擦后就帶電了，帶電物體會(huì)吸引輕小物體。提問(wèn)二：注意觀察帶電橡膠棒吸引碎紙片情況，會(huì)發(fā)現(xiàn)被橡膠棒吸起的紙片中， 較大 的紙片先落下來(lái)，這是為什么？答：帶電體在空氣中不斷放電，使它帶電量不斷減少，因而吸引輕小物體的力也 相應(yīng)減小

4、，所以較大紙片先落下來(lái)。教師總結(jié)：在初中的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)知道，自然界存在兩種電荷，叫做正電荷 與負(fù) 電荷。用毛皮摩擦橡膠棒，用絲綢摩擦有機(jī)玻璃棒后，橡膠棒帶負(fù)電，毛皮帶正 電，有機(jī)玻 璃棒帶正電，絲綢帶負(fù)電。物體帶電后，能吸引輕小物體，而且?guī)щ娫蕉啵?吸引力就越大， 電荷的多少叫電量，電量的單位是庫(kù)侖。電子帶有最小的負(fù)電荷，質(zhì) 子帶有最小的正電荷， 它們電量的絕對(duì)值相等，一個(gè)電子電量e=1.6 X 10_ 19C。任何帶電物體所帶電量要么等于電子或質(zhì)子電量，要么是它們的整數(shù)倍，因此，把1.6 19X 1019C 稱為基元電荷。提問(wèn)三： 假設(shè)將橡膠棒摩擦過(guò)的毛皮靠近碎紙片， 會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

5、答：毛皮帶上正電， 也會(huì)吸引輕小物體。教師用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生的判斷。 實(shí)驗(yàn)二：用云臺(tái)支起一根橡膠棒，如圖1 所示，再將它與另一根橡膠棒并在一起， 用毛皮摩擦它們的一端，使之帶上同種電荷，再觀察兩端相互作用的情況，發(fā)現(xiàn)它們 相斥， 而且它們的距離越小斥力越大，過(guò)一會(huì)兒，它們間的作用力會(huì)明顯減弱。 提問(wèn)四：被毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒的兩端為什么會(huì)相斥？斥力的大小與什么因素有 關(guān)？ 答：因?yàn)樗鼈儙狭送N電荷， 而電荷間作用的規(guī)律是同種電荷相斥， 異種電荷 相吸， 斥力的大小與電荷間的距離有關(guān)，距離越小，斥力越大，反之，距離越大，斥 力越小；斥力 的大小還與電量有關(guān)，電量越大，斥力越大。由于放電的原因，棒上的

6、 電量不斷減小，而斥 力也隨時(shí)間的增大而明顯減小。提問(wèn)五：假設(shè)將與橡膠棒摩擦過(guò)的毛皮與支起的橡膠棒帶電的一端靠近或用絲綢 摩擦 過(guò)的有機(jī)玻璃棒與支起的橡膠棒帶電的一端靠近，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？答：會(huì)吸引，異種電荷相吸。教師用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生的判斷。 提問(wèn)六：假設(shè)將與有機(jī)玻璃棒摩擦過(guò)的絲綢與支起的橡膠 棒帶電的一端靠近，會(huì)出 現(xiàn)什么現(xiàn)象？答：會(huì)相斥，同種電荷相斥。教師用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生的判斷。實(shí)驗(yàn)三：如圖 2，先把外表光滑潔凈的絕緣導(dǎo)體放在A 處，然后把鋁箔包好的草球 系在絲線下， 分別用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒給導(dǎo)體和草球帶上正電， 把草球先后掛在 P1、 P2、 P3的位置，帶電小球受到A的作用力的大小可以通

7、過(guò)絲線對(duì)豎直方向的偏角大小顯示出來(lái)。觀察實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶電小球在 Pl、 P2、P3各點(diǎn)受到的 A的作用力依次減小；再 增大絲線下端 帶電小球的電量， 觀察實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 在同一位置小球受到的 A 的作用力增大 了。提問(wèn)七：電荷間作用力大小跟什么有關(guān)？ 答：與電荷間距離及電量多少有關(guān)，電荷的 作用力隨著距離的增大而減小，隨著 電量的增大而增大。教師總結(jié)：電荷之間存在著相互作用力，力的大小與電量的大小、電荷間距離的大小有關(guān)，電量越大，距離越近，作用力就越大；反之電量越小，距離越遠(yuǎn)，作用力 就越小。 作用力的方向，可用同種電荷相斥，異種電荷相吸的規(guī)律確定。2庫(kù)侖定律 我國(guó)東漢時(shí)期就發(fā)現(xiàn)了電荷， 并已定性掌握

8、了電荷間的相互作用的規(guī)律。 而進(jìn)一 步將電荷間作用的規(guī)律具體化、數(shù)量化的工作， 那么是兩千年之后的法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵?，他用精確實(shí)驗(yàn)研究了靜止的點(diǎn)電荷間的相互作用力，于1785年發(fā)現(xiàn)了后來(lái)用他的名字命名的庫(kù)侖定律。正像牛頓在研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)引入質(zhì)點(diǎn)一樣，庫(kù)侖在研究電荷間的作用時(shí)引入了點(diǎn)電荷，無(wú)疑這是人類思維方法的一大進(jìn)步。什么是點(diǎn)電荷？簡(jiǎn)而言之，帶電的質(zhì)點(diǎn)就是點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷的電量、位置可以準(zhǔn)確地確定下來(lái)。正像質(zhì)點(diǎn)是理想的模型一樣， 點(diǎn)電荷也是理想化模型。 真正的點(diǎn)電荷 是不存在的， 但是，如果帶電體間的距離比它們的大小大得多，以致帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，這樣的帶電體就可以

9、看成點(diǎn)電荷。均勻帶電球體或均勻帶電球殼也可看成一個(gè)處于該球球心，帶電量與該球相同的點(diǎn)電荷。庫(kù)侖實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是：在真空中兩個(gè)電荷間作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比， 作用力的方向在它們的連線上， 這就是庫(kù)侖定律。假設(shè)兩 個(gè)點(diǎn)電荷qi，q2靜止于真空中，距離為 r，如圖3所示，那么qi受到q2的作用力Fi2為式中Fi2、qi、 q2、r諸量單位都已確定，分別為牛 N 、庫(kù)C、9X 109 N m2/ C2q2受到qi的作用力F2i與Fi2互為作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，統(tǒng)稱靜電力，又叫庫(kù)侖力。假設(shè)點(diǎn)電荷不是靜止的，而是存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么它們之間的作用力除了仍存

10、在靜電力之外，還存在相互作用的磁場(chǎng)力。關(guān)于磁場(chǎng)力的知識(shí)，今后將會(huì)學(xué)到。3庫(kù)侖定律的應(yīng)用例1】?jī)蓚€(gè)點(diǎn)電荷 qi=1C、q2=1C相距r=1m，且靜止于真空中，求它們間的相互作用力。這時(shí)F在數(shù)值上與k相等， 這就是k的物理意義：k在數(shù)值上等于 1C的點(diǎn)電荷 兩個(gè)真空中相距1m時(shí)的相互作用力。在【例2】真空中有 A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距 10cm , B的帶電量是 A的5倍。如果A 電 荷受到的靜電力是 10一 4N，那么B電荷受到的靜電力應(yīng)是以下答案中的哪一個(gè)？-4 - 4A. 5 X 10 - NB . 0.2 X 10 - N-4- 4C. 10 - ND . 0.1 x 10 - N【例 3】

11、兩個(gè)完全相同的均勻帶電小球，分別帶電量 q1=2C 正電荷， q2=4C 負(fù)電荷，在真空中相距為 r 且靜止，相互作用的靜電力為F。1 今將 q1、 q2、 r 都加倍，相互作用力如何變？ 2只改變兩電荷電性，相互作用力如何變？ 3 只將 r 增大 4 倍，相互作用力如何變？ 4將兩個(gè)小球接觸一下后，仍放回原處，相互作用力如何變？ 5 接上題，為使接觸后，靜電力大小不變應(yīng)如何放置兩球？ 答 1 作用力不變。 2 作用力不變。 3作用力變?yōu)?F 25 ，方向不變。 4作用力大小變?yōu)?F 8，方向由原來(lái)的吸引變?yōu)橥瞥饨佑|后電量先中和，后多余電量等分?！纠?】?jī)蓚€(gè)正電荷 qi與q2電量都是3C ,靜止于真空中，相距r=2m。1在它們的連線 AB的中點(diǎn)0放入正電荷Q,求Q受的靜電力。2 在0點(diǎn)放入負(fù)電荷 Q，求Q受的靜電力。3 在連線上A點(diǎn)的左側(cè)C點(diǎn)放上負(fù)點(diǎn)電荷 q3,q3=1C且AC=1m，求qs所受靜電 力。解當(dāng)一個(gè)點(diǎn)電荷受到幾個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力作用時(shí)，可用力的獨(dú)立性原理求解，即用庫(kù)侖定律計(jì)算每一個(gè)電荷的作用力，就像其他電荷不存在一樣，再求