第一節(jié)、電荷庫侖定律

1、第一節(jié)、電荷庫侖定律一、接引雷電下九天說明： 電閃雷鳴是常見的自然現(xiàn)象， 有時甚至表現(xiàn)得神秘恐怖。 蒙昧時期的人們認為雷電是 “天神之火 ”, 在 很長的歷史時期內對雷電充滿畏懼。歐洲的文藝復興使得科學精神得到解放，人們開始對雷電現(xiàn)象進行思 考。 18 世紀，各種靜電現(xiàn)象首先引起了學者們的關注和研究。問：我們周圍有哪些靜電現(xiàn)象呢？ （冬天在漆黑的房間里脫毛衣的時候可以看到火星天氣干燥的時候， 手摸到鐵器的時候會發(fā)麻）說明：那么天上的雷電和我們平時接觸到的靜電有沒有聯(lián)系呢？如果有， 會有什么聯(lián)系呢？ 1746 年， 富蘭 克林胃著生命危險在美國費城進行了著名的風箏實驗。問：他是如何做這個實驗的呢

2、？（他用綢子做了一個大風箏在風箏頂上安了一根細鐵絲，一根麻線的一 端連接鐵絲，另一端拴一把鑰匙并塞在萊頓瓶中。他和兒子一起把風箏放到天上，牽著風箏的一根絲繩系 在遮雨棚內。當雷電打下來，他看見麻線末端的纖維散開，并且萊頓瓶也帶上了電。問：富蘭克林的風箏實驗有什么意義嗎？（證明了閃電是一種放電現(xiàn)象，與摩擦產生的電沒有區(qū)別。該實 驗統(tǒng)一了天電和地電，使人類擺脫了對雷電現(xiàn)象的迷信） 富蘭克林的實捆正明閃電是一種放電現(xiàn)象，與摩擦產生的電沒有區(qū)別。他統(tǒng)一了天電和地電，使人類擺脫 了對雷電現(xiàn)象的迷 f 言。富蘭克林為我們揭開了天電的奧秘一一它跟地上的電是 ·樣的富蘭克林吞到 J '歐 洲

3、人表演的電學實驗。新奇的現(xiàn)象激發(fā)了他極大的興趣，通過歐洲科學界的朋友，他很快就得到了一套實 驗儀器并立即開始重復實驗和研究。二、電荷（一）摩擦起電 說明：靜電有什么性質？它從哪里來？它的存在跟我們的生活有哪些關系？ 說明：人們最早注意的經典現(xiàn)象是摩擦起電。我國學者王充發(fā)現(xiàn)甲殼等物體能吸引芥子之類的輕小物體， 古希臘人也發(fā)現(xiàn)了琥珀等物體經摩擦后能吸引草屑等小物體，后來在大量的摩擦起電實驗中人們發(fā)現(xiàn)： 電荷有兩種： 正電荷和負電荷。用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電荷。電 荷的多少就稱之為電荷量問：在國際單位制中，電荷的單位是什么？（庫侖 簡稱庫 符號 C ） 問：電荷之間

4、的力學性質怎樣？（同種電荷相互排斥異種電荷相互吸引） 問：為什么摩擦能夠起電呢？（物質的原子是由帶正電的原子核和帶負電的電子組成的。原子核的正電荷 數(shù)且與周圍電子的負電荷數(shù)量一樣多，所以整個原子對外表現(xiàn)為電中性。在摩擦起電過程中，一些被原子 核束縛得不緊的電子轉移到另一個物體上，于是失去電產的物休帶正電，得到電子的物體帶負電在用絲 綢摩擦玻璃棒時，玻璃棒上的電子跑到絲綢上去了，玻璃棒因缺少電子而帶正電，絲綢因有多余的電荷而 帶負電）問：如何知道物體是否帶電了呢？（可以使用驗電器） 問：如圖左側的驗電器結構如何 ?原理如何？（上面是個金屬盒，下面有兩個金屬箔片，兩個金屬箔片能夠 因為帶同種電荷而

5、張開）問：如圖右側的驗電器結構如何 ?原理如何？ （ 上面是個金屬球，下面是一根固定的金屬桿和一個金屬箔片， 能夠根據(jù)指針偏轉的角度表示帶電的多少，這種特殊的臉電器也叫做靜電計 ）（二）接觸起電 說明：除了摩擦起電外，還有沒有其他起點方式呢？例如兩個相同的金屬小球，甲不帶電，乙?guī)щ姡瑑蓚€ 小球接觸，則甲球要帶上一定的電荷 問：兩個帶電的相同的小球，接觸后電荷如何分配？（每個帶電小球的電荷等于正負電荷的平均值）（三）感應起電實驗：實驗器材：（一對用絕緣支柱支持的金屬導體 A 、B 下面帶有金屬箔片，帶正電的金屬球 C） 實驗過程：使金屬導體 A 、B 彼此接觸，讓帶正電的球 C 移近導體 A 實

6、驗現(xiàn)象：帶正電的球 C 移近導體 A 前，貼在 A 、B 下面的金屬箔是閉合的。帶正電行的球C 移近導體A ，可以看到 A 、 B 上的金屬箔都張開了。實驗解釋： A、B 是金屬，帶有自由電荷，帶正電的球 C移近導體 A 時，A、B 中的自由電子受到球 C的 吸引移動到 A 使 A 帶上負電，同時使 A 帶上等量的正電，所以可以看到 A 、 B 上的金屬箔都張開了。 問：如果把 A 、B 分開，然后移去 C ，可以看到什么現(xiàn)象？（ A 、 B 上的金屬箔仍然張開）為什么會看 到這樣的現(xiàn)象？（在用外力把 A 、B 分開的過程中， A 、B 上的電荷并沒有發(fā)生中和，仍然帶有電荷） 問：如果讓 A

7、、 B 接觸，移去 C，可以看到什么現(xiàn)象？ （金屬箔就不再張開 ），為什么會看到這樣的現(xiàn)象？ （A 、B 所帶的電荷是等量的， 互相接觸時， 移去 C 后，正、負電待發(fā)生了中和。 所以金屬箔就不再張開） 說明：把電荷移近不帶電的導體，使導體帶電的現(xiàn)象，叫做感應起電三、電荷守恒定律說明：大量事實表明，電荷既不能創(chuàng)生也不能消滅只能從一個物體轉移到另一個物體或者從物體 的一部分轉移到另一部分。在轉移的過程中電荷的總量 不變，這個結論叫做電荷守恒定律，該定律是物 理學中重要的基本定律之一。說明： 到目前為止， 科學實驗發(fā)現(xiàn)的最小電荷夏是電了所帶的電荷量，我們就把電子的電荷量稱之為元電荷，用 e 表示，

8、電子電量 e = 1 . 60 x 10 19 C，所有帶電物體的電荷量或者等于 e ，或者是 e 的整數(shù)倍。四、庫侖定律 實驗： 實驗器材：帶正電的物體 A ，絲線、帶正電的輕質小球、支架 實驗過程：物體 A 位置固定不動，把帶正電的輕質小球用細線系在支架上，先后掛在P1、P2、P3 等位置，觀察絲線與豎直方向之間的夾角 實驗現(xiàn)象：物體 A 與帶電小球的距離越大，絲線與豎直方向之間的夾角越小 實驗解釋：該實驗現(xiàn)象說明，電荷之間的作用力和距離之間的關系是距離越大，作用力越小 實驗過程：物體 A 位置固定不動，帶正電的輕質小球用細線系在支架上，位置固定不動，增大或減小它所 帶的電荷量，觀察絲線與

9、豎直方向之間的夾角 實驗現(xiàn)象：物體 A 與帶電小球的帶電量越大，絲線與豎直方向之間的夾角越大 實驗解釋：該實驗現(xiàn)象說明，電荷之間的作用力和電荷量之間的關系是電荷量越大，作用力越大 說明：法國物理學家?guī)靵鲇镁_的實驗研究了電荷之間的作用力，得知真空中兩個靜止點電荷之間的相互 作用力跟它們電荷量的乘積成正比跟它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。人們 把這個定律就稱之為庫侖定律。問：如果用 Q 、q 表示兩個點電荷的電荷量， 用 r 表示它們之間的距離， 用 F 表示它們之問的相互作用力， 則庫侖定律可以如何表示？（ F KQq/r2 ）問：式中的 k 是什么？（靜電力常量 ）大小為

10、多少？（ 9 . 0 x 109）單位是什么？（ N ·m 2/ C2） 問：庫侖定律的成立條件是什么？（真空中靜止點電荷） 問：什么情況下電荷才能稱之為點電荷？（如果帶電體間的距離比它們自身線度的大小大得多，以至帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計，這樣的帶電體就可以看做點電荷）問：如果兩個帶電體不能看成點電荷，該如何處理呢？（可以把帶電體看成是許多個點電荷組組成，根據(jù)庫侖定律和力的合成法則，原則上就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向）電荷庫侖定律板書設計一、接引雷電下九天二、電荷（一）摩擦起電1、電荷： 正電荷 負電荷電荷量：電荷的多少單位：庫侖 簡稱庫 符號 C2、電荷之間的力學性質：同種電荷相互排斥異種電荷相互吸引摩擦起電的解釋：電子的轉移3、驗電器、靜電計（二）接觸起電（三）感應起電1、感應起電：把電荷移近不帶電的導體，使導體帶電的現(xiàn)象三、電荷守恒定律1、 內容：電荷既不能創(chuàng)生也不能消滅只能從一個物體轉移到另一個物體或者從物體的一部分轉移到另一部分。在轉移的過程中電荷的總量 不變2、元電荷：電子的電荷量e = 1 . 60 x 10 19 C四、庫侖定律1、內容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力跟它們電荷量的乘積成正比跟它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。2、數(shù)學表達式： F