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电荷守恒及库伦定理

授权方式:共享软件 界面语言:简体中文 软件大小:0.14 MB 文件类型:.rar 运行环境:WinXPWin2003Win7Win8 软件等级:★★★☆☆ 发布时间:2017-12-08 官方网址:http://www.boshjy.com 下载次数:
软件介绍

授课对象

高二(上)

授课教师

王老师

授课时间

2017年  月  日

授课题目

电荷守恒及库伦定理

课型

精品班

使用教具

教学讲义、练习题

1.1电荷守恒定律

【教学目标】

 1、理解点电荷的含义。

 2、掌握库仑定律的内容及公式并说明库仑定律描述的客观规律和适用条件。

3、运用库仑定律并结合力学规律求解有关问题。

重点:库伦定律,静电感应    

难点:电荷的守恒定律,物体带电的实质

【基础复习】

1自然界中只存在两种电荷:同种电荷互相         ,异种电荷互相       

2电子和质子带有等量的异种电荷,电荷量e          C。实验指出,所有带电体的电荷量都是电荷量e         。所以,电荷量e称为         。电荷量e的数值最早是由美国物理学家                  测得的。

3使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫         。常见的起电方式有                                            等。

例如:一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后,两者必定带上等量同种电荷;用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带     电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带        电;不带电的导体在靠近带电体时,导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布,使导体的两端出现            电荷。

4电荷守恒定律:电荷既不能          ,也不会          ,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;在转移的过程中,电荷量的总量保持不变。

电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。

在发生正负电荷湮没的过程中,电荷的代数和仍然不变,所以电荷守恒定律也常常表述为:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。

5.原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量一样多,所以整个原子对              表现为电中性。

 【典型例题】

一、电荷基本性质的理解

【例1】: 实验:取有绝缘支柱的两个不带电枕形导体AB,使它们彼此接触。

00311)把带正电荷的球C移近彼此接触的异体AB,判断AB上的金属箔有什么变化?说明什么?

2)如果先把C移走,AB上的金属箔有什么变化?说明什么?

3)如果先把AB分开,然后移开C,判断AB有什么变化?说明什么?

4)如果再让AB接触,AB上的金属箔有什么变化?说明什么?,重新接触后AB上的金属箔有什么变化?说明什么?

学科网(www.zxxk.com)--国内最大的教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!【例2】 绝缘细线上端固定,下端悬挂一个轻质小球aa的表面镀有铝膜;在a的近旁有一绝缘金属球b,开始时,ab都不带电,如图所示.现使ab分别带正、负电,则(  )

Ab将吸引a,吸引后不放开

Bb先吸引a,接触后又与a分开

Cab之间不发生相互作用

Db立即把a排斥开

二、带电方式的对比

1.三种起电方式的比较

方式

摩擦起电

感应起电

接触起电

产生

条件

两种不同的绝缘体摩擦时

导体靠近带电体时

导体与带电导体接触时

现象

两物体带上等量异种电荷

导体两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同”

导体带上与带电体相同电性的电荷

原因

不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子得失

导体中的自由电子受带正()电物体吸引(排斥)而靠近(远离)

同种电荷之间相互排斥

实质

均为电荷在物体之间或物体内部的转移

2.摩擦起电适用于绝缘体,感应起电和接触带电适用于导体。

三、元电荷的理解

【例3】 关于元电荷的下列说法中正确的是(  )

A.元电荷实质上是指电子和质子本身

B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍

C.元电荷的数值通常取作e1.6×1019 C

D.电荷量e的数值最早是学科网(www.zxxk.com)--国内最大的教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!由美国科学家密立根用实验测得的

三. 电荷守恒定律

1.物质的微观结构

+2.tif(1)原子结构:

原子                1­1­3

(2)原子电性:原子核的正电荷的数量与核外电子负电荷的数量一样多,整个原子对外界较远的位置表现为电中性。

(3)离子的电性:失去电子的原子为带       电的离子;得到电子的原子为带      电的离子。

2.摩擦起电的原因:两个物体相互摩擦时,一些束缚得不紧的电子从一个物体转移到另一个物体,使得原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体则带正电.

3.电荷守恒定律

(1)内容:电荷既不能被创造,也不能被消灭,它们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。

(2)理解:在任何自然过程中,电荷的代数和是守恒的

例题讲解:如图所示的现象为感应起电过程,为什么一定要先使导体球瞬时接地再移走施感电荷,而不是先移走施感电荷再接地?

XTB163-2.tif

    甲        乙       丙     丁

【例4】有两个完全相同的带电绝缘金属小球AB,分别带有电荷量为QA6.4×109 CQB=-3.2×109 C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少?

为什么要求两个小球完全相同?当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象?接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特学科网(www.zxxk.com)--国内最大的教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!点?转移的电子个数学科网(www.zxxk.com)--国内最大的教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!和电荷量有什么关系?

5、两块不带电的金属导体AB均配有绝缘支架,现有一个带正电的小球C

(1)要使两块金属导体带上等量异种电荷,则应如何操作?哪一块带正电?

(2)要使两块金属导体都带上正电荷,则应如何操作?

(3)要使两块金属导体都带上负电荷,则应如何操作?

1.2库仑定律

【基础复习】

  1.电荷间的相互作用力大小与两个因素有关:一是与                    有关, 二是与                      有关。

2.当带电体之间的     比它们自身的大小大得多时,带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计,这时的带电体可以看作          

3.库仑定律:真空中两个         间相互作用的静电力跟它们的         成正比,跟它们的           成反比,作用力的方向在         上。公式:F=           ,式中k叫做         。如果公式中的各个物理量都采用国际单位,即电量的单位用       ,力的单位用        ,距离的单位用      ,则由实验得出k=9×109     。使用上述公式时,电荷量Q1Q2一般用绝对值代入计算。

4.应用库仑定律时应注意的问题:应注意库仑定律的适用条件。公式F=kQ1Q2/r2仅适用于        中(空气中近似成立)的两个          间的相互作用。

一、库仑定律的理解

1.内容

适用条件

真空中点电荷,对空气中的点电荷近似适用

库仑力大小

与电荷量的乘积成正比

与它们距离的平方成反比

库仑力方向

在它们的连线上,吸引或排斥

2.表达式

库仑定律的公式F,式中k叫做静电力常量k的数值是9×10N·m2/C2

3.静电力叠加原理

对于两个以上的点电荷,其中每一个点电荷所受的总的静电力,等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和

【例1】 对于库仑定律,下面说法正确的是(    )

A.库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力

B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律

C.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等

D.当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时,对于它们之间的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量

【例2关于静电力常量,下列说法中正确的是(   )

A.由kF·r2/Q1Q2可知,当两个点电荷之间的距离r越大,两个点电荷电量的乘积Q1Q2越小时,静电力常量k的值就越大

Bk是一个无单位的常数

C.因为静电力有方向,所以k是一个矢量

Dk在数值上等于两个1 C的点电荷相距1 m时的相互作用力的大小

【例3如图所示,质量为2 g的小球A用丝线悬起,把带电量为4.0×106C的小球B靠近A,当两小球在同一高度相距30 cm时,A球恰好平衡,丝线与竖直方向夹角α30°,则B球受到的静电引力为________、方向为________A________电,带电量为________(g10 N/kg)

【例4真空中相距3 m的光滑绝缘平面上,分别放置两个电荷量为-Q、+4Q的点电荷AB,然后再在某一位置放置点电荷C,这时三个点电荷都处于平衡状态,求C的电荷量以及相对A的位置。

总结:同一条直线上三个带电小球平衡的条件:

(1)                                 

(2)                                 

(3)                                 

(4)                                 

(5)                                 

针对训练

1.两个相同的金属小球,带电荷量之比为17,相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们间的库仑力可能为原来的(  )

4/7    ②3/7     9/7     16/7

A.①②          B.①③          C.②④          D.③④

XTB163-13+.tif2.如图所示,在光滑、绝缘的水平面上,沿一直线依次排列三个带电小球ABC(可视为质点).若它们恰能处于平衡状态,则这三个小球所带电荷量及电性的关系,可能为下面的(  )

A.-9q4q、-36q             B4q9q36q

C.-3q2q8q                D3q、-2q6q

3.如图所示,在光滑绝缘的水平面上,固定着质量相等的三个带电小球abc,三球在一条直线上,若释放a球,a球的初始加速度为-1 m/s2(向右为正);若释放c球,c球的初始加速度为-3 m/s2,当释放b球时,b球的初始加速度为(  )

A4 m/s2                         B.-1 m/s2

C.-4 m/s2                       D1 m/s2

4.两个半径完全相同的金属小球带有等量的正电荷,放于一竖直半圆环光滑的绝缘面内,静止时两球位置如图所示,已知两球的质量都为m,环的半径为R(小金属球的半径可以忽略).∠AOC=∠BOCθ,则小球受到的库仑力的大小F________,每个小球上的电荷量Q________

二、点电荷的理解

【例5】 下列关于点电荷的说法中,正确的是(    )

A.只有体积很小的带电体才学科网(www.zxxk.com)--国内最大的教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!能看成是点电荷

B.体积很大的带电体一定不能看成是点电荷

C.当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时,可将这两个带电体看成点电荷

D.一切带电体都可以看成是点电荷

三 库仑定律的应用

【例6】如图1所示,两个正电荷q1q2的电荷量都是3 C,静止于真空中,相距r2 m.

(1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q,求Q受的静电力。

学科网(www.zxxk.com)--国内最大的教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!(2)O点放入负电荷Q,求Q受的静电力;

(3)在连线上A点左侧的C点放上负点电荷q3q31 CAC1 m,求q3所受的静电力。

学科网(www.zxxk.com)--国内最大的教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!【例7】 如图所示,两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上,两球面最近距离为r,带等量异种电荷,电荷量绝对值均为Q,两球之间的静电力为(  )

A.等于k     B.大于k

C.小于k          D.等于k

四 库仑定律和电荷守恒定律的结合

【例8】甲、乙两导体球,甲球带有4.8×1016 C的正电荷,乙球带有3.2×1016 C的负电荷,放在真空中相距为10 cm的地方,甲、乙两球的半径远小于10 cm

(1)试求两球之间的静电力,并说明是引力还是斥力?

(2)将两个导体球相互接触一会儿,再放回原处,其作用力能求出吗?是斥力还是引力?

【课后练习1

一、选择题

1.有一个质量很小的小球A,用绝缘细线悬挂着,当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时,看到它们互相吸引,接触后又互相排斥,则下列说法正确的是(  )

A.接触前,AB一定带异种电荷       B.接触前,AB可能带异种电荷

C.接触前,A球一定不带任何电荷      D.接触后,A球一定带电荷&

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