2019-2020学年人教版高中物理选修1-1《1.1电荷 库仑定律》学案（含答案）

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1、第1讲电荷库仑定律目标定位1.了解人类对电现象的认识过程，体会人类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神.2.了解元电荷的大小；了解电荷守恒定律.3.理解库仑定律的含义和表达式，知道静电力常量；了解库仑定律的适用条件，学习用库仑定律解决简单的问题一、接引雷电下九天美国科学家富兰克林通过著名的风筝实验成功地将天电引入莱顿瓶，并证明闪电是一种放电现象二、电荷1电荷的电性及相互作用(1)两种电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷(2)作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引2电荷的多少叫电荷量，用Q(或q)表示，在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，简称库，用符号C表示

2、3摩擦起电和感应起电(1)摩擦起电：在摩擦起电过程中，失去电子的物体带正电 ，得到电子的物体带负电 (2)感应起电：把电荷移近不带电的导体，导体中的正负电荷分开，使电荷从导体的一部分转移到另一部分想一想原来物体不带电，通过摩擦或感应等方式使物体带上了电，那么摩擦或感应起电是创造了电荷吗？答案不是因为无论哪种起电方式，都没有创造出电荷，起电的本质是电荷在导体间或导体内部发生了转移三、电荷守恒1电荷守恒定律：电荷既不能创生，也不能消灭，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，在转移过程中，电荷的总量不变2元电荷：电子、质子所带的电荷量是最小电荷量，人们把这个最小电荷量叫做

3、元电荷，用e表示，e1.61019 C实验表明：所有带电物体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍想一想一个带电体可以带2.51019 C的电荷吗？答案不可以元电荷是最小的电荷量，所有带电物体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍所以带电体不可能带2.51019 C的电荷四、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，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上2表达式：Fk，其中k是一个常量，叫静电力常量，k9.0109 Nm2/C2.3适用条件：(1)真空中；(2)静止的点电荷4点电荷如果带电体间的距离比它们自身线度的大小大得多，以至带电体的形状和大

4、小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以看做点电荷想一想有一位同学，由库仑定律的表达式Fk得到：当r0时，静电力F.这种说法正确吗？为什么？答案不正确从数学角度分析这是必然的结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是：当r0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r0的情况，也就是说，在r0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力一、摩擦起电与感应起电的比较 方式内容摩擦起电感应起电产生及条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体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”原因不同物质的原子核对

5、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到带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)举例毛皮与橡胶棒摩擦后分别带正电和负电放于电场中的导体两端带有等量异种电荷实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移例1如图111所示，放在绝缘支架上带正电的导体球A，靠近放在绝缘支架上不带电的导体B，导体B用导线经开关接地，现把S先合上再断开，再移走A，则导体B()图111A不带电 B带正电C带负电 D不能确定答案C解析根据静电感应现象和电荷间的相互作用，可判断导体B带负电，故选C.二、电荷守恒定律的理解和应用1“总量”：指电荷的代数和2起电过程的本质：电子发生了转移，也就是说物体所带电荷的重新分配

6、3两个完全相同的金属球接触后将平分电荷，即Q1Q2，Q1和Q2可以是同种电荷，也可以是异种电荷例2有两个完全相同的带电绝缘金属小球 A、B，分别带有电荷量QA6.4109 C，QB3.2109 C，让两绝缘金属小球接触接触后B带多少电荷量？在接触过程中，电子如何转移？答案1.6109 C电子从B球转移到A球解析接触后两球电荷量相等，电荷量为QAQB1.6109 C在接触过程中，电子从B球转移到A球三、库仑定律的理解和应用1库仑定律的适用条件：适用于真空中的点电荷真空中的电荷若不是点电荷，如图所示同种电荷时，实际距离会增大，如图112(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图112(b)所示图

7、1122用公式计算库仑力的大小时，只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断3如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，则它实际受到的库仑力为各个电荷对它的库仑力的矢量和4两个点电荷间的库仑力遵从牛顿第三定律，不管两带电体带电荷量大小如何，它们之间的库仑力大小总是相等的例3真空中有甲、乙两个点电荷，其相互作用力为F.要使它们之间的相互作用力变为2F，下列方法可行的是()A使甲、乙电荷量都变为原来的 倍B使甲、乙电荷量都变为原来的C使甲、乙之间距离变为原来的 倍D使甲、乙之间距离变为原来的答案AD解析根据库仑定律Fk分析可得，通过改变

8、电荷量和电荷之间的距离即可改变库仑力的大小，故答案为A、D.针对训练1如图113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，电荷量为Q，两球之间的静电力为下列选项中的哪一个()图113A等于kB大于kC小于kD等于k答案B解析两球间的距离和球本身的大小差不多，不符合简化点电荷的条件，因为库仑定律的公式计算只适用于点电荷，所以不能用公式去计算我们可以根据电荷间的相互作用的规律来作一个定性分析，由于两带电体带等量异种电荷，电荷间相互吸引，因此电荷在球上的分布不均匀，会向正对的一面集中，电荷间的距离就要比3r小根据库仑定律，静电力一定大于k.电荷的吸引不会使电荷全

9、部集中在相距为r的两点上，所以说静电力也不等于k.电荷及其作用1M和N是两个原来都不带电的物体，它们互相摩擦后，M带正电荷下列判断正确的是()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NCM在摩擦过程中创造了正电荷DN在摩擦过程中失去电子答案B解析物体内部既有正电荷又有负电荷，正负电荷数量相等，物体看起来不带电，故A错；M、N摩擦时电子从M转移到N，故M带正电在转移过程中，电荷的总量不变正确选项为B.电荷守恒定律的理解和应用2两个完全相同的金属小球A、B所带电荷量分别为3Q和Q，将两小球接触后，小球A的带电荷量为()A3Q B2Q CQ DQ 答案C解析小球接触过程中电荷要

10、先中和后平分，Q1Q2Q，选项C正确库仑定律的理解及应用3要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法可行的是()A每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变B保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍C使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷的带电荷量保持不变，同时使两点电荷间的距离减小为原来的D保持点电荷的带电荷量不变，将两个点电荷间的距离减小为原来的答案AD解析根据库仑定律Fk，知FA4F，A项正确；FB，B项错误；FC8F，C项错误；FD4F，D项正确4.如图114所示，小球A固定在绝缘支架上，小球B用丝线悬挂，两小球均带有正电荷现将A向右移近B，观察到丝线与竖直方向的夹角增大， 这表明电荷间的作用力()图114A随距离的减小而增大B随距离的减小而减小C随电荷量的减小而增大D随电荷量的减小而减小答案A解析丝线与竖直方向的夹角增大说明电荷间的作用力增大，在该题中A、B的电荷量不变，随着A、B间距离的减小电荷间的作用力增大，表明电荷间的作用力随距离的减小而增大，选项A正确