人教版选修1-1高二物理11电荷库仑定律教学课件(共56张PPT).pptx

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1、 今天，我们闭合开关就可以接通电路：今天，我们闭合开关就可以接通电路： 电灯发出柔和的光，电灯发出柔和的光， 收音机播放动听的乐曲，收音机播放动听的乐曲， 电视机播映声情并茂的节目电视机播映声情并茂的节目导入新课 这一切早都习以为常。电的大规模应用给予这一切早都习以为常。电的大规模应用给予人们对电的认识。然而，人类是怎样获得有关电人们对电的认识。然而，人类是怎样获得有关电的知识？的知识？ 下面观看一段视频，让我们走进电的世界！下面观看一段视频，让我们走进电的世界！电电 我们可以上网、看电视、收听音乐我们可以上网、看电视、收听音乐冬天在漆黑的房间里脱毛衣的时候可以看到火星冬天在漆黑的房间里脱毛衣

2、的时候可以看到火星天气干燥的时候，手摸到铁器的时候会发麻天气干燥的时候，手摸到铁器的时候会发麻 大家还知道哪些类似的现象？这是为什么？大家还知道哪些类似的现象？这是为什么？ 因为有因为有“电电”想一想想一想知识与技能知识与技能u 知道元电荷、点电荷、静电常量知道元电荷、点电荷、静电常量u 通过实验理解电荷守恒定律通过实验理解电荷守恒定律u 理解库仑定律的含义和表达式理解库仑定律的含义和表达式过程与方法过程与方法 u 通过对比天电和地电，以及定性和定量、神学和科通过对比天电和地电，以及定性和定量、神学和科 学对电现象的认识，了解人类对电荷的认识过程学对电现象的认识，了解人类对电荷的认识过程教学目

3、标情感态度与价值观情感态度与价值观u 通过了解人类对电现象的认识过程，体会人通过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、科学态度和科类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神学精神u 培养热爱生活的情趣培养热爱生活的情趣重点重点u 学习和借鉴本节课的研究方法解决实际问题学习和借鉴本节课的研究方法解决实际问题u 电荷守恒、库仑定律电荷守恒、库仑定律的特点和规律的特点和规律难点难点u 电荷守恒、库仑定律电荷守恒、库仑定律教学重难点本节导航一一. . 接引雷电下九天接引雷电下九天二二. . 电荷电荷三三. . 电荷守恒电荷守恒四四. . 库仑定律库仑定律 一一. . 接引雷电下

4、九天接引雷电下九天电闪雷鸣电闪雷鸣 电闪雷鸣是自然界常见的现象，古人认电闪雷鸣是自然界常见的现象，古人认为那是为那是“天神之火天神之火”，是天神对罪恶的惩罚，是天神对罪恶的惩罚，在很长的历史时期内对它充满畏惧。在很长的历史时期内对它充满畏惧。欧洲文艺复兴时期科学精神得到解放欧洲文艺复兴时期科学精神得到解放 ，活跃，活跃的科学思想和对丰富多彩的自然现象的好奇心，的科学思想和对丰富多彩的自然现象的好奇心，鼓舞着人们独立思考的勇气，在对自然的研究上，鼓舞着人们独立思考的勇气，在对自然的研究上，给了人们丰富的思想营养，点燃了热情，激发了给了人们丰富的思想营养，点燃了热情，激发了好奇心。好奇心。 天上的

5、雷电和我们平时接触到的电究竟天上的雷电和我们平时接触到的电究竟有没有联系？有没有联系？ 如果有，会有什么联系？如果有，会有什么联系？ 这个答案在这个答案在1752年年6月的一个月的一个阴雨天，富兰克林为我们解答了，阴雨天，富兰克林为我们解答了，他用绸子做了一个大风筝，在风筝他用绸子做了一个大风筝，在风筝顶上安了一根细铁丝，一根麻线的顶上安了一根细铁丝，一根麻线的一端连接铁丝，另一端拴一把钥匙一端连接铁丝，另一端拴一把钥匙并塞在莱顿瓶中。他和儿子一起把并塞在莱顿瓶中。他和儿子一起把风筝放到天上，牵着风筝的一根丝风筝放到天上，牵着风筝的一根丝绳系在遮雨棚内。当一阵雷电打下绳系在遮雨棚内。当一阵雷电

6、打下来，他看见末端的纤维散开，并且来，他看见末端的纤维散开，并且莱顿瓶也带上了电。莱顿瓶也带上了电。 富兰克林富兰克林 美国科学家、美国科学家、发明家、政治家、发明家、政治家、美利坚合众国创美利坚合众国创始人之一始人之一 富兰克林的实验证明了富兰克林的实验证明了闪电是一种闪电是一种放电现象放电现象，与摩，与摩擦产生的电没有区别。他为擦产生的电没有区别。他为我们揭开了天电的奥秘，统我们揭开了天电的奥秘，统一了天电和地电，使人们摆一了天电和地电，使人们摆脱了对雷电现象的迷信。脱了对雷电现象的迷信。我们知道了天电与地电的关系，那么，地上我们知道了天电与地电的关系，那么，地上的电有什么性质？它是从哪里

7、来？它的存在跟我的电有什么性质？它是从哪里来？它的存在跟我们的生活有哪些关系？们的生活有哪些关系？ 接下来，我们就共同探讨这个问题接下来，我们就共同探讨这个问题 二二. . 电电 荷荷 1、 静电现象静电现象经过摩擦的物体，经过摩擦的物体，如塑料笔杆、玻璃棒，如塑料笔杆、玻璃棒，能够吸引轻小物体，我能够吸引轻小物体，我们说这些摩擦过的物体们说这些摩擦过的物体带了带了电荷电荷，这些电荷静，这些电荷静止在物体上，这类现象止在物体上，这类现象叫做叫做静电现象静电现象。 初中时学过，使物体带电的方法是摩擦起初中时学过，使物体带电的方法是摩擦起电法，还有哪些方法可以使物体带电？电法，还有哪些方法可以使物

8、体带电？摩擦起电摩擦起电接触起电接触起电感应起电感应起电怎样使用验电器？怎样使用验电器？验电器结构如何？验电器结构如何？原理是什么？原理是什么？验电器验电器 两个金属两个金属箔片能够因为箔片能够因为带同种电荷而带同种电荷而张开。张开。静电计静电计 一种特殊的验电器，上一种特殊的验电器，上面是个金属球，下面是一根面是个金属球，下面是一根固定的金属杆和一个金属箔固定的金属杆和一个金属箔片，片，能够根据指针偏转的角能够根据指针偏转的角度表示带电的多少度表示带电的多少。 用玻璃棒或塑胶棒和丝绸摩擦后，用棒去接触用玻璃棒或塑胶棒和丝绸摩擦后，用棒去接触验电器的金属球，发现箔片张开，表明玻璃棒带验电器的金

9、属球，发现箔片张开，表明玻璃棒带了电。了电。 玻璃棒和丝绸为什么会带电？玻璃棒和丝绸为什么会带电？ 这种使物体带电的方法叫什么？这种使物体带电的方法叫什么？ 演示想一想想一想 2、摩擦起电、摩擦起电摩擦起电摩擦起电 物体带电：物体带电：使物体中的正负电荷分开的过程。使物体中的正负电荷分开的过程。 （不带电物体，正负电荷等量）（不带电物体，正负电荷等量） 带正电：带正电：物体失去一些电子带正电。物体失去一些电子带正电。 带负电：带负电：物体得到一些电子带负电。物体得到一些电子带负电。 中和：中和：等量异种电荷相互抵消的现象。等量异种电荷相互抵消的现象。 丝绸摩擦过的丝绸摩擦过的玻璃棒玻璃棒和用毛

10、皮摩擦过的和用毛皮摩擦过的橡胶橡胶棒棒都带电，它们有什么不同？都带电，它们有什么不同？ 议一议议一议 用丝绸摩擦过的玻璃棒带用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷正电荷 用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷负电荷 摩擦起电的实质摩擦起电的实质 电子的转移电子的转移同种电荷相互排斥同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引想一想想一想这说明什么？这说明什么？ 3、接触起电接触起电 探究探究接触起电的实质是什么？接触起电的实质是什么？接触接触带电球带电球A不带电球不带电球BA、B都带电都带电带电球带电球A A与不带电球与不带电球B B接触，最后接触，最后B B球也带上球也带上电，是电

11、子从一个物体转移到另一个物体上。电，是电子从一个物体转移到另一个物体上。接触起电的实质：接触起电的实质：电子的转移电子的转移 4、感应起电、感应起电 演示取一对用绝缘支柱支持的金属导体取一对用绝缘支柱支持的金属导体A、B，使，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在其下面的金它们彼此接触。起初它们不带电，贴在其下面的金属箔是闭合的。属箔是闭合的。1. 带正电荷的球带正电荷的球C移近导体移近导体A，可以看到，可以看到A、B上的金属箔都张开了，这表示上的金属箔都张开了，这表示A、B上都带了电。上都带了电。2. 如果把如果把A、B分开，然后移去分开，然后移去C，可以观测，可以观测到到A和仍带有电荷。和仍

12、带有电荷。3. 让和接触，金属箔就不再张开了，表让和接触，金属箔就不再张开了，表明他们不再带电了。明他们不再带电了。 A、B所所带的电荷是等带的电荷是等量的，互相接量的，互相接触时，等量的触时，等量的正、负电荷发正、负电荷发生了生了中和中和。 把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做感应起电感应起电。 定义：定义：电荷的多少叫做电荷的多少叫做电荷量电荷量 单位：单位：库仑库仑 符号：符号： 大小：大小：梳子与衣袖摩擦后电荷量不到百万分之一库仑梳子与衣袖摩擦后电荷量不到百万分之一库仑;闪电前云层中积累电荷可达数百库仑闪电前云层中积累电荷可达数百库仑生活中，有时在触碰到电时会仅仅感觉到麻

13、，生活中，有时在触碰到电时会仅仅感觉到麻，然而，碰到外面的高压时，会有电死人的情况。然而，碰到外面的高压时，会有电死人的情况。 5、电荷量、电荷量高压危险高压危险 这是因为这是因为带电量带电量的多少不同的多少不同三三. . 电荷守恒定律电荷守恒定律 大量事实表明：大量事实表明：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物电荷既不能创造，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另一部分 ，在转移的过程中，电荷的总量不变。，在转移的过程中，电荷的总量不变。这个结论叫做这个结论叫做电荷守恒定律。电荷守恒定律。电荷守恒定律电荷

14、守恒定律 到目前为止，科学实验发现的到目前为止，科学实验发现的最小电荷量最小电荷量是是电子所带的电荷量。这个最小的电荷用电子所带的电荷量。这个最小的电荷用e表示。表示。 质子、正电子带有跟电子质子、正电子带有跟电子等量等量的异种电荷。的异种电荷。 元电荷元电荷Ce191060. 1 实验指出，所有带电物体的电荷量或者等于实验指出，所有带电物体的电荷量或者等于e，或者是或者是e的整数倍，因此，电荷量的整数倍，因此，电荷量e叫叫元电荷元电荷。 四四. . 库库 仑仑 定定 律律观察与发现观察与发现 两塑料片会两塑料片会相互排斥相互排斥。 相互作用力大小可能与电相互作用力大小可能与电荷量大小、距离有

15、关。荷量大小、距离有关。用软纸在两张塑料透明片上摩擦。然后把它用软纸在两张塑料透明片上摩擦。然后把它们相互靠近。两张塑料片之间会发生什么作用？们相互靠近。两张塑料片之间会发生什么作用？反复实验几次，说明它们之间作用力的大小可能反复实验几次，说明它们之间作用力的大小可能跟哪些因素有关？跟哪些因素有关？ 演示将一个带正电的物体放在将一个带正电的物体放在A A处，另把一个处，另把一个带正电的轻质小球系在线上，先后挂带正电的轻质小球系在线上，先后挂P P1 1、P P2 2、P P3 3等位置，小球所受电荷作用力的大小可以通等位置，小球所受电荷作用力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。观察小

16、过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。观察小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度，比球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度，比较小球所受力的大小。较小球所受力的大小。库仑定律库仑定律库仑库仑 法国物理学家库仑用精确的法国物理学家库仑用精确的实验研究了电荷之间的作用力，实验研究了电荷之间的作用力，得知：得知：真空中两个静止点电荷之真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它们间的相互作用力，跟它们成正比成正比，跟它们，跟它们成反比成反比，作用力的方向在它，作用力的方向在它们的连线上。们的连线上。人们把这个定律就人们把这个定律就称之为称之为库仑定律库仑定律。大家来总结大家来总结221rQQKF K是静电力

17、常量是静电力常量 K = 9.0109N m2/C2 如果用如果用Q 、q 表示两个点电荷的电荷量，用表示两个点电荷的电荷量，用r表示它们之间的距离，用表示它们之间的距离，用 F 表示它们之问的相互表示它们之问的相互作用力，则库仑定律可以表示为：作用力，则库仑定律可以表示为：探究探究探究探究 什么情况下电荷才能称之为点电荷什么情况下电荷才能称之为点电荷 ？ 如果带电体间的距离比它们自如果带电体间的距离比它们自身身线度的大小线度的大小大得多，以至带电体大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可可以忽略不计，这样的带电体就可以看做以

18、看做点电荷。点电荷。 点电荷点电荷如果两个带电体不能看成点电荷，该如何处理？如果两个带电体不能看成点电荷，该如何处理？ 可以把带电体看成是可以把带电体看成是许多个点许多个点电荷电荷组成，根据库仑定律和组成，根据库仑定律和力的合力的合成法则成法则，原则上就可以求出带电体，原则上就可以求出带电体间的静电力的间的静电力的大小大小和和方向。方向。 例子例子有三个完全一样的金属小球有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带电量带电量7Q，B带电量带电量Q，C不带电，将不带电，将A、B固定固定 ，相距，相距 r，然后让，然后让C球反复与球反复与A、B球球多次接触，最后移去多次接触，最后移去C球，试问球，试问

19、A、B两球间两球间的相互作用力变为原来的多少倍的相互作用力变为原来的多少倍?（A、B间间的距离远大于的距离远大于r）解：解：A、B球原先是引力，大小为：球原先是引力，大小为：21222277q qQ QQFkkkrrrA、B球后来是斥力，大小为：球后来是斥力，大小为： 212222224q qQQQFkkkrrr47FF即即所以所以A、B间的相互作用力减为原来的间的相互作用力减为原来的 。47课堂小结1. 电荷电荷同种电荷相互排斥同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引2. 电荷量电荷量定义：指电荷的多少定义：指电荷的多少 单位：库仑单位：库仑符号：符号：C 3. 电荷守恒定律电荷守恒

20、定律 电荷既不能创生，也不能消灭，只能从电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从无题的一个物体转移到另一个物体，或者从无题的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的电荷的总量不变总量不变。 4. 元电荷元电荷 所有带电物体的电荷量或者等于所有带电物体的电荷量或者等于e，或者，或者是是e的整数倍，因此电荷量的整数倍，因此电荷量e叫做元电荷。叫做元电荷。 5. 库仑定律库仑定律 定义：真空中两个静止点电荷之间的相定义：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，跟互作用力，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们距离的

21、二次方成反比，作用力的方向在它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。它们的连线上。 公式：公式：F=KQ1Q2/r2 适用条件：真空、点电荷、静止适用条件：真空、点电荷、静止高考链接1.北京卷北京卷 使用电的金属球靠近不带电的验使用电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片开。下列各图表示验电器上电器，验电器的箔片开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（感应电荷的分布情况，正确的是（ ）ABCDB2.广东广东已经证实，质子、中子都是由上夸已经证实，质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为，克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为，下夸克带电为，下夸

22、克带电为，e为电子所带电量的大小，如果为电子所带电量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为距离都为L，L=1.510-15试计算质子内相邻两试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力。（库仑力）个夸克之间的静电力。（库仑力）F1=46N，为斥力。，为斥力。F2=23N，为吸力。，为吸力。3.全国卷全国卷两个完全相同的金属小球，分两个完全相同的金属小球，分别带有别带有+3Q和和Q的电量，当它们相距的电量，当它们相距r时，它时，它们之间的库仑力是们之间的库仑力是F。若把它们接触后分开，。若把它们接触后分开，再置于相距再置于相距r/3的两点，则

23、它们的库仑力的大的两点，则它们的库仑力的大小将变为（小将变为（ ） AF/3 BF C3F D9F C课堂练习1. 有两个点电荷有两个点电荷,所带电量的绝对值均为所带电量的绝对值均为Q，从，从其中一个电荷上取下其中一个电荷上取下Q电量电量,并加在另一个电荷上并加在另一个电荷上,那么它们之间的互相作用力与原来相比（那么它们之间的互相作用力与原来相比（ ）A.一定变大一定变大 B. 一定变小一定变小C.保持不变保持不变 D.无法确定无法确定 B 2. 真空中有两个静止的点电荷，它们之间的作用真空中有两个静止的点电荷，它们之间的作用力为力为F，若它们的带电量都增大为原来的，若它们的带电量都增大为原来

24、的2倍，距离倍，距离减少为原来的减少为原来的1/2，它们之间的相互作用力变为（，它们之间的相互作用力变为（ ）A.F/2 B.F .4F .16F D3. 如图如图，在光滑水平面上固定一个小球在光滑水平面上固定一个小球A，用一根原长为用一根原长为L，由绝缘材料制成的轻弹簧把由绝缘材料制成的轻弹簧把A球和另一个小球球和另一个小球B连接起来连接起来。然后让两球带上等然后让两球带上等量的同种电荷量的同种电荷Q，这时弹簧的伸长量为这时弹簧的伸长量为X1，如果如果设法使设法使AB的电量各减少一半的电量各减少一半，这时弹簧的伸长这时弹簧的伸长量为量为X2，则（则（ ） A. X2= X1/ 4 B. X2

25、= X1 C. X2X1/ 4 D. X2X1/ 4A4. 如图如图，质量均为质量均为m的三个带电小球的三个带电小球A、B、C放置在光滑的绝缘水平面上，彼此相隔的距离放置在光滑的绝缘水平面上，彼此相隔的距离为为L（L比球的半径比球的半径r大得多），大得多），B球带电荷量为球带电荷量为QB3q。A球带电荷量为球带电荷量为QA6q，若在若在C上加一水上加一水平向右的恒力平向右的恒力F，要使，要使A、B、C三球始终保持三球始终保持L的的间距运动，求：间距运动，求： （1）F的大小。的大小。 （2）C球所带的电量。球所带的电量。ABCF（1） F =162Kq2/L2（2） QC24q5. 如图，光滑

26、绝缘水平面上固定着如图，光滑绝缘水平面上固定着A、B、C一个带电小球，它们的质量均为一个带电小球，它们的质量均为m，间距均，间距均为为r、A、B带正电，电荷量为带正电，电荷量为q，现对，现对C施加一施加一水平力水平力F的同时放开三个小球，欲使三个小球的同时放开三个小球，欲使三个小球在运动过程中保持距离在运动过程中保持距离r不变，求不变，求: （1） C球的电性和电荷量。球的电性和电荷量。 （2） 水平力水平力F的大小。的大小。（1）C为负电荷，为负电荷，QC=2q22332kqFr （ ）FCAB问题与练习1.略略2.答：因为木屑在接近带点棒时，其上电子答：因为木屑在接近带点棒时，其上电子重新

27、分布。木屑在靠近带电棒的一端会带有异号重新分布。木屑在靠近带电棒的一端会带有异号电荷，因此木屑被吸引。然后异号电荷被中和，电荷，因此木屑被吸引。然后异号电荷被中和，致使木屑上与带点棒带有相同的电荷。又由于同致使木屑上与带点棒带有相同的电荷。又由于同号电荷互相排斥，木屑又跳离带电棒。号电荷互相排斥，木屑又跳离带电棒。3.答：按照目前统计，世界人口数目约为答：按照目前统计，世界人口数目约为63亿。亿。 因为因为 所以所以10-7C负电荷含电子数为负电荷含电子数为 这些电子数与世界人口数相比为这些电子数与世界人口数相比为 把世界人口数把世界人口数63亿代入上式得：亿代入上式得： 因此，这些负电荷是地

28、球人口的约因此，这些负电荷是地球人口的约100倍。倍。7198101001.6 1063 10 1911.610eC n人人口口数数7101210191.610n （个个） 4.答：答：5.答：目前人类通过科学实验发现原子是由带答：目前人类通过科学实验发现原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子所带的电正电的原子核和带负电的电子组成，电子所带的电荷量是最小电荷量，原子核由带正电的质子和不带荷量是最小电荷量，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。质子、电子带等量异种电荷。既然电的中子组成。质子、电子带等量异种电荷。既然组成物质单元所带的电荷只有两种，自然界的电荷组成物质单元所带的电荷只有两种，自然界的电荷也只有正电荷和负电荷两种。也只有正电荷和负电荷两种。1212229101211m mFG9.0 10m10 kgG6.67 10Q QFKrrQ QK ，又又