2020-2021学年高中物理人教版必修第三册教案：第9章.pdf

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1、 第九章 静电场及其应用 电荷 教学设计 科目 物理 课题 电荷 课时 1 课时 教学目标与 核心素养 一知识与技能 1.知道自然界只存在正、负两种电荷。知道同种电荷相互排斤，异种电荷相互吸引。知道电荷量的概念及其国际单位；2.理解电荷守恒定律；3.关注存在元电荷的事实，知道元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化。二过程与方法 1.经历摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质；2.经历科学探究的过程，体验科学探究的思维方法，培养学生观察、分析的能力。三情感态度与价值观 1.通过电荷守恒定律的理解和应用，培养他们谦虚好学的思想和实事求是的态度。2

2、.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维过程以及初步的观察、分析和概括能力。教学重、难点 教学重点：1.理解摩擦起电、感应起电和接触起电；2.对于元电荷的理解，以及对于电荷守恒定律的理解和应用。教学难点：1.学会从物质微观结构的角度认识物体带电的本质；2.应用电荷守恒定律分析接触起电现象中电荷量的分配。教学准备 课件、玻璃棒（附丝绸）、橡胶棒（附毛皮）、验电器、乒乓球、碎纸屑等 教师活动 学生活动 设计意图 教 学 过 程 一导入新课：摩擦可以使物体带电。摩擦过的琥珀能够吸引羽毛。为什么有的物体容易带电，而有的物体很难带电呢？讲授新课：（1）电荷【教师举例引导】通

3、过生活中的现象，我们可以知道，刚梳过头发的塑料梳子可以将我们的头发吸引起来；冬天的夜晚，我们脱掉身上的毛衣会有“噼啪”的声响，衣服也会黏在身上，那么为什么会出现这些现象呢？发生这些现象的原因是什么？【教师引导实验】学生实验：利用桌子上的实验用具，用丝绸摩擦玻璃棒，毛皮摩擦橡胶棒，分别把棒靠近乒乓球或者碎纸屑等轻小物体，观察现象。【学生讨论】学生：发现玻璃棒和橡胶棒可以吸引轻小物体。学生小组讨论，思考现象原因。【教师总结】物体具有了吸引轻小物体的性质，我们就说物体带了电，或说物体带了电荷。习惯上把带了电的物体叫做带电体。用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。【教师引导提问】我们已经知道了什么叫带电现

4、象，知道了被毛皮摩擦过的橡胶棒和被丝绸摩擦过的玻璃棒都带上了电荷，那么它们带的电荷是否相同呢？【演示实验】将被毛皮摩擦过的橡胶棒放在支 学生观察图片思考讨论 学生经过老师引导，思考玻璃棒和橡胶棒如何吸引轻小物体 通过联系生活中现象，激发学生的学习兴趣，引出本节课题 通过联系之前已知的知识，引入“电荷”架上，用另一根被毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近它，看到的现象：发现两根橡胶棒相互远离；将被丝绸摩擦过的玻璃棒放在支架上，用另一根被丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近它，看到的现象:发现两根玻璃棒相互远离；将被毛皮摩擦过的橡胶棒放在支架上，用被丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近它，看到的现象：发现两根棒相互靠近。【教师引导】

5、人们通过大量的实验研究发现，用摩擦的方法可以使各种各样的物质带电。带电后的物体凡是跟丝绸摩擦过的玻璃棒互相吸引的，必定跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相排斤；凡是跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相吸引的，必定跟丝绸摩擦过的玻璃棒互相排斥。【教师总结】（1）自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。则丝绸所带的电荷为负电荷。负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。则毛皮所带的电荷为正电荷。（2）电荷间的相互作用：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。（2）静电感应 需要学生理解分析，观察实验现象 锻炼学生的独立思考的能力 【教师提问】摩擦可以使物体带点，那么，还有其他的方法可以使

6、物体带电吗？【教师总结】当一个带电体靠近导体时，电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会去向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。这种现象叫作静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。【做一做】用验电器检验物体是否带电 观察实物知道验电器的主要构造，通过实验了解验电器的原理和作用。实验(演示、分组)：用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，验电器金属箔片张开，此时金属箔片带正电，用力多摩擦几下玻璃棒，再去接触验电器的金属球，验电器金属箔片张开的角度变大。换用毛皮摩擦过的橡胶棒，重做上面的实验。验电器金属箔片张开的角度不同，说明了带电量不同

7、。【教师总结】验电器是实验室里常用的一种检验物体是否带电的仪器。它是由金属球、金属杆、金属箔片等几部分组成的。它利用同种电荷互相排斥的原理，当用带电体接触验电器的金属球时，就有一部分电荷转移到验电器的金属箔片上，这两片金属箔片由于带同种电荷互相排斥而张开。验电器金属箔片张开的角度不同，反映了带电体传给验电器的电荷的多少不同。【教师补充】三种起电方式：观看实验，理解实验现象 正确的静电感应现象以及三种起电方式 学会通过实验理解复杂物理概念 1、摩擦起电：两个不同材料制成的物体摩擦 2、感应起电：带电体靠近导体 3、接触起电：带电体与导体接触 摩擦起电适用于绝缘体，感应起电、接触起电适用于导体。（

8、3）电荷守恒定律和元电荷【教师总结】1、电荷既不会创生，也不会消灭，它只是从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律。电荷守恒定律的普遍表述：一个与外界没有电和交换的系统，电荷的代数和保持不变。2、元电荷：最小的电荷量，用e表示。所有带电体的电荷量都是e的整数倍，也就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。元电荷的值：191.60 10Ce 比荷：电子的电荷量 e 与电子的质量em之比。111.76 10 C/kgeem 课堂练习：1、关于元电荷下列说法错误的是()A元电荷实际上是指电子和质子本身 B元电荷的值通常取作19

9、1.60 10Ce C所有带电体的电荷量大小一定等于元电荷的整数倍 D 电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的 利用验电器检验物体是否带电以及带电量的多少 引导学生自主总结了解电荷守恒定律 答案：A 2、关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是()A、摩擦起电现象说明通过做功可以创造电荷 B、摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体 C、感应起电说明带电的物体可以使不带电的物体创造电荷 D、感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了 答案：B 3、化纤衣服很容易沾上灰尘，这是因为它（）A.容易积累静电荷 B.具有一定的粘性 C.具有大量的微孔 D.质地柔软

10、 答案：A 4、春节假期，某同学用易得的材料制作了一个简易的验电器，如图所示。简易的验电器带有正电，它的金属箔片张开某一角度，用另一个有绝缘手柄的导体靠近验电器的金属丝，发现验电器的金属箔片的张角减小，关于导体的带电金属箔片情况，下列说法正确的是（）A.只可能带负电 B.只可能带正电 C.可能带负电或不带电 学生练习 巩固本节知识 D.以上说法都不正确 答案：C 5、M和 N是两个原来不带电的物体,它们相互摩擦后,M 带 1.6 10-10C 的正电荷,则下列判断正确的是()A.摩擦前,M 和 N的内部没有任何电荷 B.摩擦过程中,电子从 M转移到 N C.摩擦后,N 一定带 1.6 10-1

11、0C的负电荷 D.摩擦过程中,M 失去 1.6 10-10个电子 答案：BC 学生练习 巩固本节知识 板书设计 9.1 电荷 一、电荷 1、用摩擦的方法使物体带电摩擦起电。2、带电体具有吸引轻小物体的性质。3、同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。二、静电感应 实验 三、电荷守恒定律 内容 四、元电荷 1、元电荷：最小的电荷量，用e表示。2、元电荷的值：191.60 10Ce 3、比荷：电子的电荷量 e 与电子的质量em之比。111.76 10 C/kgeem 教学后记 引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。课 时 教 案 第 九 单元 第 2

12、 案 总第 2 案 课题：9.2 库仑定律（约 2 课时）【教学目标与核心素养】1知道点电荷的概念，理解并掌握库仑定律 2会用库仑定律进行有关计算 3渗透理想化方法，培养学生简化抽象建模能力 4掌握控制变量的科学研究方法【教学重点】1库仑定律及应用【教学难点】1控制变量法研究库仑力的相关因素 2库仑定律的应用【教学过程】一、电荷之间的作用力 1实验探究 定性探究 问题：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。那么电荷之间的相互作用力和什么有关系呢？猜想、设计实验：课本P6 结论：一是与 电荷电量 有关；二是与 两电荷间的距离 有关。定性验证：如右图，分别改变 Q、q 的电量，看倾角怎样变化？结论：

13、Q 或q 增大或减小，倾角均变化，Q 增大，F 增大。改变两带电体的距离，倾角也变化，r 增大，F 减小。二、库仑的实验 1研究电荷间作用力的困难 电力较小，没有直接测量力的工具 没有量度电荷量的单位，无法测量电荷量 任意带电体上的电荷分布难以确定，因而无法确定相互作用的电荷间的距离 阅读课本 P7内容：介绍库仑扭秤实验（扭秤是库仑发明于1784 年）2解决方法：利用扭丝的旋转角度来比较力的大小 用相同的金属球来等分电荷 理想化模型，将带电体当做点电荷来处理 补充：小球 C 固定，易于确定与 A 球的距离；A、B两 球 一 个带电一个不带电，不带电的球起平衡作用；小球体积和 质 量 小些好。3

14、研究方法：控制变量法 。F 与 r 的关系 F 与 q 的关系 4实验技巧：小量放大 电量的确定（均分电量）5库仑定律 内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上 公式：F=221rqqk 静电力常量 k=9.0 109N m2/C2 方向：连线上：同性相斥，异性相吸。点电荷：当带电体之间的距离比它们自身 的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状 况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电 体可以看作带电的点，叫作点电荷。点电荷是一个理想化的模型，实际生活中并不存在。理解：适用条件：真空中（空气中

15、近似成立）的点电荷（模型）。理解：两带电量相同的钢球，相距较近，且位置不变，如果带同种电荷时静电力为 F1，带带异种电荷时静电力为 F2，比较 F1、F2的大小关系。思考：从库仑定律的公式 F=221rqqk看出，当两个电荷间的距离趋近于零时，两电荷间的作用力将变为无限大，这种说法正确吗？为什么？（适用于点电荷，距离很近时，带电体不能看作点电荷，需要用积分进行计算，不会变成无限大）应用公式计算库仑力的大小时，只将其电量的绝对值代入，先计算出力的大小，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断库仑力的方向。应注意统一单位，因为静电力常量922910 N m/kC 是国际单位制中的单位。静电力

16、也是一种“性质力”，同样具有力的共性。如果一点电荷同时受到另外两个点电荷的作用力，这两个力遵循力的合成法则，根据 平行四边形 定则，可求出这个点电荷受到的合力。例 1下列关于点电荷的说法中，正确的是：(D)A.点电荷就是体积很小的带电体 B.点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 C.由 F=k221rqq可知，当两电荷间距离 r0 时，F D.静电力常量的数值是由实验得出的 库仑定律与万有引力定律的比较：定律 共同点 区别 影响大小的因素 万有引力定律 与距离的二次方成反比;有 一个常量。与两个物体 m 和 r、有关，只有 引 力 m1，m2，r 库仑定律 与两个物体 q 和 r 有关，有 引

17、 力，也有 斥 力 Q1，Q2，r 三、静电力的计算 学生阅读教材 P8例题 1，练习本上完成，比较万有引力和库仑力的的大小关系。得出：，微观粒子间的万有引力远小于库仑力。因此，在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。引导学生思考：如和求解两个以上电荷间的作用力？阅读教材 P9内容。得出：如果存在两个以上点电荷，那么，每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力。两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力 的矢量和。完成课本例题 2.例 2相距 L 的固定点电荷 A、B 的带电量分别为+4Q 和-Q，要引入第三个点电荷 C，使点电荷 C 处于平

18、衡状态，求电荷 C 的电量和放置的位置。变式：两弹性小球放在光滑绝缘水平面上，带电量分别为 Q 和-5 Q，两球从图示位置由静止释放后，当再次回到图示位置时 A 球的加速度为释放时的多少倍？小结：作业：2 库仑定律 学习目标 1.知道点电荷的概念，明确实际带电体看作点电荷的条件(难点)2.理解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(重点)3.了解库仑扭秤实验，知道静电力常量 一、探究影响电荷间相互作用力的因素 实验现象(1)小球带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越小(2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越大 实验结论

19、电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小 二、库仑定律 1静电力：电荷间的相互作用力叫静电力，也叫库仑力 2点电荷的特点(1)带电体间的距离比它们自身的大小大很多；(2)带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷之间的作用力的影响可以忽略 3内容 适用条件 真空中两个静止的点电荷 库仑力大小 与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比 库仑力方向 在它们的连线上，吸引或排斥 4.表达式：Fkq1q2r2，式中 k 叫作静电力常量，k9.0109 Nm2/C2.5静电力的叠加(1)两个点电荷间的作用力不会因第三个点电荷的存在而有所改变(2)两个或者两个以上点电荷对某一

20、个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和 1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)实验表明电荷之间的作用力一定和电荷间的距离成反比()(2)实验表明两个带电体的距离越大，作用力就越小()(3)点电荷是一个带有电荷的点，它是实际带电体的抽象，是一种理想化模型 ()(4)球形带电体一定可以看成点电荷()(5)很大的带电体也有可能看作点电荷()2.(多选)如图所示，O 是一个带电的物体，若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的 P1、P2、P3位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小，这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度 显示出来(小球与物体 O 在同一

21、水平线上)若物体 O 的电荷量用 Q 表示，小球的电荷量用 q 表示，物体与小球间距离用 d 表示，物体和小球之间的作用力大小用 F 表示则下列对该实验的判断正确的是()A可用控制变量法，探究 F 与 Q、q、d 的关系 B保持 Q、q 不变，减小 d，则 变大，说明 F 与 d 成反比 C保持 Q、d 不变，减小 q，则 变小，说明 F 与 q 有关 D保持 q、d 不变，减小 Q，则 变小，说明 F 与 Q 成正比 AC 保持 Q、q 不变，减小 d，则 变大，说明 F 与 d 有关，但不能确定成反比关系，选项 B 错误；保持 Q、d 不变，减小 q，则 变小，说明 F 与 q 有关，选项

22、 C 正确；保持 q、d 不变，减小 Q，则 变小，说明 F 随 Q 的减小而减小，但不能确定成正比关系，选项 D 错误；由上述可知选项 A 正确 3(多选)在真空中有两个点电荷，带电荷量分别为 q1、q2，相距 L，它们之间的作用力为 F，下列说法正确的是()A若它们所带的电荷量不变，距离变为 2L，则它们之间的作用力变为 4F B若它们所带的电荷量不变，距离变为L2，则它们之间的作用力变为 4F C若它们之间的距离不变，电荷量都变为原来的 2 倍，则它们之间的作用力变为 4F D若它们之间的距离不变，电荷量都变为原来的12，则它们之间的作用力变为 4F BC 根据库仑定律可知，两点电荷之间

23、的作用力为 Fkq1q2L2.若它们所带的电荷量不变，距离变为 2L，库仑力变为14F，A 错误；若它们所带的电荷量不变，距离变为L2，则它们之间的作用力变为 4F，B 正确；若它们之间的距离不变，电荷量都变为原来的 2 倍，则它们之间的作用力变为 4F，C 正确；若它们之间的距离不变，电荷量都变为原来的12，则它们之间的作用力变为14F，D 错误 对点电荷的理解 1.点电荷是物理模型 只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在 2带电体看成点电荷的条件 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大

24、小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷 3注意区分点电荷与元电荷(1)元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它一定是元电荷的整数倍【例 1】(多选)下列关于点电荷的说法中正确的是()A无论两个带电体多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两个带电体就可以看作点电荷 B一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看作点电荷 C一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看作点电荷 D两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理

25、 思路点拨：解答本题的关键是弄清以下两个问题：(1)点电荷的概念是什么？(2)把带电体看作点电荷的条件是什么？AD 无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的大小时，带电体本身的大小对于所研究的问题影响很小，可把带电体看作点电荷，选项 A 正确，而选项 C 错误；尽管带电体很小，但两带电体相距很近，以至于本身的大小和形状对问题的影响不能忽略，两带电体也不能被看作点电荷，选项 B 错误；两个带电金属小球，若离的很近，两球所带的电荷在静电力作用下会分布不均，电荷的分布影响到静电力的大小，若带同种电荷，相互排斥，等效的点电荷间距大于球心距离；若带异种电荷，相互吸引，等效的点电荷间距小

26、于球心距离，因此，选项 D 正确 对点电荷的两点理解(1)带电体能否看作点电荷，不取决于带电体的大小，而取决于它们的大小、形状与距离相比能否忽略(2)同一带电体，在不同问题中有时可以看作点电荷，有时不可以看作点电荷 1下列哪些带电体可视为点电荷()A电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 B在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷 C带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷 D带电的金属球一定不能视为点电荷 C 电子和质子在研究的范围非常小，可以与它的大小差不多时，不能看作点电荷，故 A 错误；在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体在一定的条件下可视为点电荷，故 B 错误；带电的细杆在它的大小相比与研

27、究的范围来说可以忽略不计时，可以视为点电荷，故 C 正确；带电的金属球在它的大小相比与研究的范围来说可以忽略不计时，可以视为点电荷，故 D 错误 对库仑定律的理解 1.两个点电荷间的库仑力(1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否存在其他电荷无关(2)两个电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律，与两个电荷的性质、带电多少均无关，即作用力与反作用力总是等大反向 2两个带电球体间的库仑力(1)两个规则的均匀带电球体，相距比较远时，可以看成点电荷，也适用库仑定律，球心间的距离就是二者的距离(2)两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，此时两带

28、电球体之间的作用距离会随所带电荷量的改变而改变，即电荷的分布会发生改变 若带同种电荷时，如图(a)所示，由于排斥而距离变大，此时 Fkq1q2r2.【例 2】A、B、C 三点在同一直线上，ABBC12，B 点位于 A、C之间，在 B 处固定一电荷量为 Q 的点电荷当在 A 处放一电荷量为q 的点电荷时，它所受到的静电力为 F；移去 A 处电荷，在 C 处放一电荷量为2q 的点电荷，其所受静电力为()AF2 B.F2 CF DF 思路点拨：解答本题应注意以下三点：(1)静电力与电荷电荷量大小的关系(2)静电力与点电荷间距的关系(3)静电力的方向规定 B 在 A 处放电荷量为q 的点电荷时，Q 所

29、受静电力大小为 FkQqr2AB；在C 处放一电荷量为2q的点电荷时，Q 所受静电力大小为FkQ2 qr2BC2kQq 2rAB2kQq2r2ABF2.且不管电荷 Q 是正还是负，两种情况下，Q 受力方向相同，故选项 B正确，A、C、D 错误 2两个半径均为 R 的带电金属球所带电荷量分别为 Q1和 Q2，当两球心相距 3R 时，相互作用的库仑力大小为()AFkQ1Q2 3R2 BFkQ1Q2 3R2 CFkQ1Q2 3R2 D无法确定 D 因为两球心距离不比球的半径大很多，所以不能将两球看作点电荷，必须考虑电荷在球上的实际分布情况当 Q1、Q2带同种电荷时，相互排斥，电荷分布于最远的两侧，距

30、离大于 3R；当 Q1、Q2带异种电荷时，相互吸引，电荷分布于最近的两侧，距离小于 3R，如图所示所以库仑力可能小于 kQ1Q2 3R2，也可能大于 kQ1Q2 3R2，D 正确 甲 乙 库仑定律的应用 1.分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时，方法仍然与力学中物体的平衡方法一样，具体步骤：(1)确定研究对象；(2)进行受力分析；(3)建立坐标系；(4)列方程 F合0，正交分解，Fx0，Fy0；(5)求解方程 2三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反(2)规律“三点共线”三个点电荷分布在同一直线上；“两同夹异”正负电荷相互间隔；“两大夹小”中间电

31、荷的电荷量最小；“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷【例 3】a、b 两个点电荷相距 40 cm，电荷量分别为 q1、q2，且 q19q2，都是正电荷现引入点电荷 c，这时 a、b 电荷恰好都处于平衡状态试问：点电荷 c 的带电性质是怎样的？电荷量多大？它应该放在什么地方？解析 设 c 与 a 相距 x，则 c、b 相距 0.4 m x，设 c 的电荷量为 q3，根据二力平衡可列平衡方程 a 平衡，则 kq1q2 0.4 m2kq1q3x2；b 平衡，则 kq1q2 0.4 m2kq2q3 0.4 mx2；c 平衡，则 kq1q3x2kq2q3 0.4 mx2.解其中任意两个方程，可解得

32、x0.3 m(c 在 a、b 连线上，与 a 相距 30 cm，与 b 相距 10 cm)，q3916q2116q1(q1、q2为正电荷，q3为负电荷)答案 负电荷 116q1 在 a、b 连线上，与 a 相距 30 cm，与 b 相距 10 cm 上例中，若 a、b 两个电荷固定，其他条件不变，则结果如何？提示：由c平衡知，对q3的电性和电荷量无要求，位置应放在与a 相距30 cm，与 b 相距 10 cm 处 解决三个自由点电荷的平衡问题时，首先应根据三个自由点电荷的平衡问题的规律确定出点电荷的电性和大体位置求点电荷间的距离时，对未知电荷量的电荷列平衡方程；求未知电荷的电荷量时，对其中任意

33、已知电荷量的电荷列平衡方程求解 3.把质量为 2.0 g 的带负电的小球 A 用绝缘细绳悬挂起来，若将带电荷量为Q4.0106C 的带电小球 B 靠近小球 A，如图所示当两个带电小球在同一高度相距 30 cm 时，绳与竖直方向恰成 45 角g 取 10 m/s2，求：(小球 A、B 可看成点电荷)(1)A 球受的库仑力大小；(2)A 球所带电荷量 解析(1)对 A 进行受力分析，如图所示，则 F库mgtan 450.02 N.(2)由 F库kQqAr2得 qAF库r2kQ0.020.3291094.0106 C5108 C.答案(1)0.02 N (2)5108 C 课 堂 小 结 知 识 脉

34、 络 1.点电荷的理解及带电体能看作点电荷的条件.2.库仑定律的理解及应用.3.电荷平衡问题的分析方法.1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能看成点电荷 B体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C只有球形带电体才能看成点电荷 D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 由带电体看作点电荷的条件可知，当带电体的形状、大小及电荷分布对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，带电体能否看作点电荷由研究问题的性质决定，与带电体自身大小、形状无具体关系，故选项 A、B、C 错误；当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，两带电体的大

35、小、形状及电荷分布对两带电体间相互作用力的影响可忽略不计，因此可将这两个带电体看成点电荷，选项 D 正确 2如图所示的实验装置为库仑扭秤细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球 A，另一端有一个不带电的球 B，B 与 A 所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球 C 插入容器并使它靠近 A 时，A 和 C 之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力 F 与距离 r 和电荷量 q 的关系这一实验中用到了下列哪些方法？微小量放大法 极限法 控制变量法 逐差法()A B C D B 把微弱的库仑力转换放大成可以看得到的扭转角度，并通过扭转角度的大小找出力和距

36、离的关系，是微小量放大法；保持电荷量不变，改变 A 和 C的距离可得到 F 和 r 的关系，保持 A 和 C 的距离不变，改变电荷量 q 可得到 F和 q 的关系，这是控制变量法故选项 B 正确 3(多选)如图所示，两个带电小球 A、B 的质量分别为 m1、m2，带电荷量分别为 q1、q2.静止时两悬线与竖直方向夹角分别为 1、2，且 A、B 恰好处在同一水平面上，则()A若 q1q2，则 12 B若 q1q2，则 12 C若 m1m2，则 12 D若 m1m2，则 12 CD 两电荷间的库仑力是相互的，大小相等、方向相反且作用在同一直线上 每个带电小球受库仑力、重力和绳子拉力，三力平衡，由平

37、衡条件可得 m1gtan 1kq1q2r2，m2gtan 2kq1q2r2，即 m1gtan 1m2gtan 2，可知 C、D 正确 课 时 教 案 第 九 单元 第 4 案 总第 4 案 课题：9.3.2 电场 电场强度电场线 【教学目标与核心素养】1了解物理学家对电荷间相互作用力的认识过程 2知道电荷周围存在电场，电荷间作用是通过电场完成的 3理解场源电荷、试探电荷（检验电荷）4 能根据库仑定律和电场强度的定义推导电场强度的 表达式，并会利用表达式进行计算 5理解电场强度，及叠加原理，并会进行计算 6知道常见几种电场线的特点 7理解探究描述电场强弱的物理量过程，理解理想模型法、比值法、类比

38、法等物理学研究方法，学习科学家严谨科学的态度【教学重点】1常见的几种电场线特点 2匀强电场【教学难点】1电场线对电场的描述【教学过程】复习回顾：（学生回答）1如何定量描述电场的强弱？2等量同种和等量异种点电荷连线和连线中垂线电场强度的变化规律。除了用电场强度可以描述电场外，我们还可有另一种形象、直观地描述方法电场线，一、电场线 1电场线：电场线就是在电场中画出一条条 有方向 的曲线，曲线上每点的切线方向都表示 电场的方向 。2一些假想的线，理想化模型。3几种典型电场的电场线 正、负点电荷的电场中电场线的分布 离点电荷越近，电场线越密，场强越大 以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此

39、球面上场强大小处处相等，方向不同。等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布 电荷的连线，场强先变小后变大。点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直。等量同种点电荷形成的电场中电场线分布 点电荷连线中点 O 处场强为 0 点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0 垂线上,两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏 4电场线的特点 电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点。电场线不会相交，也不会闭合 电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小 说明：电场线是假想的，实际电场中并不存在 电场线

40、不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系。思考：仅给出一条电场线，能否确定某些点的电场强弱？（不能）不画电场线的地方有无电场？（有）电场线是否就是电荷的运动轨迹？电场线能否与轨迹重合？答：电场线不是运动轨迹，当满足以下条件时，可以重合：电场线是直线仅受电场力作用初速为零或初速度方向与电场线方向共线。二、匀强电场 1定义：如果电场中 各点 的电场强度的 大小相等、方向相同，这个电场就叫匀强电场，同一电荷在电场中各点受的电场力均相等。2匀强电场电场线特点：间隔相等的平行直线。相互平行的带等量异种电荷的平行金属板间的电场为匀强电场 例 1如图所示，在匀强电场中的 O 点放置点电荷

41、 Q，其带电量为 2.0 10-9C，此时距离 O点 10cm 的 P 点，场强为零。求：原匀强电场的场强 若以 O 点为圆心，以 OP 长为半径做圆，在 O 点正上方有 S 点，求 S 点场强的大小和方向 小结：作业：课 时 教 案 第 九 单元 第 3 案 总第 3 案 课题：9.3.1 电场 电场强度 E P S O【教学目标与核心素养】1了解物理学家对电荷间相互作用力的认识过程 2知道电荷周围存在电场，电荷间作用是通过电场完成的 3理解场源电荷、试探电荷（检验电荷）4能根据库仑定律和电场强度的定义推导电场强度的 表达式，并会利用表达式进行计算 5理解电场强度，及叠加原理，并会进行计算

42、6知道常见几种电场线的特点 7理解探究描述电场强弱的物理量过程，理解理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法，学习科学家严谨科学的态度【教学重点】1研究描述电场强弱的物理量 2电场、电场强度的概念及应用【教学难点】1描述电场强度的物理量【教学过程】复习引入：1库仑定律的内容 教师提问：真空中的两个带电体相隔一定距离，并没有直接接触，这种相互作用是如何产生的呢？下列的几种力，哪些力需要接触才有，哪些力不需要接触就有。A.弹力 B.磁力 C.摩擦力 D.万有引力 E.库仑力 教师：同学们观察下图，影响电荷间的相互作用的因素有哪些？相同的带电体在不同位置所受到的作用力不同，说明什么？学生回答：库仑

43、力的大小与电荷间的距离有关系。教师：早在 19 世纪，物理学家们开始研究，为什么距离会影响电荷间的相互作用力？本质原因在哪里？通过本节课的学 习我们将会解决这个疑问。【新课教学】一、电场 学生阅读教材相关内容，完成填空。19 世纪 30 年代，法拉第 提出了一种观点。他认为电荷周围存在由它产生的 电场。处在电场中的其他电荷受到的 作用力就是这个 电场 给予的。1定义：电场是 电荷 周围存在的一种特殊物质。电场是看不见摸不着的，只要有电荷存在，电荷周围就存在着电场。2基本性质：对处于场中的电荷具有 力的作用。得出：电荷间的相互作用实质是通过各自的电场来完成的。3物质存在的形式：场和实物，如重力场

44、、电场、磁场等。4静电场：固定电荷（静止电荷）产生的电场。（本章重点）5电场的两种性质：力的性质和能的性质 二、电场强度 电场是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的，所以电场的基本特征是对放入其中的电荷有力的作用，故从静电力来研究电场的性质。带电小球在不同的位置所受的力大小、方向表明电场的强弱与位置有关，为定量研究电场不同位置的性质，引入试探电荷。1试探电荷、场源电荷 阅读课本 P12思考：什么是试探电荷？什么是场源电荷？对试探电荷有何特殊的要求？答：试探电荷是一种理想化模型；忽略形状和体积的带电体，电量和尺寸必须充分小，对源电场不产生明显影响。能否用试探电荷所受的静电力直接表示电场的强弱？

45、为什么？答：不可以，不同电荷放在同一位置，受力不同；不同试探电荷在不同位置受力可能同。学生阅读教材 P12思考与讨论。阅读 P12-13内容，通过寻找描述电场的物理量的过程，体会研究方法 2方法：同一位置放不同试探电荷，F 不同，F/q 相同 同一电荷放不同位置，F/q 不同 比值反映了电场力的性质。3定义：物理学中把放入电场中某一点的检验电荷受到的电场力与它的电量的比值叫做这一点的电场强度，简称场强，以符号 E 表示。定义式：E=F/q 比值定义式，适用于一切电场，由电场本身性质决定，与试探电荷的有无、电量、电性无关。4单位：牛/库，符号：N/C 或 V/m 1N/C 的意义：1C 的电荷在

46、电场中某点受到的静电力如果是1N，则该点的场强就是1N/C，5矢量：大小 方向（规定）：与正电荷在该点受到的电场力的方向相同 与负电荷在该点受到的电场力的方向相反 6物理意义：电场强度是描述电场 强弱及方向 的物理量，反映了电场的力的性质。7静电力（电场力）：电荷在电场中受到的力。表达式：F=qE 三、点电荷的电场 某一电荷产生的电场，不同位置电场强度一般是不同的，电场强度与产生它的场源电荷有什么关系呢？以真空中的点电荷为例：库仑力2QqFkr，据FEq得出点电荷的电场强度的表达式。1表达式：2/EkQr 理解：Q：场源电荷，真空中的点电荷。r时，E=0；r0 时，E=0(对称性)公式为决定式

47、，只适用于真空中点电荷的电场 方向：Q 为正电荷时：沿半径方向向外 Q 为负电荷时：沿半径方向向里 2 说明：均匀带电球体（或球壳）在球外产生的电场，与一个位于球心2/EkQr 的、电荷量相等的点电荷产生电场相同，如右图所示。r 是球心到该点距离，rR。思考：距场源电荷距离相同的位置 E 满足什么样的规律？（大小相同，所有点构成一个球面，方向不同背离电荷或指向电荷）四、电场强度的叠加 1叠加原理：如果几个点电荷同时存在，电场中某点的电场强度为 各个 点电荷 单独 在该点产生的电场强度的 矢量和。等量同种电荷、等量异种电荷电场强度的叠加 异种电荷：中垂线上12cosEE，从中点向两侧增加，cos

48、减小，E1减小，故 E 减小，所以，O 点在中垂线上最大，方向平行于连线由正指向负，关于连线对称；连线上，O点 E 最小，两侧数值关于 O 点对称。思考：一带点粒子沿中垂线移动，电场力是否做功？沿连线移动，电场力是否做功？电场力与运动方向垂直，不做功，沿连线移动电场力做功，正功还是负功视移动电荷的电性和方向确定。若是同种电荷，无穷远处和 O 点 E 为零，故在 O 点和无穷远之间 E 有最大值；电荷沿中垂线移动，电场力做功。连线上，E 从一端到另一端先减小后增大。在连线的中垂面内，给一带电粒子初速度，可做匀速圆周运动 2带电体平衡的实质：带电体不受电场力的作用。（求解时可以利用带电体所受合力为

49、零进行计算。）例 5.如图所示，在 x 轴上的原点 O 和坐标为+1 的点上分别固定电量为 Q 和 4Q 的点电荷，则在坐标轴上合场强为零的点的坐标是 x=1，场强方向沿+x 方向的区间是 x1 和 1x0。小结：作业：课 时 教 案 第 九 单元 第 3 案 总第 3 案 课题：9.3.1 电场 电场强度 【教学目标与核心素养】1了解物理学家对电荷间相互作用力的认识过程 2知道电荷周围存在电场，电荷间作用是通过电场完成的 3理解场源电荷、试探电荷（检验电荷）4能根据库仑定律和电场强度的定义推导电场强度的 表达式，并会利用表达式进行计算 5理解电场强度，及叠加原理，并会进行计算 6知道常见几种

50、电场线的特点 7理解探究描述电场强弱的物理量过程，理解理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法，学习科学家严谨科学的态度【教学重点】1研究描述电场强弱的物理量 2电场、电场强度的概念及应用【教学难点】1描述电场强度的物理量【教学过程】复习引入：1库仑定律的内容 教师提问：真空中的两个带电体相隔一定距离，并没有直接接触，这种相互作用是如何产生的呢？下列的几种力，哪些力需要接触才有，哪些力不需要接触就有。A.弹力 B.磁力 C.摩擦力 D.万有引力 E.库仑力 教师：同学们观察下图，影响电荷间的相互作用的因素有哪些？相同的带电体在不同位置所受到的作用力不同，说明什么？学生回答：库仑力的大小与电荷