高中物理3-1库仑定律 电场强度
【知识要点提示】
1． 两种电荷：自然界中存在着两种电荷，它们分别为 和 。
（1） 负电荷是用 摩擦过的 上带的电荷； （2） 正电荷是用 摩擦过的 上带的电荷。 （3） 同种电荷相互 ，异种电荷相互 。 2．使物体带电方法有三种
（1） 摩擦起电：当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体
到另一个物体，于是原来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。这就是摩擦起电。
（2） 感应起电：指利用 使物体带电的过程。
（3） 接触带电：一个不带电的导体跟另一个带电的导体接触后分开，使不带电的导
体带上电荷的方式。
3．电荷量：电荷量是指 ，单位是 ，简称 ，符号是 。
（1） 元电荷：元电荷是指 的电荷量。用e 表示，e=1.60×10-19
C （2） 单位电荷：单位电荷是指 的电荷。
（3） 点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体 的
影响可忽略不计，可看成点电荷。点电荷是 ，实际不存在。
电荷量是 (填：连续变化、不能连续变化)的物理量。
（4） 电荷量是 (填：连续变化、不能连续变化)的物理量。
（5） 试探电荷：带电荷量很小的点电荷，将试探电荷放入电场中时，原来的电场不会
发生明显的变化
4．电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消失，只能从 转移到 ，
或者从 转移到 ；在转移过程中，电荷的总量保持不变。另一种表述：一个与外界没有 交换的系统，电荷的 总是 的。 5．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，与 成正比，
与 成反比，作用力的方向在 。
（2） 表达式：
（3） 适用条件： ， 的相互作用
（4） 静电力常量（k ）：它是由公式2
2
1r
Q Q k
F 中各物理量的单位决定的，在国际单位制中，k= ,单位为导出单位。
物理意义：静电力常量k 等于
（5） 在研究微观粒子间的相互作用时，由于微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因
此万有引力可以忽略
6．电场
（1） 电场：带电体周围存在的一种物质，是电荷间 的媒体，它是一种看不
见的 物质，它具有 和 。
（2） 电场最基本的性质是 。 （3） 电场力：放入电场中的电荷受到电场的力的作用，此力叫电场力。 7．电场强度（E ）
（1） 定义：放入电场中某点的电荷所受的 跟它的 的比值，叫电场
强度。用E 表示。
（2） 定义式：
（3） 单位：电场强度的单位为导出单位，为 ，符号为 。
（4） 矢量性：电场强度是矢量，方向与 ，
与 ，也可是该点的电场线的 。
（5） 物理意义：描述 的物理量，它所描述的是放入电场中的电荷所受 的
性质。 （6） 区别：q
F
E =
、2r Q k E = 、d U E =
①q
F
E =
是电场强度 ，适用于 ，取决于 的性质，与 和 无关。 ②2r
Q
k
E =是 点电荷所形成电场的场强决定式，E 由 和 决定，与是否有 无关。 ③d
U
E =
是场强与电势差的关系式，只适用于 ，注意式中d 为两点间 的距离。
8．电场线
（1） 定义：在电场中画出的一系列从 到 的曲线，曲线上每一点
的切线方向都跟 一致，此曲线叫电场线。
（2） 性质：
① 电场线是为了形象地描述 而假想的、实际不存在的 ； ② 电场线从 或无限远出发，终止于无限远或 ，是不闭合曲线； ③ 电场线在电场中 （填：相交、不相交），是因为在电场中任意一点的电场
强度不可能有两个方向；
④ 电场线的疏密表示 ，某点的切线方向表示该点的 ，它不表
示电荷在电场中的运动轨迹。 例1、有三个完全相同的金属小球A 、B 、C ，其中A 、B 分别带＋14Q 和－Q 的电量，C 不带电，A 、B 球心间的距离为r （远大于球的直径），相互吸引力为F 。现让C 球先接触A 球后，再与B 球接触，当把C 球移开后，A 、B 两球的作用力的大小将变为__________F 。 例2、真空中的两个点电荷A 、B 相距20cm ，A 带正电Q A =4.0×10－10
C ，已知A 对B 的吸引力
F=5.4×10－8
N ，则B 在A 处产生的场强大小为______V/m ，方向_________；A 在B 处产生的场强大小是______V/m ，方向是_________.
例3、如图所示，真空中有两个点电荷Q 1=Q 2=3.0×10－8
C ，它们相距0.1m ，求与它们的距离都为0.1m 的A 点的场强.
例4、如图所示：q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距为l1，q2与q3之间的距为l2，且每个电荷都处于平衡状态。
(1)如q2为正电荷，则q1为______电荷，q3为______电荷。
(2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比是：______︰______︰______
例5、图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点电荷+q、+q、－q，求该三角形中心O点处的场强大小和方向。
【巩固练习】
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，A、B一定带异种电荷
B．接触前，A、B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
2．如图2所示，
图2
在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是( )
A．两端的感应电荷越来越多
B．两端的感应电荷是同种电荷
C ．两端的感应电荷是异种电荷
D ．两端的感应电荷电荷量相等 3．如图2所示，
图2
在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )
A ．速度变大，加速度变大
B ．速度变小，加速度变小
C ．速度变大，加速度变小
D ．速度变小，加速度变大 4．如图3所示，
图3
两个带电金属小球中心距离为r ，所带电荷量相等为Q ，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F 的说法正确的是( )
A ．若是同种电荷，F r 2 B ．若是异种电荷，F >k Q 2 r 2 C ．若是同种电荷，F >k Q 2 r 2 D ．不论是何种电荷，F ＝k Q 2 r 2 5．如图4所示 图4 是在一个电场中的a 、b 、c 、d 四个点分别引入试探电荷时，电荷所受的静电力F 跟引入的电荷的电荷量之间的函数关系，下列说法正确的是( ) A ．这个电场是匀强电场 B ．这四点的电场强度大小关系是E d >E b >E a >E c C ．这四点的场强大小关系是E b >E a >E c >E d D ．无法比较 E 值大小 §1、1 库仑定律和电场强度 1．1．1、电荷守恒定律 大量实验证明：电荷既不能创造，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，正负电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变。这个定律为电荷守恒定律，它是物理学的重要定律之一。 我们熟知的摩擦起电就是电荷在不同物体间的转移，静电感应现象是电荷在同一物体上、不同部位间的转移。此外，液体和气体的电离以及电中和等实验现象都遵循电荷守恒定律。 1．1．2、库仑定律 真空中，两个静止的点电荷1q 和2q 之间的相互作用力的大小和两点电荷电量的乘积成正比，和它们之间距离r 的平方成反比；作用力的方向沿它们的连线，同号相斥，异号相吸 2 21r q q k F = 式中k 是比例常数，依赖于各量所用的单位，在国际单位制（SI ）中的数值为： 2 29/109C m N k ??=（常将k 写成 41πε = k 的形式，0ε是真空介电常数， 2 2 12 0/10 85.8m N C ??=-ε） 库仑定律成立的条件，归纳起来有三条：（1）电荷是点电荷；（2）两点电荷是静止或相对静止的；（3）只适用真空。 条件（1）很容易理解，但我们可以把任何连续分布的电荷看成无限多个电荷元（可视作点电荷）的集合，再利用叠加原理，求得非点电荷情况下，库仑力的大小。由于库仑定律给出的是一种静电场分布，因此在应用库仑定律时，可以把条件（2）放宽到静止源电荷对运动电荷的作用，但不能推广到运动源电荷对静止电荷的作用，因为有推迟效应。关于条件（3），其实库仑定律不仅适用于真空，也适用于导体和介质。当空间有了导体或介质时，无非是出现一些新电荷——感应电荷和极化电荷，此时必须考虑它们对源电场的影响，但它们也遵循库仑定律。 1．1．3、电场强度 电场的客观存在可由电场对处于其中的任意电荷的作用力来体现，为了从力的角度来 高一物理库仑定律练习题 一、电荷守恒定律和库仑定律 1.电荷的多少叫做 ，单位是库仑，符号是C 。所有带电体的带电量都是电荷量e= 的整数倍，电荷量e 称为 。 2.点电荷是一种 模型，当带电体本身 和 对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。 3.使物体带电有方法：_____起电、_____起电、_____起电，其实质都是_______的转移。 4.电荷既不能 ，也不能 ，只能从一个物体 到另一个物体，或从物体的 转移到 ，在转移的过程中，电荷的总量 ，这就是电荷守恒定律。 5．真空中两个 之间的相互作用力F 的大小，跟它们的电荷量Q 1、Q 2的乘积成 ，跟它们的距离r 的 成反比，作用力的方向沿着它们的 。公式F= 其中静电力常量k ,适用范围： 。 1.一个点电荷对放在相距10cm 处的另一个点电荷的静电力为F ，如果两个点电荷之间的距离减少到5cm ，此时它们之间的静电力为（ ） A ．2F B ．4F C ．F/2 D ．F/4 2．如图所示三个点电荷q 1、q 2、q 3固定在一直线上，q 2与q 3距离为q 1与q 2距离的2 倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比为（ ） A ．―9:4:―36 B ．9:4:36 C ．―3:2:―6 D ．3:2:6 3．取一对用绝缘支柱支持的金属导体A 和B ，使它们彼此接触，起初它们不带电，现 在把带正电荷的球C 移近导体A ，如图，用手触摸一下A ，放开手，再移去C ，再把A 和B 分开，此时A 和B 上带电情况是（ ） A ．A 和 B 都带负电 B ．A 和B 不带电 C ．A 带负电，B 不带电 D ．A 和B 都带正电 4．图中A 、B 是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球C ．在下列情况中，判断 A 、 B 两球的带电情况： （1）A 、B 接触后分开，再移去C ，则A________，B______； （2）A 、B 接触，用手指瞬间接触B 后再移去C ，则A________，B_______； （3）A 、B 接触，用手指接触A ，先移去C 后再移去手指，则A_______，B_______ 5.中子内有一个电荷量为e 32+的上夸克和两个电荷量为e 3 1-的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径 为r 的同一圆周上，如图1所示。图2给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是 6.两个点电荷，电量分别是q 1=4×10－9C 和q 2=－9×10－9Ｃ，两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上， 要使一个点电荷放在某点恰好能静止不动，求这点的位置. 7.如图所示，在真空中同一条直线上的A 、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和-Q 的点电荷。①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？ 第七讲 库仑定律与电场强度 一.电荷、电荷守恒定律 元电荷：电荷量的电荷，叫元电荷。任意带电体的电荷量都是元电荷电荷量的整数倍。 电荷守恒定律： 二．库仑定律 1.内容：在真空中静止的两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在他们的连线上。 2.公式： 3.适用条件：①真空中<空气中也近似成立），②点电荷。 4.点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状对相互作用力的影响可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。三．库仑定律的应用 1.库仑电荷分配法：两个完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和在平均分配。 2.自由点电荷共线平衡问题 即共线平衡的三个自由电荷，电性是“两侧同，中间异”，电量是“夹小”—指中间电荷电量最小，“靠小”—指中间电荷靠近电量较小的电荷。 3.三自由点电荷共线不平衡<具有共同的加速度）问题 练习 1.关于点电荷，下列说法中正确的是(> A .只有体积很小的带电体才能看成是点电荷 B .体积较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形状对它们之间的相互作用的影响可忽略时，这两个带电体均可看成点电荷 D .当带电体带电量很少时，可看成点电荷 2．两个分别带有电荷量Q -和+3Q 的相同金属小球<均可视为点电荷），固定在相距为r 的两处，它们间库仑力的大小为F 。两小球相互接触后将其固定距离变为2r ，则两球间库仑力的大小为<）A ．112F B ．34F C ．43F D ．12F 3.有两个点电荷所带电量的绝对值均为Q ，从其中一个电荷上取下△Q 的电量，并加在另一个电荷上，那么它们之间的相互作用力与原来相比(>A .一定变大B .一定变小 C .保持小变 D .因为两电荷电性不确定，无法判断 4.<2018普陀一模）如图，在水平面上A 、B 、C 三点固定着三个电荷量 C 1060.119-?=e 叫静电力常量）式中,/100.9(229221C m N k r Q Q k F ??= = 库仑定律 电场力的性质 一、库仑定律 电荷守恒定律 1．点电荷 有一定的电荷量，忽略形状和大小的一种理想化模型． 2．电荷守恒定律 (1)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电． (2)带电实质：物体带电的实质是得失电子． (3)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它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，电荷的总量保持不变． 3．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，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． (2)表达式：F ＝k q 1q 2 r 2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫做静电力常量． (3)适用条件：①真空中；②静止；③点电荷． [深度思考] 计算两个带电小球之间的库仑力时，公式中的r 一定是指两个球心之间的距离吗？为什么？ 答案 不一定．当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小时，两球不能看做点电荷，这时公式中的r 大于(带同种电荷)或小于(带异种电荷)两个球心之间的距离． 二、电场、电场强度 1．电场 (1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质． (2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用． 2．电场强度 (1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值． (2)定义式：E ＝F q ，q 为试探电荷． (3)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向． 3．场强公式的比较 4．电场的叠加 (1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和． (2)运算法则：平行四边形定则． 5．等量同种和异种点电荷的电场强度的比较 连线上O点场强最小，指 1．定义 为了形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱． 2．电场线的三个特点 (1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远或负电荷处； (2)电场线在电场中不相交； (3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏． 1.如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A 库仑定律、电场强度 － 选择题 如图，真空中，点电荷q 在场点P 处的电场强度可表示为2 014r q E e r πε= ， 其中r 是q 与P 之间的距离，r e 是单位矢量。r e 的方向是 ()A 总是由P 指向q ； ()B 总是由q 指向P ； ()C q 是正电荷时，由q 指向P ； ()D q 是负电荷时，由q 指向 P 。 〔 〕 答案：()B 根据场强定义式0 q F E =，下列说法中正确的是： ()A 电场中某点处的电场强度就是该处单位正电荷所受的力； ()B 从定义式中明显看出，场强反比于单位正电荷； ()C 做定义式时0q 必须是正电荷； ()D E 的方向可能与F 的方向相反。 〔 〕 答案：()A 一均匀带电球面，电荷面密度为σ，球面内电场强度处处为零，球面上面元d S 的一个带电量为σd S 的电荷元，在球面内各点产生的电场强度 ()A 处处为零 ()B 不一定都为零 ()C 处处不为零 ()D 无法判定 〔 〕 答案：()C 空间某处附近的正电荷越多，那么有： ()A 位于该处的点电荷所受的力越大；()B 该处的电场强度越大； ()C 该处的电场强度不可能为零； ()D 以上说法都不正确； 〔 〕 答案：()D 库仑定律的适用范围是 ()A 真空中两个带电球体间的相互作用； ()B 真空中任意带电体间的相互作用； ()C 真空中两个正点电荷间的相互作用； ()D 真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离。 〔 〕 答案：()D 在等量同种点电荷连线的中垂线上有A 、B 两点,如图所示，下列结论正确的是 ()A A B E E <，方向相同； ()B A E 不可能等于B E ,但方向相同； ()C A E 和B E 大小可能相等，方向相同； ()D A E 和B E 大小可能相等，方向不相同。 〔 〕 答案：()C 电荷之比为1:3:5的三个带同号电荷的小球A 、B 、C ，保持在一条直线上，相互间距离比小球直径 q P 库仑定律 电场强度 1．共点力的平衡条件：物体不受力或所受外力的合力为零． 2．在某力作用下几个物体运动的加速度相同时，常用整体法求加速度，隔离法求相互作用力． 3．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的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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． (2)公式：F ＝kq 1q 2 r 2 ，适用条件：①真空中；②点电荷． 4．电场强度 (1)定义式：E ＝F q ，适用于任何电场，是矢量，单位：N/C 或V/m. (2)点电荷的场强：E ＝kQ r 2，适用于计算真空中的点电荷产生的电场． (3)规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向．电场中某一点的电场强度E 与试探电荷q 无关，由场源电荷(原电场)和该点在电场中的位置决定． 5．场强叠加原理和应用 (1)当空间有几个点电荷同时存在时，它们的电场就互相叠加，形成合电场，这时某点的场强就是各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和． (2)场强是矢量，遵守矢量合成的平行四边形定则． 一、场强公式E ＝F q 与E ＝k Q r 2的比较 电场强度是由电场本身决定的，E ＝F q 是利用比值定义的电场强度的定义式，q 是试探电荷，E 的大小与q 无关．E ＝k Q r 2是点电荷电场强度的决定式，Q 为场源电荷的电荷量，E 的大小与Q 有关． 例1 关于电场强度E ，下列说法正确的是( ) A ．由E ＝F q 知，若q 减半，则该处电场强度为原来的2倍 B ．由E ＝k Q r 2知，E 与Q 成正比，而与r 2成反比 C ．由E ＝k Q r 2知，在以Q 为球心，以r 为半径的球面上，各处场强均相同 D ．电场中某点的场强方向就是该点正电荷受到的静电力的方向 解析 E ＝F q 为场强定义式，电场中某点的场强E 只由电场本身决定，与试探电荷无关，A 错误；E ＝k Q r 2是点电荷Q 产生的电场的场强决定式，故可见E 与Q 成正比，与r 2 成反比，B 正 确；因场强为矢量，E 相同，意味着大小、方向都相同，而在以场源点电荷为球心的球面上各处E 的方向不同，故C 错误；电场中某点的场强方向与正电荷在该点所受静电力的方向相 同，故D 正确． 答案 BD 二、两个等量点电荷周围的电场 解决这类题目的关键是熟记等量异种点电荷、等量同种点电荷周围电场线的分布情况，依据电场线的分布分析电场强度的变化，再结合牛顿第二定律和运动学公式分析加速度和速度的变化． 例2 两个带等量正电荷的点电荷，O 点为两电荷连线的中点，a 点在连线的中垂线上，若在a 点由静止释放一个电子，如图1所示，关于电子的运动，下列说法正确的是( ) 单元八 库仑定律 电场 电场强度 1 一 选择题 01. 下列几种说法中哪一个是正确的? 【 C 】 (A) 电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向； (B) 在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同； (C) 场强方向可由F E q = 定义给出，其中q 为试验电荷的电量，q 可正、可负，F 为试验电荷 所受的电场力； (D) 以上说法都不正确。 02. 一带电体可作为点电荷处理的条件是 【 C 】 (A) 电荷必须呈球形分布； (B) 带电体的线度很小； (C) 带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计； (D) 电量很小。 03. 如图所示, 在坐标原点放一正电荷Q ，它在P 点 (1,0x y =+=) 产生的电场强度为E ，现在，另外有一个负电荷2Q -，试问应将它放在什么位置才能使P 点的电场强度等于零? 【 C 】 (A) x 轴上1x >； (B) x 轴上01x <<； (C) x 轴上0x <； (D) y 轴上0y >； (E) y 轴上0y <。 04. 在一个带有正电荷的均匀带电球面外，放置一个电偶极子，其电矩p 的方向如图所示。当释放 后，该电偶极子的运动主要是： 【 D 】 (A) 沿逆时针方向旋转，直至电矩p 沿径向指向球面而停止； (B) 沿顺时针方向旋转，直至电矩p 沿径向朝外而停止； (C) 沿顺时针方向旋转至电矩p 沿径向朝外，同时沿电力线方向远离球面移动； 选择题_03图示 选择题_04图示 选择题_05图示 (D) 沿顺时针方向旋转至电矩p 沿径向朝外，同时逆电力线方向向着球面移动。 05. 如图所示为一沿x 轴放置的“无限长”分段均匀带电直线，电荷线密度分别为(0)x λ+<和 (0)x λ->则Oxy 坐标平面上点(0,)a 处的场强E 为 【 B 】 (A) 0； (B) 02i a λπε ； (C) 04i a λπε ； (D) 0()4i j a λπε+ 。 二 填空题 06. 带有N 个电子的一个油滴，其质量为m ，电子的电量的大小为e ，在重力场中由静止开始下落(重力加速度为g )，下落中穿越一均匀电场区域，欲使油滴在该区域中匀速下落，则电场的方向为向下，大小为 mg Ne 。 07. 如图所示的曲线表示一种球对称性电场的场强大小E 的分布，r 表示离对称中心的距离。这是由半径为R 均匀带电为q +的球体产生的电场。 08. 一半径为R 的带有一缺口的细圆环，缺口长度为d ()d R <<环上均匀带有正电，电荷为q ，如图所示。则圆心O 处的场强大小2 3 08qd E R πε= 。 09. 某区域的电场线如图所示，把一个带负电的点电荷q 放在点A 或B 时，在A 点受的电场力大 10. 电偶极子的电偶极矩是一个矢量，它的大小是ql (其中l 是正负电荷之间的距离)，它的方向是由 负电荷指向正电荷 。 三 判断题 11. 若将放在电场中某点的试探电荷q 改为q -，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反 。 【 错 】 12. 静电场中的电场线不会相交，不会形成闭合线。 【 对 】 四 计算题 13. 两个电量分别为71210q C -=+?和72210q C -=-?的点电荷，相距0.3m ，求距1q 为0.4m 、距2q 为0.5m 处P 点电场强度。 填空题_07图示 填空题_08图示 填空题_09图示 库仑定律 【教学结构】 本章教材的特点：[: ⒈教材内容比较抽象，学生接受、理解比较困难。 ⒉物理概念，物理规律多，关系复杂，学生很难掌握知识的内在联系，形成知识系统。 ⒊与力学、运动学知识联系多，对学生基础知识要求高。 一、正、负电荷，电荷守恒 ⒈同性电荷互相推斥，异性电荷互相吸引。 ⒉中和：等量异种电荷相互抵消的现象。 ⒊物体带电：使物体中的正负电荷分开过程。（不带电物体，正负电荷等量） 带正电：物体失去一些电子带正电。] 带负电：物体得到一些电子带负电。 ⒋电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另 一部分。 二、库仑定律，本章教材重点内容之一。 ⒈实验：学生动手做摩擦起电实验；演示实验：同性电荷相推斥，异性电荷相吸引。（注意学生的感性知识） ⒉F K Q Q r =12 2 (1)库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。点电荷：带电体大小和它们之间的距离相比可以忽略。理解为带电体只为一点，电荷集中于该点，r即为两个带电体之间距离。当带电体大小与它们距离相比不可忽略时，电荷不能视为集中一点，r不能确定，不适用库仑定律。 (2)K：静电力恒量。重要的物理常数K=9.0×109Nm2/C2，其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N、Q：C、r：m。 (3)关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向即可。 (4)库仑力也称为静电力，它具有力的共性。它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。 (5) F K Q Q r =12 2 ,F是Q1与Q2之间的相互作用力，F是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大小，是一 对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解为Q1≠Q2，受的力也不等。【解题点要】 库仑定律 教学目标 （一）知识与技能 1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量． 2．会用库仑定律的公式进行有关的计算． 3．知道库仑扭秤的实验原理． （二）过程与方法 通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律 （三）情感态度与价值观 培养学生的观察和探索能力 重点：掌握库仑定律 难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算 教具：库仑扭秤(模型或挂图)． 教学过程：（一）复习上课时相关知识 （二）新课教学【板书】----第2节、库仑定律 提出问题：电荷之间的相互作用力跟什么因素有关？ 【演示】：带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向．使同学通过观察分析出结论(参见课本图1.2－1)． 【板书】：1、影响两电荷之间相互作用力的因素：1．距离．2．电量． 2、库仑定律 内容表述：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比．作用力的方向在两个点电荷的连线上 公式：22 1r q q k F 静电力常量k = 9.0×109N ·m2/C2 适用条件：真空中，点电荷——理想化模型 【介绍】：（1）．关于“点电荷”，应让学生理解这是相对而言的，只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷．严格地说点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的．这里可以引导学生回顾力学中的质点的概念．容易出现的错误是：只要体积小就能当点电荷，这一点在教学中应结合实例予以纠正． （2）．要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体介质，对其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释，只能简单地指出：为了排除其他介质的影响，将实验和定律约束在真空的条件下． 扩展：任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的．任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律．用矢量求和法求合力． 利用微积分计算得：带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷． 静电力同样具有力的共性，遵循牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则． 【板书】：3、库仑扭秤实验（1785年，法国物理学家．库仑） 【演示】：库仑扭秤(模型或挂图)介绍：物理简史及库仑的实验技巧． 实验技巧：（1）．小量放大．（2）．电量的确定． 【例题1】：试比较电子和质子间的静电引力和万有引力．已知电子的质量m1=9.10×10-31kg ，质子的质量m2=1.67×10-27kg ．电子和质子的电荷量都是 1.60×10-19C ． 分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解． 解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是 高二物理《电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度》周练考试 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 高二物理《电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度》 周练试卷 一、单项选择题：本题共7小题，每小题3分，共21分。每小题只有一个选项符合题意。 1、毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为：（） A、毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上 B、毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上 C、橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上 D、橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上 2、关于静电力和电场强度，下列说法正确的是（） A、电场强度的方向总是跟静电力的方向一致 B、电场强度的大小总是跟静电力的大小成正比 C、正电荷受到静电力的方向跟电场强度的方向一致 D、电荷在某点受到的静电力越大，该点的电场强度越大 3、如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a 和c带正电，b带负电，a所带电量的大小比b的小，已知c受到a 和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条表示，它应是 （） A、F1 B、F2 C、F3 D、F4 4、如图所示，A、B两个点电荷的电荷量分别为+Q和+q，放在光滑的 绝缘水平面上，A、B之间用绝缘的轻弹簧连接，当平衡时，弹簧的伸长量为x0，若弹簧发生的均是弹性形变，则（） A、保持Q不变，将变为2q，平衡时弹簧的伸长量等于2x 0 B、保持q不变，将Q变为2Q，平衡时弹簧的伸长量小于2x0 C、保持Q不变，将q变为-q，平衡时弹簧的缩短量等于x0 D、保持q不变，将Q变为-Q，平衡时弹簧的缩短量小于x0 5、四种电场的电场线如图所示．一正电荷q仅在电场力作用下由M点向N点作加速运动，且加速度越来越大．则该电荷所在的电场是图中的（） 6、电荷量为q正点电荷以一定的初速射入某电场，运动中不计重力，则（） A、点电荷的运动轨迹必与电场线重合 B、若电场线是直线，则电荷运动轨迹和电场线重合 C、电场线某点的切线方向和该点速度方向相同 D、电场线某点的切线方向和电荷在某点的加速度方向相同 高二物理《电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度》 周练试卷 一、单项选择题：本题共7小题，每小题3分，共21分。每小题只有一个选项符合题意。 1、毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为：（） A、毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上 B、毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上 C、橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上 D、橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上 2、关于静电力和电场强度，下列说确的是（） A、电场强度的方向总是跟静电力的方向一致 B、电场强度的大小总是跟静电力的大小成正比 C、正电荷受到静电力的方向跟电场强度的方向一致 D、电荷在某点受到的静电力越大，该点的电场强度越大 3、如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a 和c带正电，b带负电，a所带电量的大小比b的小，已知c受到a 和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条表示，它应是 （） A、F1 B、F2 C、F3 D、F4 4、如图所示，A、B两个点电荷的电荷量分别为+Q和+q，放在光滑的 绝缘水平面上，A、B之间用绝缘的轻弹簧连接，当平衡时，弹簧的伸长量为x0，若弹簧发生的均是弹性形变，则（） A、保持Q不变，将变为2q，平衡时弹簧的伸长量等于2x 0 B、保持q不变，将Q变为2Q，平衡时弹簧的伸长量小于2x0 C、保持Q不变，将q变为-q，平衡时弹簧的缩短量等于x0 D、保持q不变，将Q变为-Q，平衡时弹簧的缩短量小于x0 5、四种电场的电场线如图所示．一正电荷q仅在电场力作用下由M点向N点作加速运动，且加速度越来越大．则该电荷所在的电场是图中的（） 6、电荷量为q正点电荷以一定的初速射入某电场，运动中不计重力，则（） A、点电荷的运动轨迹必与电场线重合 B、若电场线是直线，则电荷运动轨迹和电场线重合 C、电场线某点的切线方向和该点速度方向相同 电流 2．1 ．1．电流、电流强度、电流密度 导体处于静电平衡时，导体内部场强处处为零。如果导体内部场强不为零，带电粒子在电场力作用下发生定向移动，形成了电流。形成电流条件是：存在自由电荷和导体两端有电势差（即导体中存在电场）。自由电荷在不同种类导体内部是不同的，金属导体中自由电荷是电子；酸、碱、盐在水溶液中是正离子和负离子；在导电气体中是正离子、负离子和电子。 电流强度是描述电流强弱的物理量，单位时间通过导体横截面的电量叫做电流强度。用定义式表示为 I/ = q t 电流强度是标量。但电流具有方向性，规定正电荷定向移动方向为电流方向。在金属导体中电流强度的表达式是 I= nevS n是金属导体中自由电子密度，e是电子电量，v是电子定向移动平均速度，S是导体的横截面积。 在垂直于电流方向上，单位面积内电流强度叫做电流密度，表示为 = j/ I S 金属导体中，电流密度为 j= nev 电流密度j是矢量，其方向与电流方向一致。 2．1 ．2、电阻定律 导体的电阻为 S L S L R σρ= =/ 式中ρ、σ称为导体电阻率、电导率? ?? ? ? =σρ1，由导体的性质决定。 实验表明，多数材料的电阻率都随温度的升高而增大，在温度变化范围不大时，纯金属的电阻率与温度之间近似地有如下线性关系 ()t αρρ+=10 0ρ为0℃时电子率，ρ为t 时电阻率，α为电阻率的温度系数，多数纯金属 α值接近于3104-?℃ 1 -，而对半导体和绝缘体电阻率随温度 的升高而减小。某 些导体材料在温度接近某一临界温度时，其电阻率突减为零，这种现象叫超导现象。 超导材料除了具有零电阻特性外，还具有完全抗磁性，即超导体进入超导状态时，体内磁通量被排除在体外，可以用这样一个实验来形象地说明：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永磁铁，整个装置放入低温容器里，然后把温度降低到锡出 现超导电性的温度。这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，飘然升起与锡盘保持一定距离后，悬在空中不动了，如图2-2-1所示。这是由于超导体的完全抗磁性，使小磁铁的磁感线无法穿透超导体，磁场畸变产生一个向上的很大的排斥力，把磁铁托在空中，这就是磁悬浮的道理，这一特性启示了人们用超导材料制造磁悬浮列车。 超导现象是1911年荷兰物理学家昂尼斯首先发现的。他发现在K 2.4（8.268-℃），汞的电阻突然消失，并把这种“零”电阻特性称为“超导电性”。接着他又发现在K 3.7附近，铅也具有“超导性”。 1933 年，迈斯纳发现了超导的“完全抗磁性”，他证明处于磁场中的超导 N S 图2-2-1 对点电荷的理解 1．下列说法中正确的是( ) A ．点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是不存在的 B ．点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 C ．根据F ＝k r2Q1Q2可知，当r →0时，F →∞ D ．一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 答案 AD 解析 点电荷是一种理想模型，一个带电体能否看成点电荷不是看其大小，而是应具体问题具体分析，是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计．因此大的带电体一定不能看成点电荷和小的带电体一定能看成点电荷的说法都是错误的，所以本题A 、D 对． 库仑定律公式的理解和应用 2．两个相同的金属小球(可看作点电荷)，带有同种电荷，且电量之比为1∶7，在真空中相距为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是原来的( ) A ．7 B.73 C.79 D.716 答案 D 解析 若两球原来带电Q 和7Q ，接触分开后电量均为4Q ，根据库仑定律的公式F ＝ k r2q1q2， 它们间的库仑力可能是原来的716，故D 正确． 库仑力与力的平衡综合应用 3. 图124 两根光滑绝缘棒在同一竖直平面内，两棒与水平面间均成45°角，棒上各穿有一个质量为m 、带电荷量为Q 的相同小球，如图124所示．现两小球均处于静止状态， 求两球之间的距离L . 答案 mg kQ2 解析 对其中任意小球受力分析，受竖直向下的重力、垂直于棒的弹力、水平方向的库仑力， 三者的合力为零．库仑力F ＝k L2Q2，有平衡关系mg F ＝tan 45°，解之得L ＝mg kQ2. (时间：60分钟) 题组一 库仑定律的实验探究 图125 1．如图125所示，一带正电的物体位于M 处，用绝缘丝线系上带正电的小球，分别挂在P 1、P 2、P 3的位置，可观察到小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度不同．则下面关于此实验得出的结论中正确的是( ) A ．电荷之间作用力的大小与两电荷间的距离有关 B ．电荷之间作用力的大小与两电荷的性质有关 C ．电荷之间作用力的大小与两电荷所带的电量有关 D ．电荷之间作用力的大小与丝线的长度有关 答案 A 解析 在研究电荷之间作用力大小的决定因素时，采用控制变量的方法进行，如本实验，根据小球的摆角可以看出小球所受作用力逐渐减小，由于没有改变电性和电量，不能研究电荷之间作用力和电性、电量关系，故B 、C 、D 错误，A 正确． 图126 2．用控制变量法，可以研究影响电荷间相互作用力的因素．如图126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P 1、P 2、P 3等位置，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θ显示出来．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．则以下对该实验现象的判断正确的是( ) 磁场对载流导体的作用 3．3．1、安培力 一段通电直导线置于匀磁场中，通电导线长L ，电流强度为I ，磁场的磁感应强度为B ，电流I 和磁感强度B 间的夹角为θ，那么该导线受到的安培力为θsin ?=BIL F 电流方向与磁场方向平行时， 0=θ，或 180=θ，F=0，电流方向与磁场方向垂直时， 90=θ，安培力最大，F=BIL 。 安培力方向由左手定则判断，它一定垂直于B 、L 所决定的平面。 当一段导电导线是任意弯曲的曲线时，如图3-3-1所示可以用连接导线两端的直线段的长度l 作为弯曲导线的等效长度，那么弯曲导线缩手的安培力为 θsin BIL F = 3．3．2、安培的定义 如图3-3-2所示，两相距为a 的平行长直导线分别载有电流1I 和2I 。 载流导线1在导线2处所产生的磁感应强度为 a I B πμ21 021= ，方向如图示。 导线2上长为2L ?的线段所受的安培力为： 2sin 21222π B L I F ?=? = 2 2 1021222L a I I B L I ?= ?πμ 其方向在导线1、2所决定的平面内且垂直指向导线1，导线2单位长度上所受的力 Ｐ Ｂ 图3-3-1 图3-3-2 a I I L F πμ22 1022=?? 同理可证，导线λ上单位长度导线所受力也为a I I L F πμ22 101 1= ??。方向垂直指向2，两条导线间是吸引力。也可证明，若两导线内电流方向相反，则为排斥力。 国际单位制中，电流强度的单位安培规定为基本单位。安培的定义规定为：放在真空中的两条无限长直平行导线，通有相等的稳恒电流，当两导线相距1米，每一导线每米长度上受力为27 10-?牛顿时，各导线上的电流的电流强度为1安培。 3．3．3、安培力矩 如图3-3-3所示，设在磁感应强度为B 的均匀磁场中，有一刚性长方形平面载流线图，边长分别为L 1和L 2，电流强 度为I ，线框平面的法线n 与B 之间的夹角 为θ，则各边受力情况如下： 2BIL f ab = 方向指向读者 2BIL f cd = 方向背向读者 θ θπ cos )2 sin( 11BIL BIL f bc =-= 方向向下 θ θπ cos )2 sin( 11BIL BIL f da =+= 方向向上 bc f 和da f 大小相等，方向相反且在一条直线上，互相抵消。 图3-3-3 库仑定律 我们知道电荷同性相吸异性相吸后，很自然就会思考电荷之间的作用力由什么因素决定？对于这个问题科学家库仑通过实验得出了一条重要定律。库仑1736年出生于法国南部一个富豪之家，一生在科学领域、社会领域积极进取，都取得了很大的成就。下面我们一起来探讨带电体之间的作用力与哪些因素有关。 我们先想办法对这问题进行分析，可以用一绝缘绳把带电小球悬挂起来，另找一个可移动位置和改变电量的带电体，我们来看实验演示。 实验演示很清晰说明带电体之间的作用力与电量有关，与间距有关，随间距增大而减小；随带电量的增大而增大！ 接下来要定量地探究作用力与电量、间距的关系式怎么样？ 我们先来看库仑当年用的方法，先来看库仑扭秤的构造，库仑扭秤关键的构造为三金属小球和金属丝悬挂的玻璃横杆，二小球在玻璃杆二端，一个用于带电另一用于平衡；还有一小球可带后放置于固定位置。 我们来看实验是如何操作的，使相互靠近的二球带上等量同种电荷，在静电力作用下玻璃杆发生偏转，用力缓慢旋转与悬丝连在一起的旋钮使玻璃棒回到原来位置，根据旋钮上指针相对刻度盘转过的角度可以确定二电荷排斥力的大小.多次成倍地改变两小球的带电或间距，就可以总结出作用力与电量、作用力与间距的关系，从而得出作用力的与电量间距的关系式！ 用库仑扭秤法研究电荷之间的作用力需要知道金属悬丝扭力与扭转角之间的换算关系，比较复杂，有没有其它较简单方法来研究作用力与电量；作用力与间距之间的关系呢？我们来看这样一个装置，横杆可绕一轴无摩擦转动，杆的右端固定一个金属球，杆的左侧有一可移动的游码，以使杆可以保持水平，在横杆右端小球竖直上方放置一个能沿竖直滑轨移动的等大金属小球，两小球都不带电时杆左侧游码停在０刻度位置恰好能使横杆处于水平状态，二小球带上等量同种电荷时，相互排斥，横杆将向右倾斜，这时可以向左移动游码至合适位置使横杆重新水平静止。由杠杆平衡条件知横杆静止时游码的位置能表示带电小球之间的相互作用力。 我们分二步做这个实验。 第一步：让二小球带上等量同种电荷后，使可上下移动的小球置于５cm刻度处，移动游码设法使横杆水平，我们发现游码在３格刻度处横杆恰好水平静止，再把竖直滑道上小球移到２.５cm 刻度处，需再移动游码，我们发现移至12格刻度时横杆又水平静止，以上过程就能说明二带电小球距离变为２分之一时它们之间的作用力变为原来的４倍，可见作用力与间距的平方成反比！第二步：把滑道上小球固定在２.５cm刻度处，用一不带电的相同金属小球与滑道上带电小球接触，由电荷分布的对称性可知滑道上小球电量变为原来的二分之一，我们发现需要将游码移到６格刻度处使横杆水平静止！就是说滑道上小球电量减为一半时二 《库仑定律》教学设计 【教材分析】 库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，进而得出结论。库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点。展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。 教学重点：库仑定律及其理解与应用 教学难点：库仑定律的实验探究 【教学过程】 引入新课——引入实验——库伦实验——库伦定律——对定律的解释——比较库伦定律与万有引力的区别——拓展库仑力作用下力学问题的求解方法 一、通过实验探究电荷间作用力的决定因素 （一）定性实验探究： 探究一：影响电荷间相互作用力的因素 猜想：电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带电体的形状等。 如何做实验定性探究？ (1) 你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互作用力与可能因素的关系？ 学生：控制变量法。 (2) 请阅读教材，如果要比较这种作用力的大小可以通过什么方法直观的显示出来？ 学生：比较悬线偏角的大小 (3)实验前先思考:可用什么方法改变带电体的电荷量? 定性实验结论： 电量q一定，距离r越小，偏角越大，作用力F越大。 距离r一定，电量q增加，偏角变大，作用力F越大； 实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气 （二）定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律： 提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢? 根据我们的定性实验，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。这隐约使我们猜想，电荷之间的作用力是否与万有引力具有相似的形式呢？事实上，在很早以前，一些学者也是这样猜想的，卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的作用力。但是仅靠一些定性的实验，不能证明这样的结论。 而这一猜想被库伦所证实，库仑在探究三者之间的定量关系时，定量实验在当时遇到的三大困难： 库仑定律 【教材分析】 本节内容的核心是库仑定律，它是静电学的第一个实验定律，是学习电场强度的基础。本节的教学内容的主线有两条，第一条为知识层面上的，掌握真空中点电荷之间相互作用的规律即库仑定律；第二条为方法层面上的，即研究多个变量之间关系的方法，间接测量一些不易测量的物理量的方法，及研究物理问题的其他基本方法。 【学情分析】 两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、起电的知识，万有引力定律和卡文迪许扭秤实验这些内容学生都已学过，本节重点是做好定性实验，使学生清楚知道实验探究过程。【教学流程】 【教学目标】 一、知识与技能 1.了解定性实验探究与理论探究库伦定律建立的过程。 2.库伦定律的内容及公式及适用条件，掌握库仑定律。 二、过程与方法 1.通过定性实验,培养学生观察、总结的能力,了解库伦扭秤实验。 2.通过点电荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。 三、情感态度与价值观 1.培养与他人交流合作的能力，提高理论与实践相结合的意识。 2.了解人类对电荷间相互作用认识的历史过程,培养学生对科学的好奇心,体验探索自然规律的艰辛和喜悦。 【教学重点】 1．电荷间相互作用力与距离、电荷量的关系。 2．库仑定律的内容、适用条件及应用。 【教学难点】 真空中点电荷间作用力为一对相互作用力，遵从牛顿第三定律 【教学媒体】 1．J2367库仑扭秤(投影式)、感应起电机、通草球、绝缘细绳、铁架台、金属导电棒、库仑扭秤挂图等。 2．多媒体课件、实物投影仪、视频片断。 【教学方法】 探究、讲授、讨论、实验归纳 【教学过程】 一、复习提问，导入新课 从上节课我们学习到同种电荷相吸引，异种电荷相排斥，这种静电荷之间的相互作用叫做静电力。力有大小、方向和作用点三要素，我们今天就来具体学习一下静电力的特点。 二、新课教学 （一）师生活动：《三国志·吴书》中写道“琥珀不取腐芥”，意思是 腐烂潮湿的草不被琥珀吸引。但是，由于当时社会还没有对电力的需 库仑定律、电场强度及场强叠加原理 1、电量Q相同的四个点电荷置于正方形的四个顶点上，0点为正方形中心，欲使每个顶点的电荷所受电场力为零，则应在0点放置一个电量q＝－(1+2√2)Q/4 的点电荷。 2、在点电荷系的电场中，任一点的电场强度等于各点电荷单独在该点产生场强的矢量和，这称为电场强度叠加原理。 3、一点电荷电场中某点受到的电场力很大，则该点的电场强度E：( C ) (A)一定很大(B)一定很小(C)可能大也可能小 4、两个电量均为+q的点电荷相距为2a，0为其连线的中点，则在其中垂线上场强具有极大值的点与0点的距离为：( C) (A)±a/2 (B) ±√3a/3 (C) ±√2a/2 (D) ±√2a 5、真空中面积为S,间距d的两平行板S>>d2，均匀带等量异号电荷+q和—q,忽略边缘效应,则两板间相互作用力的大小是( C) (A) q2/(4πε0d2) (B) q2/(εo s) (C) q2/(2εo s) (D) q2/(2πε0d2) 6、有三个直径相同的金属小球，小球1和2带等量同号电荷，两者的距离远大于小球直径，相互作用力为F。小球3不带电，装有绝缘手柄。用小球3先和小球1碰一下，接着又和小球2碰一下，然后移去。则此时小球1和2之间的相互作用力为( D) (A)F/2 (B) F/4 (C)3F/4 (D)3F/8 7、如图所示，一均匀带电细棒弯成半径为R的半圆，已知 棒上的总电量为q ，求半圆圆心0 解：任取一段dl ，其电量为dq =λdl =λRd θ λ=q /πR , dE =dq /4πε0R 2 dE x = dE cos θ d E y =dE sin θ 由对称性可知 E y =0 E x =?-2 /2/ππdE x =q /2π2ε0R 2 E = E x = q/2π2ε0R 2, 场强方向为X 轴的正方向 8、内半径为R 1，外半径为R 2的环形薄板均匀带电，电荷面密度为σ，求：中垂线上任一P 点的场强及环心处0点的场强。 解： 利用圆环在其轴线上任一点产生场强的结果 2 /3220)(4R x Qx E +=πε 任取半径为r ,宽为dr 的圆环,其电量 = σds = 2πr σdr 2 /3220)(4r x x d q dE +=πε )1 1(22 2 221 202 1 R x R x εx σdE E R R +- += =? 在圆心处的场强为 E 0=0 q1.1库仑定律和电场强度
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