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小学探究教案

发表时间:2020-11-13

探究静电力。

做好教案课件是老师上好课的前提,是时候写教案课件了。我们制定教案课件工作计划,才能更好地安排接下来的工作!有没有好的范文是适合教案课件?下面是由小编为大家整理的“探究静电力”,欢迎您参考,希望对您有所助益!

第一章电场
学案2探究静电力
一、点电荷
1.点电荷:本身的________比起它到其他带电体的距离__________的带电体和力学中的________模型一样,是一种科学的抽象,是一种理想化的物理模型.
2.理想模型方法:是物理学常用的研究方法.当________受多个因素影响时,在一定条件下人们可以抓住________因素,忽略__________因素,将其抽象为理想模型.
二、库仑定律
1.(1)探究电荷相互间作用力的大小跟距离的关系:保持电荷的电荷量不变,距离增大时,作用力______;距离减小时,作用力________.
(2)探究电荷间相互作用力的大小跟电荷量的关系:保持两个电荷之间的距离不变,电荷量增大时,作用力________;电荷量减小时,作用力________.
2.库仑定律:在真空中两个点电荷之间的作用力跟它们电荷量的乘积成________,跟它们间的距离的二次方成________,作用力的方向在它们的________,同种电荷相互______,异种电荷相互______.其表达式F=________,式中k叫做静电力常量,k的数值是__________.
3.静电力:______间的相互作用力,也叫______.
答案一、1.大小小得多质点
2.研究对象主要次要
二、1.(1)减小增大(2)增大减小
2.正比反比连线上排斥吸引kq1q2r29.0×109Nm2/C2
3.电荷库仑力
一、点电荷
[问题情境]
1.点电荷是不是指带电荷量很小的带电体?是不是体积很小的带电体都可看做点电荷?
2.点电荷与元点荷一样吗?
3.什么叫理想模型方法?我们学过哪些理想化物理模型?
答案1.不是:一个物体能否被看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状而定.
2.(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值,是最小的电荷量.(2)点电荷是不考虑带电体的大小和形状的理想化的带电体,其带电荷量可以很大也可以很小,但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍.
3.当研究对象受多个因素影响时,在一定条件下人们可以抓住主要因素,忽略次要因素,而将研究对象抽象为理想模型.学过的理想化模型有点电荷和质点.
要点提练1.点电荷是只有电荷量,没有________和________的理想化模型.
2.带电体看成点电荷的条件:当带电体间的______比它们自身的大小大得多,以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看做点电荷.
答案1.大小形状2.距离
二、库仑定律
[问题情境]将两个气球充气后挂起来,让它们碰在一起(图甲).用毛织品分别摩擦两个气球相接触的部分(图乙).放开气球后,你观察到什么现象?你能解释这个现象吗?你能得到气球间相互作用的规律与哪些因素有关吗?
图1
1.通过课本实验我们得到了怎样的结论?
2.实验中采用了什么方法?
3.什么是库仑力?其大小如何确定?方向又如何确定?
4.库仑定律及表达式与哪个定律相似?
答案1.实验表明,影响的因素有两电荷的电荷量及它们间的距离.(1)两电荷的电荷量:电荷间相互作用力随电荷量的增大而增大.(2)两电荷间的距离:电荷间相互作用力随电荷间距离的增大而减小.
2.采用了控制变量法.
3.电荷间的相互作用力叫做静电力,又叫库仑力;其大小由公式F=kq1q2r2计算;其方向根据同种电荷相斥,异种电荷相吸的原理,在二者连线上确定.
4.与万有引力定律的表达式相似.
[要点提炼]
1.库仑定律:在真空中两个点电荷之间的作用力,跟它们的____________成正比,跟它们间的________的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
2.库仑定律的适用条件是:(1)__________;(2)__________.
3.库仑定律的公式为F=____________.
答案1.电荷量的乘积距离
2.真空中点电荷3.kq1q2r2
[问题延伸]
有人根据F=kq1q2r2推出当r→0时,F→∞,正确吗??
答案从数学角度分析似乎正确,但从物理意义上分析却是错误的,因为当r→0时,两带电体已不能看做点电荷,库仑定律不再适用了.
例1两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2,当两球心相距3R时,相互作用的静电力大小为()
A.F=kq1q23R2B.F>kq1q23R2
C.F<kq1q23R2D.无法确定
解析因为两球心距离不比球的半径大很多,所以两带电球不能看做点电荷,必须考虑电荷在球上的实际分布.当q1、q2是同种电荷时,相互排斥,分布于最远的两侧,电荷中心距离大于3R;当q1、q2是异种电荷时,相互吸引,分布于最近的一侧,电荷中心距离小于3R,如图所示.所以静电力可能小于kq1q23R2,也可能大于kq1q23R2,D正确.
答案D
变式训练1下列关于点电荷的说法正确的是()
A.点电荷可以是带电荷量很多的带电体
B.带电体体积很大时不能看成点电荷
C.点电荷的带电荷量可能是2.56×10-20C
D.一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定
答案AD
解析一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状及带电荷量的多少来判断,因此A、D正确,B错误.因为任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,所以C错误.故正确选项为A、D.
例2有三个完全一样的球A、B、C,A球带电荷量为7Q,B球带电荷量为-Q,C球不带电,将A、B两球固定,然后让C球先跟A球接触,再跟B球接触,最后移去C球,则A、B两球间的作用力变为原来的多少?
思路点拨求解此题应把握以下三点:(1)先据库仑定律写出原来A、B间库仑力的表达式.(2)据电荷均分原理确定接触后A、B的带电荷量.(3)再据库仑定律写出现在A、B间的库仑力.
解析设A、B两球间的距离为r,由库仑定律知,开始时A、B两球之间的作用力为F=k7Q×Qr2
当A、C两球接触时,据电荷均分原理可知,两球均带电72Q;当B、C两球接触时,两球均带电12(72Q-Q)=54Q.故后来A、B两球之间的作用力F′=k72Q×54Qr2=58F.
答案58
变式训练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r2,则两球间库仑力的大小为()
A.112FB.34FC.43FD.12F
答案C
解析两金属球间原来的库仑力F=kQ3Qr2=k3Q2r2,两球接触后各带相同电荷量Q′=-Q+3Q2=Q,又因它们的距离变为r2,所以此时它们间的库仑力F′=kQQr22=k4Q2r2=43F,故C项正确.
例3两个正电荷q1和q2的电荷量都是3C,静止于真空中的A、B两点,相距r=2m.
(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.
(2)在它们连线上A点左侧P点,AP=1m,放置负电荷q3,q3=-1C,求q3所受的静电力.
思路点拨解答本题时,可按以下思路分析:(1)q1对Q的库仑力;(2)q2对Q的库仑力;(3)库仑力的合力.
解析(1)依据库仑定律知道q1、q2对Q的库仑力大小相等,方向相反,故合力为零.
(2)如图,q3受q1的引力F31,受q2的引力F32,方向向右,合力为F3=F31+F32=kq1q3r2PA+kq2q3r2BP=3×1010N.
答案(1)零(2)3×1010N,方向向右
变式训练3如图2所示,两个点电荷,电荷量分别为q1=4×10-9C和q2=-9×10-9C,两者固定于相距20cm的a、b两点上,有一个点电荷q放在a、b所在直线上且静止不动,该点电荷所处的位置是()
图2
A.距a点外侧40cm处B.距a点内侧8cm处
C.距b点外侧20cm处D.无法确定
答案A
解析此电荷电性不确定,根据平衡条件,它应在q1点电荷的外侧,设距q1距离为x,由kq1qx2=kq2qx+202,将数据代入,解得x=40cm,故A项正确.
【即学即练】
1.下列关于点电荷的说法中,正确的是()
A.体积大的带电体一定不是点电荷
B.当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看做点电荷
C.点电荷就是体积足够小的电荷
D.点电荷是电荷量和体积都很小的带电体
答案B
解析带电体能否看成点电荷,不能以体积大小、电荷量多少而论,故A、C、D错.一个带电体能否看成点电荷,要依具体情况而定,只要在测量精度要求的范围内,带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略,即可视为点电荷.故B正确.
2.关于库仑定律,以下说法中正确的是()
A.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的带电体
B.库仑定律是实验定律
C.库仑定律仅适用于静止电荷间的相互作用
D.根据库仑定律,当两个点电荷间的距离趋近于零时,则库仑力趋近于无穷大
答案B
解析一个带电体能否看做点电荷不以它的体积大小来确定,体积小的带电体不一定能视为点电荷,A错.库仑定律是在大量的实验探究基础上总结出来的,B对.库仑定律适用于真空中的点电荷,电荷间的库仑力与电荷的运动状态无关,C错.当两带电体很近时,它们已不能看做是点电荷,库仑定律不再适用,不能再用kq1q2r2来计算电荷间的库仑力,D错.
3.相隔一段距离的两个点电荷,它们之间的静电力为F,现使其中一个点电荷的电荷量变为原来的2倍,同时将它们间的距离也变为原来的2倍,则它们之间的静电力变为()
A.F2B.4FC.2FD.F4
答案A
解析F=kq1q2r2,F′=k2q1q22r2=12kq1q2r2=F2,选A.
4.如图3所示,三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上,q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电荷量之比为()
图3
A.(-9)∶4∶(-36)B.9∶4∶36
C.(-3)∶2∶(-6)D.3∶2∶6
答案A
解析本题可运用排除法解答.分别取三个电荷为研究对象,由于三个电荷只在静电力(库仑力)作用下保持平衡,所以这三个电荷不可能是同种电荷,这样可立即排除B、D选项,故正确选项只可能在A、C中.若选q2为研究对象,由库仑定律知:kq2q1r2=kq2q32r2,因而得:q1=14q3,即q3=4q1.选项A恰好满足此关系,显然正确选项为A.

1.(双选)对于库仑定律,下列说法正确的是()
A.只要是计算真空中两个点电荷间的相互作用力,就可使用公式F=kQ1Q2r2
B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律计算库仑力
C.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们受到的库仑力大小一定相等
D.库仑定律中的静电力常量k只是一个比例常数,只有数值,没有单位
答案AC
解析库仑定律的表达式F=kq1q2r2的适用条件是真空中的点电荷,而不是任意情况下的带电体,所以选项A正确,B错误;两个点电荷之间受到的静电力互为作用力与反作用力,所以选项C正确;静电力常量k=9.0×109Nm2/C2,选项D错误.
2.(单选)A、B两个点电荷之间的距离恒定,当其他电荷移到A、B附近时,A、B之间的库仑力将()
A.可能变大B.可能变小C.一定不变D.不能确定
答案C
解析根据库仑定律,两个点电荷间的库仑力只跟两个电荷的电荷量和它们间的距离有关,因此它们间的库仑力不会受到外界的影响.选项C正确.
3.(双选)两个完全相同的小金属球,它们的带电荷量之比为5∶1(皆可视为点电荷),它们在相距一定距离时相互作用力为F1,如果让它们接触后再放回各自原来的位置上,此时相互作用力变为F2,则F1∶F2可能为()
A.5∶2B.5∶4C.5∶6D.5∶9
答案BD
解析根据库仑定律,它们接触前的库仑力为F1=k5q2r2.若带同号电荷,接触后的带电荷量相等,都为3q,此时库仑力为F2=k9q2r2;若带异号电荷,接触时电荷先中和后平分,接触后的带电荷量也相等,都为2q,此时库仑力为F2′=k4q2r2.由以上计算可知选项B、D正确.
4.(双选)两个带有同种电荷的小球A、B,放在光滑绝缘水平面上,其中小球A固定,小球B只在库仑力作用下由静止开始沿水平面运动,在运动过程中,小球B的加速度a和速度v的变化是()
A.a一直在增大B.a一直在减小
C.v一直在增大D.v一直在减小
答案BC
解析本题考查的知识点是牛顿第二定律和库仑定律.B在A的静电斥力的作用下,向远离A的方向做加速运动,C对,D错.A、B间隔越来越远,由牛顿第二定律得kqAqBr2=mBaB,r逐渐变大,则aB逐渐减小,故A错,B对.
5.(单选)如图4所示,两根细线挂着两个质量相同的小球A、B,上、下两根细线的拉力分别为FA、FB,现使两球带同种电荷,此时上、下细线受力分别为FA′,FB′,则()
图4
A.FA=FA′,FB>FB′B.FA=FA′,FB<FB′
C.FA<FA′,FB>FB′D.FA<FA′,FB<FB′
答案B
解析两个小球都不带电时,FA=GA+FB,FB=GB;使两球带同种电荷后,FA′+F斥=GA+FB′,FB′=GB+F斥.FA=FA′,故FB<FB′,B项正确.
6.(双选)如图5所示,两个带电小球A、B的质量分别为m1、m2,电荷量分别为q1、q2.静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2,且恰好处于同一水平面上.下列说法正确的是()
图5
A.若q1=q2,则θ1=θ2B.若q1<q2,则θ1>θ2
C.若m1=m2,则θ1=θ2D.若m1<m2,则θ1>θ2
答案CD
解析A、B之间的静电力是作用力和反作用力的关系,所以不论A、B哪个带的电荷量大,它们受到的静电力大小相等、方向相反,由平衡条件得tanθ=F电mg.可见质量相同,偏角相同;质量越大,悬线与竖直线的偏角越小.故选项C、D正确.
7.如图6所示,把质量为2.0×10-3kg的带电小球B用细线悬挂起来.若将带电荷量为4.0×10-8C的小球A靠近B,则平衡时细线与竖直方向成45°角.已知A、B在同一水平面上且相距0.3m,B球所带的电荷量为________C.(取g=10m/s2)

图6
答案5×10-6
解析以小球B为研究对象,其受力分析如图所示,设小球B所带的电荷量为qB,由平衡条件可知:
kqAqBr2=mgtan45°代入数据解得:qB=5×10-6C.
8.真空中光滑绝缘平面上,分别放置两个电荷量为-Q、+9Q的点电荷A、B,如图7所示,且A、B间的距离为60cm.然后在另一位置放置点电荷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.
图7
答案94Q在A点左侧距A30cm处
解析由于三个点电荷中每个点电荷都处于平衡状态,三个点电荷应位于同一条直线上.设-Q、+9Q如图所示放置,根据“三点共线,两同夹异,两大夹小,近小远大”原则,C应放在A、B连线A点左侧,且C应带正电,设电
荷量为q,A、B之间距离为r,A、C之间距离为r′.以A为研究对象,则kqQr′2=kQ9Qr2,以B为研究对象,则kq9Qr+r′2=kQ9Qr2,以C为研究对象,则kQqr′2=k9Qqr+r′2.由以上方程可得出q=94Q,r′=r2=30cm.
9.两个完全相同的小球A和B,只有A带有一定的电荷量,A、B接触后分开,相距1m时测得相互作用力等于1N,求接触前A的电荷量是元电荷的多少倍?
答案1.25×1014
解析接触后设每个球带的电荷量为Q,已知间距r=1m,相互作用力F=1N.由库仑定律F=kQ1Q2r2=kQ2r2,得Q=Fr2k=1×129×109C≈1×10-5C,A球接触前所带电荷量与电子电荷量之比为n=2Qe=2×10-51.6×10-19=1.25×1014,即是元电荷的1.25×1014倍.
10.行星绕恒星运动由万有引力提供向心力,电子绕原子核运动由库仑力提供向心力,已知电子的质量为m,原子核与电子的带电荷量都为e,电子绕原子核做圆周运动的半径为r,静电力常量为k,求:
(1)电子转动的线速度;
(2)电子做圆周运动的周期.
答案(1)ekmr(2)2πrerk
解析电子绕原子核运动由库仑力提供向心力,所以F=ke2r2=mv2r=m4π2T2r
解得v=ekmr,T=2πrerk.

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静电力


一名优秀的教师就要对每一课堂负责,作为教师就要好好准备好一份教案课件。教案可以让学生更容易听懂所讲的内容,有效的提高课堂的教学效率。教案的内容要写些什么更好呢?小编收集并整理了“静电力”,大家不妨来参考。希望您能喜欢!

第二节静电力库仑定律
学习重点:
(1)知道点电荷,体会科学研究中的理想模型方法。
(2)了解两种电荷间的作用规律,掌握库仑定律的内容及其应用。
学习重点:
掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定——库仑定律
学习过程:
库仑定律
1、内容:真空中两个点电荷之间的相互作用力,与它们的成正比,与它们
的成反比,作用力的方向在它们的连线上.
2、大小:
3、方向:
4、适用条件:
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(1)都与距离的二次方成反比
(2)都有一个常量与两个物体、有关,只有力m1,m2,r
库仑定律与两个物体、有关,有力,也有力Q1,Q2,r
课堂同步
1.关于点电荷的说法,正确的是()
A.只有体积很小的带电体,才能作为点电荷
B.体积很大的带电体一定不能看作点电荷
C.点电荷一定是电量很小的电荷
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
2.真空中有两个点电荷,它们间的静电力为F,如果保持它们所带的电量不变,将它们之间的距离增大为原来的2倍,它们之间作用力的大小等于()
A.FB.2FC.F/2D.F/4
3.A、B两个点电荷之间的距离恒定,当其它电荷移到A、B附近时,A、B之间的库仑力将()
A.可能变大B.可能变小C.一定不变D.不能确定
4.两个半径均为1cm的导体球,分别带上+Q和-3Q的电量,两球心相距90cm,相互作用力大小为F,现将它们碰一下后,放在两球心间相距3cm处,则它们的相互作用力大小变为()
A.3000FB.1200FC.900FD.无法确定
5.真空中有两个固定的带正电的点电荷,其电量Q1>Q2,点电荷q置于Q1、Q2连线上某点时,正好处于平衡,则()
A.q一定是正电荷B.q一定是负电荷
C.q离Q2比离Q1远D.q离Q2比离Q1近
6.如图所示,质量、电量分别为m1、m2、q1、q2的两球,用绝缘丝线悬于同一点,静止后它们恰好位于同一水平面上,细线与竖直方向夹角分别为α、β,则()
A若m1=m2,q1q2,则αβ
B.若m1=m2,q1q2,则αβ
C.若q1=q2,m1m2,则αβ
D.若m1m2,则αβ,与q1、q2是否相等无关
7、两个带电小球,质量都是1kg,带电荷量都是2×10-5C,相隔较远,以至于两个小球可看作点荷,试求它们之间的静电力与万有引力之比?
答案:
答案:DDCDDD5.4×105

认识静电


第一章电场
学案1认识静电

1.自然界中只存在两种电荷:______电荷和______电荷.用丝绸摩擦玻璃棒时,玻璃棒带______电荷;用毛皮摩擦橡胶棒时,橡胶棒带______电荷.
2.电荷间的作用规律是:同种电荷相互______,异种电荷相互______.
3.____________称为起电,我们学过的起电方式有
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
4.物体所带电荷的多少叫__________.在国际单位制中,它的单位是__________,用
__________表示.
5.正电荷的电荷量用__________数表示,负电荷的电荷量用__________数来表示.等量异种电荷完全抵消的现象叫做__________.
6.质子和电子带有等量而异种的电荷,其电荷量为______库仑,用______表示,任何带电体的电荷量都是e的________倍.因此电荷量e被称为________.
7.电荷既不能创造,也不能消灭,它们只能从一个物体________到另一个物体,或者从物体的一部分________到另一部分.在转移的过程中,电荷的________不变.
答案1.正负正负
2.排斥吸引
3.使物体带电摩擦起电、接触起电、感应起电
4.电荷量库仑C
5.正负中和
6.1.60×10-19e整数元电荷
7.转移转移代数和
一、起电方法的实验探究
图1
[问题情境]
如图1所示,古人发现摩擦过的琥珀能够吸引轻小的物体,16世纪英王御医吉尔伯特在研究这类现象时创造了“电”这一词,即“电荷”.
1.你见过哪些静电现象?
2.何为电荷?电荷来自哪里?
3.自然界中有几种电荷?怎样使物体带电?
答案1.略2.物体有了吸引轻小物体的性质,我们就说它带了电,或有了电荷;电荷来自原子内部.3.两种:正电荷与负电荷;摩擦方式、接触方式、感应方式均可使物体带电.
[要点提炼]
1.两种电荷:自然界中只存在两种电荷.
(1)正电荷:用________摩擦过的________所带的电荷叫做正电荷.
(2)负电荷:用________摩擦过的________所带的电荷叫做负电荷.
2.电荷间的相互作用规律:______电荷相互排斥,________电荷相互吸引.
3.起电的方式:常见的起电方式有:__________、__________、__________.
答案1.(1)丝绸玻璃棒(2)毛皮橡胶棒2.同种异种3.摩擦起电接触起电感应起电
[问题延伸]
1.接触起电:一个物体带电时,电荷之间会相互排斥,如果______另一个导体,电荷会______到这个导体上,使这个导体也带电,这种方式称为接触起电.
2.感应起电:利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电.感应起电有严格的操作步骤,如图2甲、乙所示.
图2
(1)使带电体C(如带正电)靠近相互接触的两导体A、B.
(2)保持C不动,用绝缘工具分开A、B.
(3)移走C,则A带负电,B带正电.
温馨提示如果先移走C,再分开A、B,那么原来A、B上感应出的异种电荷会立即中和,不会使A、B带电.
答案1.接触转移
二、电荷守恒定律
[问题情境]
1.验电器的用途是什么?
2.什么是中和?中和能否理解为“消失”?
3.物质的微观结构是怎样的?摩擦起电的原因是什么?电荷是通过摩擦创造的吗?
答案1.验电器是用来检验物体是否带电的仪器.
2.等量的异种电荷完全抵消的现象叫做中和,“中和”仅是指一个物体内的正、负电荷数相等,该物体整体上不显电性(电中性),并不是正、负电荷相遇而消失(仅存在于物体内).
3.物质由原子组成,而原子则由原子核(质子和中子)和核外电子构成,原子核的正电荷数量与电子的负电荷的数量一样多,所以整个原子对外界表现为电中性.摩擦起电的原因:在两个物体相互摩擦时,一些束缚得不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体,于是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.
通过以上分析可知,电荷不是由摩擦创造出来的.
[要点提炼]
1.电荷量:________叫电荷量,其国际单位是________,简称__________,用符号______表示.
2.元电荷:是电子所带的________,用e表示,e=__________C.这是科学实验发现的最小电荷量.所有带电体的电荷量都是e的________.
3.电荷守恒定律:电荷既________,也__________,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一个部分转移到另一部分.在转移的过程中,电荷的________保持不变.
答案1.电荷的多少库仑库C2.电荷量1.60×10-19整数倍3.不能创造不能消灭代数和
[问题延伸]
1.感应起电的原理:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互________或________,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带________电荷,远离的一端带______电荷,这种现象叫做静电感应.利用静电感应使金属导体带电的过程叫感应起电.
2.常见的起电方式有摩擦起电、感应起电和接触起电,三种起电方式的实质都是____________.
3.电荷守恒定律中的“代数和”等于__________.
4.接触起电中电荷是如何分配的?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
答案1.吸引排斥异号同号
2.电子的转移3.零
4.接触带电时,两个物体最终电荷量的分配很复杂,但两个完全相同的导体球相互接触后,如果是同性则电荷总量平均分配,如果是异性则先中和,剩下的平均分配.
例1如图3所示,挂在绝缘细线下的轻质小球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,所以()
图3
A.甲图中两球一定带异种电荷
B.乙图中两球一定带同种电荷
C.甲图中两球至少有一个带电
D.乙图中两球只有一个带电
解析若两物体相互排斥,必定带同种电荷;若两物体相互吸引,二者可能带异种电荷,也可能一个带电荷,另一个不带电荷.当只有一个物体带电时,不带电物体由于受到带电物体电荷的作用,原子内部的异种电荷趋向于靠近带电物体,同种电荷趋向于远离带电物体,这一过程类似于静电感应,因此两物体之间的吸引力大于排斥力,宏观上显示的是吸引力.综上知,B、C选项正确.
答案BC
变式训练1A、B、C三个塑料小球,A和B,B和C,C和A之间都是相互吸引的,如果A带正电,则()
A.B、C都带负电
B.B球带负电,C球带正电
C.B、C两球中必有一个带负电,另一个不带电
D.B、C两球均不带电
答案C
解析A和B相互吸引,说明B带负电或不带电,A与C相互吸引,说明C带负电或不带电.而B与C又相互吸引,说明B和C不可能同时带负电或不带电,这两个小球只能一个带负电,另一个不带电.综上所述,A、B、D错误,C正确.
例2如图4所示,不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔.当枕形导体的A端靠近一带电导体C时()
图4
A.A端金箔张开,B端金箔闭合
B.用手触摸枕形导体后,A端金箔仍张开,B端金箔闭合
C.用手触摸枕形导体后,将手和C都移走,两对金箔均张开
D.选项A、C中两对金箔都分别带异种电荷
解析根据静电感应现象,带正电的导体C放在枕形导体附近,在A端出现了负电,在B端出现了正电,这样的带电并不是导体中有新的电荷,只是电荷的重新分布.金箔上带电相斥而张开.选项A错误.
用手触摸枕形导体后,B端不是最远端了,人是导体,人的脚部甚至地球是最远端,这样B端不再有电荷,金箔闭合.选项B正确.
用手触摸导体时,只有A端带负电,将手和C移走后,不再有静电感应,A端所带负电便分布在枕形导体上,A、B端均带有负电,两对金箔均张开.选项C正确.
以上分析看出,选项D错误.
答案BC
名师点拨本节要求知道三种起电方法的特点,接触起电带同种电荷,摩擦起电带等量的异种电荷,感应起电则是近异远同,注意用手触摸最远端是脚或地球.
变式训练2如图5所示,A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体,其中C球带正电,A、B两个完全相同的枕形导体不带电.试问:
图5
(1)如何使A、B都带等量正电?
(2)如何使A、B都带等量负电?
(3)如何使A带负电B带等量的正电?
答案见解析
解析(1)把AB紧密靠拢,让C靠近B,则在B端感应出负电荷,A端感应出等量正电荷,把A与B分开后再用手摸一下B,则B所带的负电荷就被中和,再把A与B接触一下,A和B就带等量正电荷.(2)把AB紧密靠拢,让C靠近B,则在B端感应出负电荷,A端感应出等量正电荷,再用手摸一下A或B,则A所带的正电荷就被中和,而B端的负电荷不变,移去C以后再把A与B分开,则A和B就带等量负电荷.(3)把AB紧密靠拢,让C靠近A,则在A端感应出负电荷,B端感应出等量正电荷,马上把A与B分开,则A带负电B带等量的正电.
例3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6.4×10-9C和-3.2×10-9C,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?
解析当两小球接触时,带电荷量少的负电荷先被中和,剩余的正电荷再重新分配.由于两小球相同,剩余正电荷必均分,即接触后两小球带电荷量
QA′=QB′=QA+QB2=1.6×10-9C
在接触过程中,电子由B球转移到A球,不仅将自身电荷中和,且继续转移,使B球带QB′的正电,这样,共转移的电子电荷量为
ΔQ=-QB+QB′=3.2×10-9C+1.6×10-9C=4.8×10-9C
转移的电子数N=ΔQe=3.0×1010个
变式训练3有三个相同的金属小球A、B、C,其中小球A带有2.0×10-5C的正电荷,小球B、C不带电,现在让小球C先与球A接触后取走,再让小球B与球A接触后分开,最后让小球B与小球C接触后分开,最终三球的带电荷量分别为qA=________C,qB=________C,qC=________C.
答案0.5×10-50.75×10-50.75×10-5
【即学即练】
1.关于元电荷的理解,下列说法正确的是()
A.元电荷就是电子
B.元电荷就是质子
C.元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量
D.元电荷就是自由电荷的简称
答案C
解析最小的电荷量叫元电荷,表示跟电子所带电荷量数值相等.
2.关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法中正确的是()
A.摩擦起电说明电荷可以被创造
B.摩擦起电是由于电荷从一个物体转移到另一个物体上
C.感应起电是由于电荷从带电物体转移到另一个物体上
D.感应起电是电荷在同一物体上的转移
答案BD
解析摩擦起电是电子在物体之间的转移,而感应起电则是物体内部电子的转移.
3.如图6所示,将带正电的球C移近不带电的
枕形金属导体时,枕形导体上电荷的移动情况是()
图6
A.枕形导体中的正电荷向B端移动,负电荷不移动
B.枕形导体中电子向A端移动,正电荷不移动
C.枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D.枕形导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
答案B
解析导体中自由电子可以自由移动,正电荷是原子核,不能移动.
4.带电微粒所带电荷量不可能是下列值中的()
A.2.4×10-19CB.-6.4×10-19C
C.-1.6×10-18CD.4.0×10-17C
答案A
解析带电体所带电荷量只能是元电荷1.6×10-19C的整数倍.
1.(单选)下列关于电现象的叙述中错误的是()
A.玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电,橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电
B.摩擦可以起电是普遍存在的现象,相互摩擦的两个物体总是同时带等量的异种电荷
C.带电现象的本质是电子的转移,物体得到电子一定显负电性,失去电子显正电性
D.当一种电荷出现时,必然有等量的异种电荷出现;当一种电荷消失时,必然有等量的异种电荷消失
答案A
2.(双选)以下说法正确的是()
A.摩擦起电是自由电子的转移现象
B.摩擦起电是通过摩擦产生的正电荷和电子
C.感应起电是自由电子的转移现象
D.金属导电是由于导体内有可以移动的正电荷
答案AC
解析摩擦起电是电子在物体之间的转移,感应起电则是物体内部电子的转移,所以A、C正确,B错误.金属导电是由于导体内有可以移动的自由电子,而不是正电荷,D项错.
3.(单选)将两个完全相同的金属球A和B接触一下,再分开一小段距离,发现两小球之间相互排斥,则A、B两球原来带电情况不可能是()
A.A和B原来带有等量异种电荷
B.A和B原来带有同种电荷
C.A和B原来带有不等量异种电荷
D.A和B原来只有一个带电
答案A
解析当A和B带有等量异种电荷时,接触一下后电荷被中和,A项错误.
4.(双选)将带电棒移近两个不带电的导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,如图7所示,下列几种方法能使两球都带电的是()

图7
A.先把两球分开,再移走棒
B.先移走棒,再把两球分开
C.先将棒接触一下其中一球,再把两球分开
D.棒带的电荷量如果不变,不能使两导体球带电
答案AC
解析A项正确,这是感应起电的正确操作步骤,B项错;C项正确,描述的是接触起电的操作步骤;D项错误,在感应起电中可以做到“棒带的电荷量不变,两导体球都带电”.
5.(双选)如图8所示,有一带正电的验电器,当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时,验电器的金箔张角减小,则()
图8
A.金属球A可能不带电B.金属球A可能带负电
C.金属球A可能带正电D.金属球A一定带正电
答案AB
解析由题意可知验电器是带电的(因箔片有张角),当不带电的金属球A靠近验电器的小球B时,由于感应起电,金属球A会带上异种电荷,因异种电荷相吸,所以验电器上带的电荷会更多的聚集到小球B上,箔片上聚集的电荷会减少,故张角减小,A项正确;当金属球A带负电时,同样因异种电荷相吸,使得箔片上聚集的电荷减少,张角减小,B项正确.
6.(单选)绝缘细线上端固定,下端挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜.在a的近旁有一绝缘金属球b,开始时,a、b都不带电,如图9所示,现使b带正电,则()
图9
A.b将吸引a,吸住后不放开
B.b先吸引a,接触后又把a排斥开
C.a、b之间不发生相互作用
D.b立即把a排斥开
答案B
7.(单选)M和N是原来都不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10-10C,下列判断中正确的是()
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N转移到了M
C.N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10C
D.M在摩擦过程中失去了1.6×10-10个电子
答案C
解析由电荷守恒可知C项正确.
8.(单选)某人做静电感应实验,有下列步骤及结论:①把不带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙,但甲、乙两球不接触.②用手指摸甲球.③手指移开.④移开乙球.⑤甲球带正电.⑥甲球不带电.下列操作过程和所得结论正确的有()
A.①→②→③→④→⑥?
B.①→②→④→③→⑥?
C.①→②→③→④→⑤?
D.①→②→④→③→⑤
答案C
解析①→②→③→④→⑤是做静电感应实验的正确步骤.
9.两个完全相同的金属球,一个带+6×10-8C的电荷量,另一个带-2×10-8C的电荷量.把两球接触后再分开,两球分别带电多少?
答案两球都带正电且均为2×10-8C
解析两个完全相同的金属球接触后再分开,要平均分配电荷量,故两球均带q=(q1+q2)/2=[(+6×10-8)+(-2×10-8)]/2C=2×10-8C,带正电.
10.如图10所示,通过调节控制电子枪产生的电子束,使其每秒钟有104个电子到达收集电子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带有-8×10-12C的电荷量,求:
图10
(1)电子瓶上收集到多少个电子;
(2)实验的时间为多长.
答案(1)5×107个(2)5×103s
解析(1)因为每个电子的带电荷量为-1.6×10-19C,金属瓶上带有-8×10-12C的电荷量,所以电子瓶上收集到的电子个数为n=(-8×10-12C)/(-1.6×10-19C)=5×107个
(2)实验的时间为t=(5×107)/104s=5×103s

静电现象的应用


学习内容1.7静电现象的应用
学习目标1.知道什么是静电平衡状态,
2.知道处于静电平衡状态下导体的特征。
3.知道静电的应用与防止。
学习重、难点静电平衡状态导体特征
学法指导自主、合作、探究
知识链接1.电场的强弱用来描述,此物理量为量;定义式为
,单位是:。
2.电场的叠加原理:。
学习过程用案人自我创新
【自主学习】
1.静电感应现象是指:

2.静电平衡状态是指:

3.静电平衡状态下导体的特征
⑴处于静电平衡状态下的导体,内部场强。
⑵处于静电平衡状态下的导体,表面上任一点的场强方向与该点表面
,表面场强为零。
⑶处于静电平衡状态下的导体是个体,其表面是个面。
4.静电平衡时,导体上的电荷分布有以下两个特点:
⑴导体内部:。
⑵在导体表面:。
5.静电的防止与应用
⑴尖端放电
⑵静电屏蔽
⑶静电除尘
【例题与练习】
1.如图所示,接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q,a、b点是金属板右侧表面的两点,其中a到+Q的距离较小,下列说法正确的是()
A.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面带正电。
B.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面不带电。
C.整个导体,包括表面上的a、b点,是一个等势体,且电势等于零
D.a、b两点的电场强度不为零,且a、b两点场强方向相同.但a点的场强比b点的场强要强(大)一些.
2.一金属球,原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀的带电细杆MN,如图所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比()
A.Ea最大
B.Eb最大
C.Ec最大
D.Ea=Eb=Ec
3.验电器放在绝缘桌面上,先给A球带上些负电荷q,与A球连为一体的金属杆B下端的两锡箔张开一定角度,如图13-4-3所示.当带正电的玻璃棒c从远处逐渐向A靠近过程中,会看到下列现象:先是两锡箔的张角逐渐减小,直至闭合,此后两锡箔重又张开,张角逐渐增大.请解释这一现象.
图13-4-3
4.l如图13-4-4所示,金属球壳的内外表面分别用C、D表示,B球与金属球壳内表面紧密接触.金属小球A原来带正电,金属球壳与金属小球B原来不带电,当用一根导线将A、B两球连接时,以下判断中正确的是().
A.A与B带正电,C带负电,D带正电
B.D带正电,A带正电,B与C不带电
C.只有A带电,其他均不带电
D.A带正电,D带负电,B与C不带电
达标检测1.如图13-4-6所示,在真空中把一绝缘导体向带负电的小球Q缓慢地靠近(不相碰),下列说法中正确的是().
A.B端的感应电荷越来越多
B.导体内场强越来越大
C.导体的感应电荷在M点产生的场强恒大于在N点产生的场强
D.导体的感应电荷在M、N两点的场强相等
2.如图13-4-7所示,把原来不带电的金属壳B的外表面接地,将一带正电的小球A从小孔中放入球壳,但不与B发生接触,达到静电平衡后,则()
A.B的空腔内电场强度为零
B.B不带电
C.B的内外表面电势相等
B.B带负电
3.如图所示,空腔带电导体内壁与验电器导体球相连,则下列说法中正确的是()
A.验电器的金属箔片不张开
B.验电器的金属箔片张开
C.验电器的金属箔片可能张开
D.验电器的金属箔片可能不张开
4.如图所示,接地的金属球A的半径为R,球外点电荷的电量为Q,到球心的距离为r,该点电荷的电场在球心的场强等于()
A.
B.
C.0
D.
5.如图所示为静电除尘示意图,在M、N两点间加高压电源时,金属管内空气电离,电离的电子在电场力的作用下运动,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电荷,因而煤粉被
吸附到管壁上,排出的烟就清洁了,就此示意图,下列说法正确的是()
A.N接电源的正极
B.M接电源的正极
c.电场强度EM>EN
D.电场强度EM<EN。
5.(思考题)
.一半径为R的绝缘壳均匀地带有电荷量为+Q的电荷,另一电荷量为+q的点电荷放在球心O上,由于对称性,点电荷受力为零,现在球壳上挖去半径为r(r《R)的一个小圆孔,则此时置于球心的点电荷所受力的大小为方向为

静电场


一名优秀的教师就要对每一课堂负责,作为教师就要早早地准备好适合的教案课件。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣,帮助教师掌握上课时的教学节奏。你知道如何去写好一份优秀的教案呢?考虑到您的需要,小编特地编辑了“静电场”,仅供您在工作和学习中参考。

第一章、静电场
第一节、电荷及其守恒定律(1课时)
教学目标
(一)知识与技能
1.知道两种电荷及其相互作用.知道电量的概念.
2.知道摩擦起电,知道摩擦起电不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开.
3.知道静电感应现象,知道静电感应起电不是创造了电荷,而是使物体中的电荷分开.
4.知道电荷守恒定律.
5.知道什么是元电荷.
(二)过程与方法
1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷
2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷,而是使物体中的电荷分开.但对一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和不变。
(三)情感态度与价值观
通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质
重点:电荷守恒定律
难点:利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
教具:丝绸,玻璃棒,毛皮,硬橡胶棒,绝缘金属球,静电感应导体,通草球。
教学过程:
(一)引入新课:新的知识内容,新的学习起点.本章将学习静电学.将从物质的微观的角度认识物体带电的本质,电荷相互作用的基本规律,以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。
【板书】第一章静电场
复习初中知识:
【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质,这种现象叫摩擦起电,这样的物体就带了电.
【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥,而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引,所以自然界存在两种电荷.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
【板书】自然界中的两种电荷
正电荷和负电荷:把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷,用正数表示.把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷,用负数表示.
电荷及其相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
(二)进行新课:第1节、电荷及其守恒定律
【板书】
1、电荷
(1)原子的核式结构及摩擦起电的微观解释
构成物质的原子本身就是由带电微粒组成。
原子:包括原子核(质子和中子)和核外电子。
(2)摩擦起电的原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同.
实质:电子的转移.
结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷.
(3)金属导体模型也是一个物理模型P3
用静电感应的方法也可以使物体带电.
【演示】:把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A,B(参见课本图1.1-1).可以看到A,B上的金属箔都张开了,表示A,B都带上了电荷.如果先把C移走,A和B上的金属箔就会闭合.如果先把A和B分开,然后移开C,可以看到A和B仍带有电荷;如果再让A和B接触,他们就不再带电.这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷,重新接触后等量异种电荷发生中和.
【板书】(4)、静电感应:把电荷移近不带电的异体,可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电,叫做感应起电.
提出问题:静电感应的原因?
带领学生分析物质的微观分子结构,分析起电的本质原因:把带电的球C移近金属导体A和B时,由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,使导体上的自由电子被吸引过来,因此导体A和B带上了等量的异种电荷.感应起电也不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开,是电荷从物体的一部分转移到另一部分。
得出电荷守恒定律.
【板书】2、电荷守恒定律: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另一部分.
另一种表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变。
○引导学生分析问题与练习3
3.元电荷
电荷的多少叫做电荷量.符号:Q或q单位:库仑符号:C
元电荷:电子所带的电荷量,用e表示.
注意:所有带电体的电荷量或者等于e,或者等于e的整数倍。就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。
电荷量e的值:e=1.60×10-19C
比荷:电子的电荷量e和电子的质量me的比值,为C/㎏
【小结】对本节内容做简要的小结
●巩固练习
1.关于元电荷的理解,下列说法正确的是:[]
A.元电荷就是电子
B.元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量
C.元电荷就是质子
D.物体所带的电量只能是元电荷的整数倍
2.5个元电荷的电量是________,16C电量等于________元电荷.
3.关于点电荷的说法,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.当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时,这两个带电体可看成点电荷
D.一切带电体都可以看成点电荷
●作业
1.复习本节课文.
2.思考与讨论:引导学生完成课本P5问题与练习1-4
说明:
1、两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识,这些在初中都已经讲过,本节重点是讲述静电感应现象.要做好演示实验,使学生清楚地知道什么是静电感应现象.在此基础上,使学生知道,感应起电也不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开,使电荷从物体的一部分转移到另一部分.本节只说明静电感应现象。
2.在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上,说明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程,进而说明电荷守恒定律.
3.要求学生知道元电荷的概念,而密立根实验作为专题,有条件的学校可以组织学生选学.
第二节、库仑定律(1课时)
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:
静电力常量k=9.0×109Nm2/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

可以看出,万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似,表述的都是力,这是相同之处;它们的实质区别是:首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力,绝没有相排斥的力.其次,由计算结果看出,电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多,因此在研究微观带电粒子间的相互作用时,主要考虑静电力,万有引力虽然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不计.
【例题2】:详见课本P9
【小结】对本节内容做简要的小结
(三)巩固练习
1、复习本节课文及阅读科学漫步
2、引导学生完成问题与练习,练习1、2、4,作业3、5。
参考题
1.真空中有两个相同的带电金属小球A和B,相距为r,带电量分别为q和2q,它们之间相互作用力的大小为F.有一个不带电的金属球C,大小跟A、B相同,当C跟A、B小球各接触一次后拿开,再将A、B间距离变为2r,那么A、B间的作用力的大小可为:[]
A.3F/64B.0C.3F/82D.3F/16
2.如图14-1所示,A、B、C三点在一条直线上,各点都有一个点电荷,它们所带电量相等.A、B两处为正电荷,C处为负电荷,且BC=2AB.那么A、B、C三个点电荷所受库仑力的大小之比为________.

3.真空中有两个点电荷,分别带电q1=5×10-3C,q2=-2×10-2C,它们相距15cm,现引入第三个点电荷,它应带电量为________,放在________位置才能使三个点电荷都处于静止状态.
4.把一电荷Q分为电量为q和(Q-q)的两部分,使它们相距一定距离,若想使它们有最大的斥力,则q和Q的关系是________.
说明:
1.点电荷是一种理想化的物理模型,这一点应该使学生有明确的认识.
2.通过本书的例题,应该使学生明确地知道,在研究微观带电粒子的相互作用时为什么可以忽略万有引力不计.
3.在用库仑定律进行计算时,要用电荷量的绝对值代入公式进行计算,然后根据是同种电荷,还是异种电荷来判断电荷间的相互作用是引力还是斥力.
4.库仑扭秤的实验原理是选学内容,但考虑到库仑定律是基本物理定律,库仑扭秤的实验对检验库仑定律具有重要意义,所以希望教师介绍给学生,可利用模型或挂图来介绍.
第三节、电场电场强度(2课时)
教学目标
(一)知识与技能
1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的,知道电场是客观存在的一种特殊物质形态.
2.理解电场强度的概念及其定义式,会根据电场强度的定义式进行有关的计算,知道电场强度是矢量,知道电场强度的方向是怎样规定的.
3.能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式,并能用此公式进行有关的计算.
4.知道电场的叠加原理,并应用这个原理进行简单的计算.
(二)过程与方法
通过分析在电场中的不同点,电场力F与电荷电量q的比例关系,使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱,即电场强度的概念;知道电场叠加的一般方法。
(三)情感态度与价值观
培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。
重点:电场强度的概念及其定义式
难点:对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算
教学过程
(一)引入新课
问题引入:电荷间的相互作用力是怎样产生的?
(二)新课教学-----第3节电场电场强度
1、电场:
启发学生从哲学角度认识电场,理解电场的客观存在性,不以人的意识为转移,但能为人的意识所认识的物质属性.利用课本图14-5说明:电荷A和B是怎样通过电场与其他电荷发生作用.电荷A对电荷B的作用,实际上是电荷A的电场对电荷B的作用;电荷B对电荷A的作用,实际上是电荷B的电场对电荷A的作用.
(1)电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的,电荷的周围都存在电场.
特殊性:不同于生活中常见的物质,看不见,摸不着,无法称量,可以叠加.
物质性:是客观存在的,具有物质的基本属性——质量和能量.
(2)基本性质:主要表现在以下几方面
①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用,且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样.
②电场能使引入其中的导体产生静电感应现象.
③当带电体在电场中移动时,电场力将对带电体做功,这表示电场具有能量.
可见,电场具有力和能的特征
提出问题:同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同,这是什么因素造成的?引出电场强度的概念:因为电场具有方向性以及各点强弱不同,所以造成同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同,我们用电场强度来表示电场的强弱和方向.
2、电场强度(E):
由图1.2-1可知带电金属球周围存在电场。且从小球受力情况可知,电场的强弱与小球带电和位置有关。引出试探电荷和场源电荷----
(1)关于试探电荷和场源电荷-(详见P12)
注意:检验电荷是一种理想化模型,它是电量很小的点电荷,将其放入电场后对原电场强度无影响
指出:虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱,但是电场力F的大小还和电荷q的电量有关,所以不能直接用电场力的大小表示电场的强弱.实验表明:在电场中的同一点,电场力F与电荷电量q成正比,比值F/q由电荷q在电场中的位置所决定,跟电荷电量无关,是反映电场性质的物理量,所以我们用这个比值F/q来表示电场的强弱.
(2)电场强度
①定义:电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强.用E表示。
公式(大小):E=F/q(适用于所有电场)
单位:N/C意义P13
提出问题:电场强度是矢量,怎样表示电场的方向呢?
②方向性:物理学中规定,电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同.
指出:负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反.
带领学生讨论真空中点电荷周围的电场,说明研究方法:将检验电荷放入点电荷周围的电场中某点,判断其所受的电场力的大小和方向,从而得出该点场强..
◎唯一性和固定性
电场中某一点处的电场强度E是唯一的,它的大小和方向与放入该点电荷q无关,它决定于电场的源电荷及空间位置,电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关.
带领学生总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向.在此过程中注意引导学生总结公式E=F/q和E=kQ/r2的区别及联系.
3、(真空中)点电荷周围的电场、电场强度的叠加
(1)点电荷周围的电场
①大小:E=kQ/r2(只适用于点电荷的电场)
②方向:如果是正电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q;如果是负电荷:E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q.(参见课本图14-7)
说明:公式E=kQ/r2中的Q是场源电荷的电量,r是场中某点到场源电荷的距离.从而使学生理解:空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的,与检验电荷无关.
提出问题:如果空间中有几个点电荷同时存在,此时各点的场强是怎样的呢?带领学生由检验电荷所受电场力具有的叠加性,分析出电场的叠加原理.
(2)电场强度的叠加原理:某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和.
先分析方法(P13-14)后举例:先在同一直线再不在同一直线。
例如:课本图1.3-3中P点的场强,等于+Q1在该点产生的场强E1和Q2在该点产生的场强E2的矢量和.从而使学生进一步理解到,任何带电体都可以看做是有许多点电荷组成的.利用点电荷场强的计算公式及叠加原理就可以计算出其周围各点场强.
【例题】(课本P9例题演变)在真空中有两个点电荷Q1=+3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C,它们相距0.1m,求电场中A点的场强.A点与两个点电荷的距离相等,r=0.1m
分析:点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2,它们大小相等,方向如图所示,合场强E在E1和E2的夹角的平分线上,此平分线跟Q1和Q2的连线平行.
解:E=E1cos60°+E2cos60°
=2E1cos60°=2kQ1cos60°/r2
代入数值得E=2.7×104N/C
可以证明:一个半径为R的均匀球体(或球壳)在外部产生的电场,与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,球外各点和电场强度一样
即:E=kQ/r2
◎组织学生讨论课本中的【说一说】,由学生讨论后归纳:
(1)关于静电平衡
(2)静电平衡后导体内部电场的特点:
①处于静电平衡状态的导体,内部的场强处处为零(注意:这时的场强是合场强,即外电场和感应电场的叠加)
②处于静电平衡状态的导体,电荷只分布在导体的外表面上。
4、电场线
(1)电场线:电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向。
(2)电场线的基本性质
①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向.
②电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强).
③静电场中电场线始于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远.它不封闭,也不在无电荷处中断.
④任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切)
介绍各种点电荷电场线的分布情况。
【演示】模拟电场线
指出:电场线是为了形象描述电场而引入的,电场线不是实际存在的线。
5、匀强电场
(1)定义:电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.
(2)匀强电场的电场线:是一组疏密程度相同(等间距)的平行直线.例如,两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中,除边缘附近外,就是匀强电场.如图14.3-1.

常见电场的电场线
电场电场线图样简要描述
正点电荷发散状
负点电荷会聚状
等量同号电荷相斥状
等量异号电荷相吸状
匀强电场平行的、等间距的、同向的直线

(三)【小结】对本节内容做简要的小结
◎巩固练习
1.下列说法中正确的是:[ABC]
A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场
B.电场是一种物质,它与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
C.电荷间的相互作用是通过电场而产生的,电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用
2.下列说法中正确的是:[BC]
A.电场强度反映了电场的力的性质,因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比
B.电场中某点的场强等于F/q,但与检验电荷的受力大小及带电量无关
C.电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向
D.公式E=F/q和E=kQ/r2对于任何静电场都是适用的
3.下列说法中正确的是:[ACD]
A.场强的定义式E=F/q中,F是放入电场中的电荷所受的力,q是放入电场中的电荷的电量
B.场强的定义式E=F/q中,F是放入电场中的电荷所受的力,q是产生电场的电荷的电量
C.在库仑定律的表达式F=kq1q2/r2中kq2/r2是电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小,此场对q1作用的电场力F=q1×kq2/r2,同样kq1/r2是电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强的大小,此场对q2作用的电场力F=q2×kq1/r2
D.无论定义式E=F/q中的q值(不为零)如何变化,在电场中的同一点,F与q的比值始终不变
4.讨论电场力与电场强度的区别于联系

●作业
1.复习本节课文
2.思考课本P16问题与练习第(1)、(3)、(4)、(5)、(7)题.
3.将(2)、(6)题做在作业本上.
参考题
1.在电场中某一点,当放入正电荷时受到的电场力向右,当放入负电荷时受到电场力向
左,下列说法正确的是:[]
A.当放入正电荷时,该点的场强向右,当放入负电荷时,该点的场强向左
B.只有在该点放入电荷时,该点才有场强
C.该点的场强方向一定向右
D.以上说法均不正确
2.真空中,两个等量异种点电荷电量数值均为q,相距r.两点电荷连线中点处
的电场强度的大小为:[]
A.B.2kq/r2C.4k/r2D.8kq/r2
3.真空中,A,B两点上分别设置异种点电荷Q1、Q2,已知两点电荷间引力为10N,Q1=1.0×10-2C,Q2=2.0×10-2C.则Q2在A处产生的场强大小是________N/C,方向是________;若移开Q2,则Q1在B处产生的场强的大小是________N/C,方向是________.
说明
1.电场强度是表示电场强弱的物理量,因而在引入电场强度的概念时,应该使学生了解什么是电场的强弱,同一个电荷在电场中的不同点受到的电场力的大小是不同的,所受电场力大的点,电场强.
2.应当使学生理解为什么可以用比值F/q来表示电场强度,知道这个比值与电荷q无关,是反映电场性质的物理量.
用比值定义一个新的物理量是物理学中常用的方法,应结合学生前面学过的类似的定义方法,让学生领会电场强度的定义.
3.应当要求学生确切地理解E=F/q和E=kQ/r2这两个公式的含义,以及它们的区别和联系.
4.应用电场的叠加原理进行计算时不应过于复杂,一般只限于两个电场叠加的情形.通过这种计算,使学生理解场强的矢量性
5.电场线是为了形象描述电场而引入的,电场线不是实际存在的线。

第四节电势能、电势(2课时)

教学目标
(一)知识与技能
1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。
2、理解电势的概念,知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。了解电势与电场线的关系,了解等势面的意义及与电场线的关系。
(二)过程与方法
通过与前面知识的结合,理解电势能与静电力做的功的关系,从而更好的了解电势能和电势的概念。
(三)情感态度与价值观
尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题,增强科学探究的价值观。
重点:理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
难点:掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题。
教学过程:
(一)复习前面相关知识
1.静电力、电场强度概念,指出前面我们从力的性质研究电场,从本节起将从能量的角度研究电场。
2.复习功和能量的关系。
从静电力做功使试探电荷获得动能入手,提出问题:是什么能转化为试探电荷的动能?引入新课。
(二)进行新课
1.静电力做功的特点
结合课本图1。4-1(右图)分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
(1)q沿直线从A到B
(2)q沿折线从A到M、再从M到B
(3)q沿任意曲线线A到B
结果都一样即:W=qELAM=qELABcos
【结论】:在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。
与重力做功类比,引出:
2.电势能
(1)电势能:由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫做电势能。
(2)静电力做功与电势能变化的关系:
静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为:
注意:
①.电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增加
②.电场力力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而它们的总量保持不变。
③.在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正,负电荷在任
一点具有的电势能都为负。
在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负,负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
④.求电荷在电场中某点具有的电势能
电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W
⑤.求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低
将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断,电场力做正功,电势能减小,电荷在A点电势能大于在B点的电势能,反之电场力做负功,电势能增加,电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。
⑥电势能零点的规定
若要确定电荷在电场中的电势能,应先规定电场中电势能的零位置。
关于电势能零点的规定:P19(大地或无穷远默认为零)
所以:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取B为电势能零点,则A点的电势能为:
举例分析:对图1。4-1中的各量附与一定的数值,后让学生计算。(1课时)
3.电势---表征电场性质的重要物理量度
通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。参阅P20图1。4--3
(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势。用表示。标量,只有大小,没有方向,但有正负。
(2)公式:(与试探电荷无关)
(3)单位:伏特(V)
(4)电势与电场线的关系:电势顺线降低。(电场线指向电势降低的方向)
(5)零电势位置的规定:电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关,即电势的数值决定于零电势的选择.(大地或无穷远默认为零)
◎让学生思考和讨论P21问题。◎引导学生分析问题与练习3、4
4.等势面
⑴.定义:电场中电势相等的点构成的面
⑵.等势面的性质:
①.在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功
②.电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
③.等势面越密,电场强度越大
④.等势面不相交,不相切
⑶.等势面的用途:由等势面描绘电场线。
⑷.几种电场的电场线及等势面
注意:①等量同种电荷连线和中线上
连线上:中点电势最小
中线上:由中点到无穷远电势逐渐减小,无穷远电势为零。
②等量异种电荷连线上和中线上
连线上:由正电荷到负电荷电势逐渐减小。
中线上:各点电势相等且都等于零。
◎引导学生分析问题与练习7。
(三)小结:对本节内容要点进行概括。
(四)巩固新课1。引导学生完成问题与练习其他题目。
2.阅读教材内容

第五节、电势差(1课时)

教学目标
(一)知识与技能
理解掌握电势差的概念、定义式与应用。
(二)过程与方法
结合电势、电势能、静电力做功,通过对比让学生深入理解电势差及其之间的关系
(三)情感态度与价值观
培养学生对比的学习方法,培养学生的逻辑能力
重点:理解掌握电势差的概念、定义式。
难点:根据电势差的定义式进行有关计算。
教学过程:
(一)复习上课时知识
要点:1、静电力做功与电势能的关系。
2、电势概念。-----后引入新课
(二)新课教学-----第5节、电势差
通过对重力场中的高度、高度差和电场中的电势、电势的差值进行类比,并结合P18图1、4-1分析得出:
1、电势差
(1)定义:电场中两点间电势的差值,也叫电压。用表示。
(2)公式:或①
所以有:=-②
注意:电势差也是标量,可正,可负。
2、静电力做功与电势差的关系
电荷Q在电场中从A移动到B时,静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差。
推导:
所以有:或③
即:电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷Q的比值。
注意:电场中A、B两点间的电势差跟移动电荷的路径无关,只与AB位置有关
分析P24例题(这里略)
先引导学生画示意图。后解之。并对A、C间的电势差的计算过程做补充说明。
(三)小结:对本节内容要点进行概括。
(四)巩固新课1。引导学生完成问题与练习。作业1、2,3做练习。
2.阅读教材内容

第六节、电势差与电场强度的关系(1课时)

教学目标
(一)知识与技能
掌握电势差与电场强度的关系
(四)过程与方法
通过对电场力做功的两种不同方式的比较推导得出电势差与电场强度的关系
(五)情感态度与价值观
1、习感知科学的价值和应用
2、培养对科学的兴趣、坚定学习思考探索的的信念
重点:匀强电场中电势差与电场强度的关系
难点:电势差与电场强度的关系在实际问题中应用。
教学过程:
(一)复习上课时知识
要点:电场强度、电势差的概念
问题:既然电场强度、电势差都可以描述电场,那么两者有何关系?--引入新课
(二)新课教学---第6节、电势差与电场强度的关系
结合图1、6—1及电场力做功的两种不同途径推导,再引导学生比较得出:
匀强电场中电势差与电场强度的关系:
即:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乖积
◎引导学生思考讨论P26问题
电势差与电场强度的关系也可以写做:
它的意义为:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场线方向的距离的比值。
◎引导学生思考讨论P27问题
注意:
(1)上式的适用条件:匀强电场;
(2)d为匀强电场中两点沿电场线方向的距离(等势面间的距离)。
(3)电场强度与电势无直接关系
①.电场强度为零的地方电势不一定为零,电势为不为零取决于电势零点。如:处于静电平衡的导体内部场强为零,电势相等,是一个等势体,若不选它为电势零点,导体上电势就不为零。若选它为电势零点,则导体电势就为零。(结合说一说)
②.电势为零的地方电场强度不一定为零。如:点电荷产生的电场中某点定为电势零点,但该点电场强度不为零,无穷远处场强和电势都可认为是零。
③.电场强度相等的地方电势不一定相等,如在匀强电场中场强相等,但各点电势不等。而处于静电平衡的导体内部场强为零,处处相等,电势也相等。
④.电势相等的地方电场强度不一定相等。如在等量的异种电荷的电场中,两电荷连线的中垂面是一个等势面,但场强不相等。而处于静电平衡的导体内部场强为零,处处相等,电势也相等
(三)小结:对本节内容要点进行概括,并引导学生概括场强三公式、对比其适用条件。
(四)巩固新课:1、引导学生完成问题与练习。作业1、2,3、4做练习。
2、阅读教材内容

第七节、电容器与电容(1课时)

教学目标
(一)知识与技能
1、知道什么是电容器及常见的电容器;
2、知道电场能的概念,知道电容器充电和放电时的能量转换;
3、理解电容器电容的概念及定义式,并能用来进行有关的计算;
4、知道平行板电容器的电容与哪些因素有关,有什么关系;掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。
(二)过程与方法
结合实物观察与演示,在计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。
(三)情感态度与价值观
体会电容器在实际生活中的广泛应用,培养学生探究新事物的兴趣。
重点:掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器的电容。
难点:电容器的电容的计算与应用
教具准备:常见的电容器示教板,带电羽的平行板电容器,静电计,介质板,感应起电机,电线
教学过程:
(一)复习前面相关知识
要点:场强、电势能、电势、电势差等。
(二)新课教学----第七节、电容器与电容
展示各种电容器.并做解释:这是一种能容纳电荷的容器,今天我们来学习它——电容器以及描述它容纳电荷本领的物理量——电容
1、电容器
(1)构造:任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器。
(2)电容器的充电、放电
操作:把电容器的一个极板与电池组的正极相连,另一个极板与负极相连,两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。
现象:从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后,切断与电源的联系,两个极板间有电场存在,充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能.
操作:把充电后的电容器的两个极板接通,两极板上的电荷互相中和,电容器就不带电了,这个过程叫放电.
现象:从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流.放电后,两极板间不存在电场,电场能转化为其他形式的能量.
提问:电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?待学生讨论后总结如下:
【板书】充电——带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加,电能转化为电场能
放电——带电量Q减少,板间电压U减少,板间场强E减少,电场能转化为电能
2、电容
与水容器类比后得出。说明:对于给定电容器,相当于给定柱形水容器,C(类比于横截面积)不变。这是量度式,不是关系式。在C一定情况下,Q=CU,Q正比于U。
(1)定义:电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值,叫做电容器的电容。
(2)公式:
(3)单位:法拉(F)还有微法(F)和皮法(pF)1F=10-6F=10-12pF
(4)电容的物理意义:电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,是由电容器本身的性质(由导体大小、形状、相对位置及电介质)决定的,与电容器是不是带电无关.
3、平行板电容器的电容
(1)[演示]感应起电机给静电计带电(详参阅P29图1。7-4)
说明:静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量电势差.把它的金属球与一个导体相连,把它的金属外壳与另一个导体相连,从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差U.
现象:可以看到:
①.保持Q和d不变,S越小,静电计的偏转角度越大,U越大,电容C越小;
②.保持Q和S不变,d越大,偏转角度越小,C越小.
③.保持Q、d、S都不变,在两极板间插入电介质板,静电计的偏转角度并且减小,电势差U越小电容C增大.
(2)结论:平行板电容器的电容C与介电常数ε成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比.
平行板电容器的决定式:真空介质
4、常用电容器(结合课本介绍P30)
(三)小结:对本节内容要点进行概括
(四)巩固新课:1、引导学生完成问题与练习。2、阅读教材内容。
第八节、带电粒子在电场中的运动(2课时)

教学目标
(一)知识与技能
1.了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力,带电粒子做匀变速运动。
2.重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。
3.知道示波管的主要构造和工作原理。
(二)过程与方法
培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。
(三)情感态度与价值观
1.渗透物理学方法的教育:运用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素,不计粒子重力。
2.培养学生综合分析问题的能力,体会物理知识的实际应用。
重点:带电粒子在电场中的加速和偏转规律
难点:带电粒子在电场中的偏转问题及应用。
教学过程:
(一)复习力学及本章前面相关知识
要点:动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。
(二)新课教学
1.带电粒子在电场中的运动情况(平衡、加速和减速)
⑴.若带电粒子在电场中所受合力为零时,即∑F=0时,粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。
例:带电粒子在电场中处于静止状态,该粒子带正电还是负电?
分析:带电粒子处于静止状态,∑F=0,,因为所受重力竖直向下,所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下,所以带电体带负电。
⑵.若∑F≠0(只受电场力)且与初速度方向在同一直线上,带电粒子将做加速或减速直线运动。(变速直线运动)
◎打入正电荷(右图),将做匀加速直线运动。
设电荷所带的电量为q,板间场强为E
电势差为U,板距为d,电荷到达另一极板的速度为v,则
电场力所做的功为:
粒子到达另一极板的动能为:
由动能定理有:(或对恒力)
※若初速为v0,则上列各式又应怎么样?让学生讨论并列出。
◎若打入的是负电荷(初速为v0),将做匀减速直线运动,其运动情况可能如何,请学生讨论,并得出结论。
◎请学生思考和讨论课本P33问题
分析讲解例题1。(详见课本P33)
【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力∑F≠0,且与初速度方向有夹角(不等于0°,180°),则带电粒子将做什么运动?(曲线运动)---引出
2.带电粒子在电场中的偏转(不计重力,且初速度v0⊥E,则带电粒子将在电场中做类平抛运动)
复习:物体在只受重力的作用下,被水平抛出,在水平方向上不受力,将做匀速直线运动,在竖直方向上只受重力,做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。
详细分析讲解例题2。
解:粒子v0在电场中做类平抛运动
沿电场方向匀速运动所以有:①
电子射出电场时,在垂直于电场方向偏移的距离为:②
粒子在垂直于电场方向的加速度:③
由①②③得:④
代入数据得:m
即电子射出时沿垂直于板面方向偏离0.36m
电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为v0,而垂直于电场方向的速度:

故电子离开电场时的偏转角为:⑥
代入数据得:=6.8°
【讨论】:若这里的粒子不是电子,而是一般的带电粒子,则需考虑重力,上列各式又需怎样列?指导学生列出。
3.示波管的原理
(1)示波器:用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管
(2)示波管的构造:由电子枪、偏转电极和荧光屏组成(如图)。
(3)原理:利用了电子的惯性小、荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等,灵敏、直观地显示出电信号随间变化的图线。
◎让学生对P35的【思考与讨论】进行讨论。
(三)小结:1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索
带电粒子在电场中的运动,是一个综合电场力、电势能的力学问题,研究的方法与质点动力学相同,它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能原理等力学规律.研究时,主要可以按以下两条线索展开.
(1)力和运动的关系——牛顿第二定律
根据带电粒子受到的电场力,用牛顿第二定律找出加速度,结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等.这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况.
(2)功和能的关系——动能定理
根据电场力对带电粒子所做的功,引起带电粒子的能量发生变化,利用动能定理或从全过程中能量的转化,研究带电粒子的速度变化,经历的位移等.这条线索同样也适用于不均匀的电场.
2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧
(1)类比与等效
电场力和重力都是恒力,在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比.例如,垂直射入平行板电场中的带电粒子的运动可类比于平抛,带电单摆在竖直方向匀强电场中的运动可等效于重力场强度g值的变化等.
(2)整体法(全过程法)
电荷间的相互作用是成对出现的,把电荷系统的整体作为研究对象,就可以不必考虑其间的相互作用.
电场力的功与重力的功一样,都只与始末位置有关,与路径无关.它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化,从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算.

(四)巩固新课:1、引导学生完成问题与练习。1、3、4做练习。作业2、5。
2、阅读教材内容,及P36-37的【科学足迹】、【科学漫步】