第一节、电荷库仑定律

第一节、电荷库仑定律一、接引雷电下九天 说明：电闪雷鸣是常见的自然现象，有时甚至表现得神秘恐怖。蒙昧时期的人们认为雷电是“天神之火”, 在 很长的历史时期内对雷电充满畏惧。欧洲的文艺复兴使得科学精神得到解放，人们开始对雷电现象进行思 考。18 世纪，各种静电现象首先引起了学者们的关注和研究。问：我们周围有哪些静电现象呢？（冬天在漆黑的房间里脱毛衣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） 说明：那么天上的雷电和我们平时接触到的静电有没有联系呢？如果有，会有什么联系呢？ 1746 年，富兰 克林胃着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验。问：他是如何做这个实验的呢？（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。他和儿子一起把风筝放到天上，牵着风筝的一根丝绳系 在遮雨棚内。当雷电打下来，他看见麻线末端的纤维散开，并且莱顿瓶也带上了电。问：富兰克林的风筝实验有什么意义吗？（证明了闪电是一种放电现象，与摩擦产生的电没有区别。该实 验统一了天电和地电，使人类摆脱了对雷电现象的迷信） 富兰克林的实捆正明闪电是一种放电现象，与摩擦产生的电没有区别。他统一了天电和地电，使人类摆脱 了对雷电现象的迷f言。富兰克林为我们揭开了天电的奥秘一一它跟地上的电是样的富兰克林吞到J欧 洲人表演的电学实验。新奇的现象激发了他极大的兴趣，通过欧洲科学界的朋友，他很快就得到了一套实 验仪器并立即开始重复实验和研究。二、电荷（一）摩擦起电说明：静电有什么性质？它从哪里来？它的存在跟我们的生活有哪些关系？ 说明：人们最早注意的经典现象是摩擦起电。我国学者王充发现甲壳等物体能吸引芥子之类的轻小物体， 古希腊人也发现了琥珀等物体经摩擦后能吸引草屑等小物体，后来在大量的摩擦起电实验中人们发现： 电荷有两种： 正电荷和负电荷。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。电 荷的多少就称之为电荷量问：在国际单位制中，电荷的单位是什么？（库仑 简称库 符号 C ） 问：电荷之间的力学性质怎样？（同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引） 问：为什么摩擦能够起电呢？（物质的原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的。原子核的正电荷 数且与周围电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外表现为电中性。在摩擦起电过程中，一些被原子 核束缚得不紧的电子转移到另一个物体上，于是失去电产的物休带正电，得到电子的物体带负电在用丝 绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒上的电子跑到丝绸上去了，玻璃棒因缺少电子而带正电，丝绸因有多余的电荷而 带负电）问：如何知道物体是否带电了呢？（可以使用验电器） 问：如图左侧的验电器结构如何?原理如何？（上面是个金属盒，下面有两个金属箔片，两个金属箔片能够 因为带同种电荷而张开）问：如图右侧的验电器结构如何?原理如何？ （上面是个金属球，下面是一根固定的金属杆和一个金属箔片， 能够根据指针偏转的角度表示带电的多少，这种特殊的脸电器也叫做静电计 ）（二）接触起电 说明：除了摩擦起电外，还有没有其他起点方式呢？例如两个相同的金属小球，甲不带电，乙带电，两个 小球接触，则甲球要带上一定的电荷 问：两个带电的相同的小球，接触后电荷如何分配？（每个带电小球的电荷等于正负电荷的平均值）（三）感应起电实验：实验器材：（一对用绝缘支柱支持的金属导体A、B下面带有金属箔片，带正电的金属球C）实验过程：使金属导体A、B彼此接触，让带正电的球C移近导体A实验现象：带正电的球C移近导体A前，贴在A、B下面的金属箔是闭合的。带正电行的球C移近导体 A ，可以看到 A 、 B 上的金属箔都张开了。实验解释：A、B是金属，带有自由电荷，带正电的球C移近导体A时，A、B中的自由电子受到球C的 吸引移动到A使A带上负电，同时使A带上等量的正电，所以可以看到A、B上的金属箔都张开了。 问：如果把A、B分开，然后移去C，可以看到什么现象？ （A、B上的金属箔仍然张开）为什么会看 到这样的现象？（在用外力把A、B分开的过程中，A、B上的电荷并没有发生中和，仍然带有电荷） 问：如果让A、B接触，移去C，可以看到什么现象？（金属箔就不再张开），为什么会看到这样的现象？（A、B所带的电荷是等量的，互相接触时，移去C后，正、负电待发生了中和。所以金属箔就不再张开） 说明：把电荷移近不带电的导体，使导体带电的现象，叫做感应起电三、电荷守恒定律 说明：大量事实表明，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。在转移的过程中电荷的总量不变，这个结论叫做电荷守恒定律，该定律是物 理学中重要的基本定律之一。说明：到目前为止，科学实验发现的最小电荷夏是电了所带的电荷量，我们就把电子的电荷量称之为元 电荷，用e表示，电子电量e = 1.60 x 10 i9C，所有带电物体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍。四、库仑定律实验：实验器材：带正电的物体A，丝线、带正电的轻质小球、支架实验过程：物体A位置固定不动，把带正电的轻质小球用细线系在支架上，先后挂在P1、P2、P3等位置， 观察丝线与竖直方向之间的夹角实验现象：物体A与带电小球的距离越大，丝线与竖直方向之间的夹角越小 实验解释：该实验现象说明，电荷之间的作用力和距离之间的关系是距离越大，作用力越小实验过程：物体A位置固定不动，带正电的轻质小球用细线系在支架上，位置固定不动，增大或减小它所 带的电荷量，观察丝线与竖直方向之间的夹角实验现象：物体A与带电小球的带电量越大，丝线与竖直方向之间的夹角越大 实验解释：该实验现象说明，电荷之间的作用力和电荷量之间的关系是电荷量越大，作用力越大说明：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，得知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。人们 把这个定律就称之为库仑定律。问：如果用Q、q表示两个点电荷的电荷量，用r表示它们之间的距离，用F表示它们之问的相互作用力，则库仑定律可以如何表示？ （F = KQq/r2 ）问：式中的k是什么？（静电力常量）大小为多少？ （9 . 0 x 109）单位是什么？ （N m 2/ C2）问：库仑定律的成立条件是什么？（真空中静止点电荷）问：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身线度的大小大得多，以至 带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以看做点电荷）问：如果两个带电体不能看成点电荷，该如何处理呢？（可以把带电体看成是许多个点电荷组组成，根据库仑定律和力的合成法则，原则上就可以求出带电体间的静电力的大小和方向）电荷库仑定律板书设计一、接引雷电下九天二、电荷（一）摩擦起电1、电荷： 正电荷 负电荷电荷量：电荷的多少单位：库仑 简称库 符号 C2、电荷之间的力学性质：同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引摩擦起电的解释：电子的转移3、验电器、静电计（二）接触起电（三）感应起电1、感应起电：把电荷移近不带电的导体，使导体带电的现象三、电荷守恒定律1、 内容：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。在转移的过程中电荷的总量 不变2、元电荷：电子的电荷量 e = 1 . 60 x 10 19 C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、数学表达式：F=KQq/r23、成立条件：真空中静止点电荷（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）4、两个带电体不能看成点电荷处理方法：可以把带电体分割成许多个点电荷，根据库仑定律和力的合成法则，原则上就可以求出带电体间的静电力的大小和方向