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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,第九章,静电场,及其应用,第九章 静电场及其应用,学习目标,1.,通过实验,定性认识电荷之间的相互作用力与电荷量、电荷间的距离的关系,知道库仑定律和静电力常量,并通过静电力与万有引力的对比,体会自然规律的多样性和统一性,体会自然界和谐的统一美,.,2.,通过与质点模型的类比,认识点电荷的概念,建立点电荷理想模型,.,知道将带电体看成点电荷的条件,体会类比法和建构理想模型在科学研究中的作用,.,3.,通过了解科学家在探索库仑定律过程中所使用的研究方法,领会在库仑的实验中采用的微小量放大、类比等思想方法,体验科学思想方法在科学研究中的重要作用,.,4.,通过具体实例,理解库仑定律的适用条件,能够应用库仑定律计算点电荷间的静电力,会利用力的合成的知识解决三个点电荷的平衡问题,培养知识迁移能力和运用数学知识解决物理问题的能力,.,2,库仑定律,学习目标1.通过实验,定性认识电荷之间的相互作用力与电,知识点一电荷之间的作用力,1.,将摩擦起电后的气球靠近空易拉罐,空易拉罐被气球吸引而滚动起来,.,如果减小气球到易拉罐的距离或使气球摩擦后的电荷量增大,那么易拉罐的滚动情况会,发生,答案,:,滚动加快,.,带电的气球和空易拉罐之间的作用力可能与气球的电荷量以及它们之间的距离有关,.,可以采用控制变量法来验证猜想,.,怎样的变化,?,据此猜想,它们之间的作用力可能与哪些因素有关,?,要验证猜想,可以采用什么实验方法,?,知识点一电荷之间的作用力1.将摩擦起电后的气球靠近空易拉罐,2.,库仑定律,:,中,两,个,之间,的相互作用力,与它们的电荷量的乘积,成,与它们的距离的二次方,成,作用力的方向,在,.,3.,静电力,(,库仑力,):,之间,的相互作用力叫作静电力或库仑力,.,4.,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,、,及,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,.,真空,静止点电荷,正比,反比,它们的连线上,电荷,形状,大小,电荷分布状况,2.库仑定律: 中两个,知识点二库仑的实验,1.,实验原理,.,库仑做实验用的装置,叫作,如图所示,细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个小球,A,另一端通过物体,B,使绝缘棒平衡,悬丝处于自然状态,.,把另一个带电的金属球,C,插入容器并使它接触,A,从而使,A,与,C,带,电荷,.,将,C,和,A,分开,再使,C,靠近,A,时,A,和,C,之间的作用力使,A,远离,.,扭转悬丝,使,A,回到初始位置并静止,通过悬,丝,可以,比较力的大小,.,库仑扭秤,同种,扭转的角度,知识点二库仑的实验1.实验原理.库仑做实验用的装置叫作,2.,实验步骤,.,(1),改变,A,和,C,之间的距离,r,记录每次悬丝扭转的角度,便可找出力,F,与,的,关系,.,(2),改变,A,和,C,的电荷量,记录每次悬丝扭转的角度,便,可找出力,F,与,之间,的关系,.,3.,实验结论,.,(1),力,F,与距离,r,的二次方成反比,即,.,(2),力,F,与,q,1,和,q,2,的乘积成正比,即,.,(3),综合以上实验结论可得,F,=,.,距离,r,电荷量,q,F,q,1,q,2,2.实验步骤.距离r电荷量qFq1q2,知识点三静电力计算,1,.,为什么在研究微观带电粒子的相互作用时,可以忽略万有引力,?,答案,:,微观带电粒子间的万有引力远小于静电力,因此,在研究微观带电粒子的相互作用时,可以忽略,万有引力,.,2.,库仑定律给出的是点电荷之间的静电力,为什么根据库仑定律也可以求出带电体之间的静电力,?,答案,:,因为任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的,所以如果知道带电体上的电荷分布,根据库仑定律就可以求出带电体之间的静电力,.,知识点三静电力计算1.为什么在研究微观带电粒子的相互作用时,小,试,身手,判断下列说法的正误并和同学交流,(,正确的打“”,错误的打“,”).,小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“”,错误,探究,一,库仑定律,问题情境,带正电的带电体,C,置于铁架台旁,把系在丝线上带正电的小球先后挂在,P,1,、,P,2,、,P,3,位置,如图所示,.,带电体,C,的电荷量为,Q,小球的电荷量为,q,.,丝线与竖直方向的夹角为,带电体,C,和小球之间的作用力大小用,F,表示,.,探究一库仑定律问题情境带正电的带电体C置于铁架台旁,把系在,1.,挂在,P,1,处的小球的电荷量,q,一定时,增大带电体,C,的电荷量,Q,丝线的偏角如何变化,?,说明电荷间的相互作用力的大小与什么因素有关,?,答案,:,丝线的偏角变大,说明带电小球与带电体,C,之间的相互作用力变大,.,相互作用力变大是由增大电荷量,Q,引起的,这说明电荷间的相互作用力的大小与电荷量大小有关,在距离一定时,电荷量越大,相互作用力越大,.,1.挂在P1处的小球的电荷量q一定时,增大带电体C的电荷量Q,2.,保持带电体,C,的电荷量不变,把系在丝线上带正电的小球先后挂在,P,1,、,P,2,、,P,3,位置,丝线的偏角如何变化,?,说明电荷间的相互作用力的大小与什么因素有关,?,答案,:,小球悬挂在,P,1,、,P,2,、,P,3,处,丝线的偏角逐渐减小,表明在三个位置处的带电小球与带电体,C,间的相互作用力逐渐变小,.,说明电荷间的相互作用力的大小与它们之间的距离有关,在电荷量一定时,距离越大,相互作用力越小,.,2.保持带电体C的电荷量不变,把系在丝线上带正电的小球先后挂,然后提供器材，让学生设计并演示实验来验证自己的判断，从而得出相应的结论。,（3）实验结束后，让每组学生代表展示本组实验结果，进行评估交流，并引导学生进行总结，得出液体压强的特点。,生速度等于路程除以时间,（四）远视眼的成因和矫正,绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子的偏转超过了90，有的甚至被撞了回来，如图所示,分析：在运用公式时要知道：公式pF/S是压强的定义式，同时适用于计算固体、液体、气体的压强而公式pgh只适用于计算静止液体产生的压强大小。所以在解答问题前应先分清楚是固体压强还是液体压强，是先求压力还是先求压强。在求解液体对容器的压强和压力问题时，先求压强(用pgh)，再求压力(用F=pS)；求解容器对支持面的压力和压强时，先求压力(用F=G总)，再求压强(p=G总/S)。,(3)白纸在下，复写纸在上，在适当位置铺放好记下重垂线所指的位置O.,(2)安装：正确安装好气垫导轨,生谁的速度大，谁就跑得快由于单位不一样，没有办法比较快慢,(1)解决“同时”的相对性问题，可从三个方面入手：,(2)表达式：Ftppp.,衰变：AZXAZ1Y01e,(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是射线、射线、射线,师问题提得很好，请同学们看下面的问题,3.,结合以上探究,尝试总结,哪些因素影响电荷间的相互作用力的大小,?,这些因素对作用力的大小有什么影响,?,答案,:,电荷的电荷量和电荷间的距离影响电荷间的相互作用力的大小,.,电荷之间的距离一定时,电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大,;,电荷量一定时,电荷之间的作用力随着电荷间距离的增大而减小,.,然后提供器材，让学生设计并演示实验来验证自己的判断，从而得出,4.,如图所示,两个完全相同的形状规则的带电金属球的电荷量分别是,q,1,和,q,2,两球心之间的距离为,r,.,两球能不能被看作点电荷,?,为什么,?,什么情况下可以把两球看作点电荷,?,答案,:,当两球心之间的距离比较小时,两球的大小、形状不能忽略不计,两球不能被看作点电荷,.,因为此时两带电球体之间的距离会影响电荷的分布,.,当两球心之间的距离远远大于自身线度时,两球可看成点电荷,.,4.如图所示,两个完全相同的形状规则的带电金属球的电荷量分别,过程建构,1.,对点电荷的理解,.,(1),点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,类似力学中的质点,实际中并不存在,.,(2),带电体能否看成点电荷视具体问题而定,.,如果带电体的大小比带电体间的距离小得多,以致带电体的大小、形状及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,带电体就可以看成点电荷,.,2.,区分元电荷与点电荷,.,(1),元电荷是最小的电荷量,不是带电体,.,(2),点电荷是带电体,其电荷量可以很大,也可以很小,但它的电荷量一定是元电荷的整数倍,.,过程建构1.对点电荷的理解.,3.,对库仑定律的理解,.,(1),库仑定律只适用于真空中的静止点电荷之间的相互作用,一般没有特殊说明的情况下,都可按真空来处理,.,(2),两个点电荷之间的静电力遵从牛顿第三定律,即不论电荷量大小如何,两点电荷所受的静电力的大小总是相等的,.,(3),利用库仑定律计算静电力时,若带电体带负电荷,不必将负号代入公式中,只将电荷量的绝对值代入公式计算出静电力的大小,再根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断静电力的方向,.,3.对库仑定律的理解.,【典例,1,】,(,多选,),下列关于点电荷和元电荷的说法,错误的是,(,),A.,只有很小的球形带电体才可以看成点电荷,B.,电荷量为,1.6010,-19,C,的带电体叫作元电荷,C.,任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,D.,带电体间的距离比它们本身的大小大得多,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不计时,带电体就可以视为点电荷,【典例1】(多选)下列关于点电荷和元电荷的说法,错误的是(,解析,:,带电体间的距离比它们本身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布情况对它们之间的作用力的影响可以忽略不计时,带电体就可以视为点电荷,.,很小的球形带电体不一定能看成点电荷,选项,D,说法正确,选项,A,说法错误,;,元电荷不是带电体,选项,B,说法错误,;,任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,选项,C,说法正确,.,解析:带电体间的距离比它们本身的大小大得多,以致带电体的形状,【典例,2,】两个完全相同的金属小球,分别带有,+3,Q,和,-,Q,的电荷量,当它们相距,r,时,它们之间的静电力的大小为,F,1,;,若把它们接触后分开,再置于相距,3,r,的两点,它们之间的静电力的大小为,F,2,.,r,比两小球的半径大得多,则,F,1,F,2,等于,(,),A.274,B.271,C.34,D.31,【典例2】两个完全相同的金属小球,分别带有+3Q和-Q的电荷,答案,:,B,答案:B,探究,二静电力计算,问题情境,如图所示,三个点电荷,A,、,B,、,C,位于一个等边三角形的三个顶点上,已知,:,三角形边长为,1 cm,B,、,C,的电荷量为,q,B,=,q,C,=,110,-6,C,A,的电荷量为,q,A,=-210,-6,C.,探究二静电力计算问题情境如图所示,三个点电荷A、B、C位于,1.B,、,C,作用于,A,的静电力分别为多少,?,1.B、C作用于A的静电力分别为多少?,2.A,所受的静电力为多少,?,答案,:,对,A,进行受力分析如图所示,A,所受静电力为,F,1,、,F,2,的合力,两力的夹角为,60.,2.A所受的静电力为多少?答案:对A进行受力分析如图所示,A,3.,请尝试总结出计算静电力的基本步骤,.,(1),明确研究对象,:,明确点电荷的电性、电荷量和点电荷之间的距离,r,.,(2),计算大小,:,根据库仑定律,F,=,列,方程,.,(3),确定方向,:,根据同种,电荷,、,异种,电荷,确定力,的方向,.,相互排斥,相互吸引,3.请尝试总结出计算静电力的基本步骤.相互排斥相互吸引,过程建构,静电力的计算,.,(1),静电力是矢量,它具有力的共性,.,静电力的合成或分解遵从平行四边形定则,.,(2),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,.,两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变,.,(3),对于两个以上的点电荷,其中每一个点电荷所受的总的静电力,等于其他点电荷单独对该点电荷的作用力的,矢,量,和,.,过程建构静电力的计算.,看题设情景中是否有相互作用的两物体相距最近，避免相碰和物体开始反向运动等临界状态,(2)直接跃迁与间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁两种情况下辐射(或吸收)光子的能量是不同的直接跃迁时辐射(或吸收)光子的能量等于间接跃迁时辐射(或吸收)的所有光子的能量和,在探究液体压强规律的过程中，练习使用类比法,师读得非常正确“时”是“小时”的简称在计算和用中文符号书写单位时，要用简称所以写作“千米时(kmh)”，读作“千米每小时”同学们还要注意在物理课中不要沿用小学数学中以长度单位作速度单位的方法，不要说：“速度是每秒米或速度是每小时千米”,为了检验上述猜想是否正确，某同学进行了图13-14中各图所示的操作：,(3)规定正方向，确定初、末状态动量；,俗话说“良好的开端是成功的一半”，所以我计划创设两种情景来调动学生的积极性。情景一、请大家闭上眼睛，问刚才老师在干什么？情景二、请戴眼镜的同学取下眼镜，告诉大家他的感受。根据情景请同学们提出一个与眼睛有关的问题。根据学生提出的问题，选择“眼睛怎样看件物体？眼睛是怎样近视的？怎样矫正？”等问题作为今天的主题，其它问题给以鼓励。通过以上活动，不仅培养学生的质疑能力，而且提高学生的学习兴趣，为顺利完成本节课的教学任务奠定坚实基础。,师通过同学们的分析，我们已经知道在路程相同的情况下，通过比较时间的长短来判断运动的快慢；在时间相同的情况下，通过比较路程的长短来比较运动的快慢请同学们继续关注下面的问题,教学过程,为了更好的突破重难点，我把近视眼的成因和矫正与远视眼的成因与矫正放到同一张幻灯片上，让学生对比理解，加深记忆。,第二节光电效应、波粒二象性,1、演示实验,光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应,【典例,3,】在真空中有两个相距,r,的正点电荷,A,和负点电荷,B,它们的电荷量分别为,q,1,=,q,、,q,2,=4,q.,(1),若,A,、,B,固定,在什么位置放第三个点电荷,C,才能使,C,处于平衡状态,?,设点电荷,C,的电荷量为,q,3,平衡条件中对点电荷,C,的电性和电荷量有无要求,?,(2),若以上三个点电荷皆可自由移动,要使它们都处于平衡状态,对点电荷,C,的电荷量及电性有何要求,?,看题设情景中是否有相互作用的两物体相距最近，避免相碰和物体开,解析,:,(1),点电荷,C,受力平衡,点电荷,C,必须和,A,、,B,在同一条直线上,因为,A,、,B,带异种电荷,所以点电荷,C,不可能在它们中间,.,再根据库仑定律,静电力和距离的二次方成反比,可推知点电荷,C,应该在,A,、,B,的连线上,A,的外侧,(,离电荷量少的点电荷近一点的地方,),如图所示,.,解析:(1)点电荷C受力平衡,点电荷C必须和A、B在同一条直,答案,:,(1),在,A,、,B,的连线上且在,A,的外侧距离为,r,处,对点电荷,C,的电性和电荷量均没有要求,. (,2),电荷量为,4,q,且带负电,答案:(1)在A、B的连线上且在A的外侧距离为r处,对点电,三个自由电荷平衡的规律,(1),三个电荷均处于平衡状态,每个电荷所受另外两个电荷的静电力等大反向,.,(2),三个电荷一定在同一条直线上,且必定是两同一异,异种电荷的电荷量最小且位于中间,距离两同种电荷中电荷量较小的电荷较近,概括为,:,三点共线,两同夹异,两大夹小,近小远大,.,三个自由电荷平衡的规律,课堂评价,答案,:,B,1.,下列说法正确的是,(,),A.,点电荷是理想化物理模型,通常体积小的带电体都可以看成点电荷,B.,库仑定律只适用于点电荷,点电荷实际上是不存在的,C.,静电力常量与电荷间的相互作用力和距离的二次方成正比,与电荷量的乘积成反比,D.,体积大的带电体都不能看作点电荷,课堂评价答案:B1.下列说法正确的是(),答案,:,A,2.,如图所示,一个带正电的球体,M,放在绝缘支架上,把系在绝缘丝线上的带电小球,N,先后挂在横杆上的,P,1,和,P,2,处,.,当小球,N,静止时,丝线与竖直方向的夹角分别为,1,和,2,(,2,图中未标出,).,则,(,),A.,小球,N,带正电,1,2,B,.,小球,N,带正电,1,2,D,.,小球,N,带负电,1,2,答案:A2.如图所示,一个带正电的球体M放在绝缘支架上,把系,3.,库仑定律和万有引力定律有很多相似之处,对于两个点电荷或两个质点系统,关于静电力和万有引力的相似性,下列说法错误的是,(,),A.,这两种力都是非接触力,B.,这两种力的大小都与相互作用的两物体间的距离的二次方成反比,C.,这两种力的方向都沿着相互作用的两物体连线方向,D.,这两种力既可以是引力又可以是斥力,答案,:,D,3.库仑定律和万有引力定律有很多相似之处,对于两个点电荷或两,4.,如图所示,两个相同的金属球,A,、,B(,可看成点电荷,),的电荷量相等,两球相隔一定距离,两球之间的相互吸引力的大小是,F,现让另一个相同的不带电的金属小球,C,先后与,A,、,B,两球接触后移开,这时,A,、,B,两球之间的相互作用力的大小是,(,),答案,:,A,4.如图所示,两个相同的金属球A、B(可看成点电荷)的电荷量,5.,如图所示,把一电荷量为,Q,=-510,-8,C,的小球,A,用绝缘细绳悬起,若将电荷量为,q,=+410,-6,C,的带电小球,B,靠近,A,当两个带电小球在同一高度相距,r,=30 cm,时,绳与竖直方向的夹角,=45,g,取,10 m/s,2,k,=9.010,9,N,m,2,/C,2,且,A,、,B,两小球均可视为点电荷,求,:,(1)A,、,B,两球间的静电力的大小,;,(2)A,球的质量,.,5.如图所示,把一电荷量为Q=-510-8 C的小球A用绝,答案,:,(1)0.02 N,(2)210,-3,kg,答案:(1)0.02 N(2)210-3 kg,最大初动能Ek1eUc1，Ek2eUc2,生谁的速度大，谁就跑得快由于单位不一样，没有办法比较快慢,1爆炸的特点,发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值,MVgR2G43R33g4GR，R3g4G，RR地3g4G4G地3g地gg地4,箱顶受到水的压力为F1=p1S1=1960 Pa(0.30.3410-4)m2=175. 6 N，,（组织学生讨论）液体有重力，所以对底部有压强；液体跟固体不同，有流动性。容器壁阻挡着它流动，它就会对容器壁有压强。从而引入新课。,探究式教学,(7)整理好实验器材放回原处,(6)验证：一维碰撞中的动量守恒,猜想B：在深度相同时，不同液体的压强还跟它的密度有关，液体的密度越大，压强越大；,衰变：AZXA4Z2Y42He,单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间距x与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光的波长之间满足dx/l.,最大初动能Ek1eUc1，Ek2eUc2,
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