电荷守恒定律，库伦定律
一、课题名称
电荷守恒定律，库伦定律
二、学习目标
1．了解原子结构及自然界中两种电荷间的相互作用．
2．了解起电的过程，认清起电的本质． 3．理解电荷守恒定律及其应用
4．知道在什么情况下可把带电体看做点电荷．5．理解库仑定律及其适用条件． 三、 教学过程
1、“顾”——知识回顾。
电荷守恒定律
(1)两种电荷：
(2)物质的电结构：
(3)三种起电方式：
(4)电荷守恒定律：
(5)电荷量：
1
库仑定律
1．点电荷：
是一种理想化的物理模型．
2.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 ，与它们的距离的二次方成 作用力的方向在它们的连线上．
②表达式：F＝ ，式中k叫做静电力常量，k＝
2、“析”——例题辨析。
例题1.如图1－1－4所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是( )
图1－1－4
A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开
B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移动C，A、B上的金属箔片仍张开 C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开
D．先把A、B分开，再把C移去，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合
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．摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷 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．感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分 D．感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体
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QA＝6.4×109 C，QB＝－3.2×109 C，让两绝缘金属小球接触，接触后A、B所带的电荷量各是多少？在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？
－
－
2
4.可视为点电荷的半径相同的两个金属球A、B，带有等量异号电荷，相隔一定的距离，两球之间的相互作用力大小为F，今用一半径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大小是( )
1133 A.F B.F C.F D.F
8484
5.两个电荷量分别为Q和4Q的负点电荷a、b，在真空中相距为l，如果引入另一点电荷c，正好能使
这三个电荷都处于静止状态，试确定点电荷c的位置、电性及它的电荷量．
3、“纳”——归纳总结。
1．“中性”与“中和”的理解
(1)中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性． (2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程．
2．守恒的广泛性：电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律，也涵盖了近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律．如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变．
3．两带电球体间的库仑力的求解
(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，二者间的距离就是球心间的距离．
(2)两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看做点电荷，此时两带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．如图(a)，若带同种电荷时，由于排斥而距离变大，此时q1q2q1q2F＜k2；如图(b)，若带异种电荷时，由于吸引而距离变小，此时F＞k2. rr
(3)库仑定律中的静电力常量k，只有在各量都采用国际单位时，才可以取k＝9.0×109 N·m2/C2. 4、“拓”——拓展延伸。
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
3
2．关于电荷量，以下说法正确的是( ) A．物体所带的电荷量可以为任意实数 B．物体所带的电荷量只能是某些值
C．物体带正电荷1.6×109C，这是因为失去了1.0×1010个电子
－
D．物体所带电荷量的最小值为1.6×10
－19
C
2
3．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成．u夸克带电量为e，d
31
夸克带电量为－e，e为元电荷，下列判断正确的是( )
3
A．质子由一个u夸克和一个d夸克组成，中子由一个u夸克和两个d夸克组成 B．质子由两个u夸克和一个d夸克组成，中子由一个u夸克和两个d夸克组成 C．质子由一个u夸克和一个d夸克组成，中子由两个u夸克和两个d夸克组成 D．质子由两个u夸克和一个d夸克组成，中子由两个u夸克和两个d夸克组成
4．用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒带________电荷，毛皮带________电荷．当橡胶棒带有2.7×10仑的电荷量时，有____________个电子从____________移到________上
5.如图1－2－7所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ，若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°和q245°.则为
q1
6．如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q＞0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l，已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为( )
5kq2
A．l＋ 2k0l2kq2
B．B．l－2 k0l5kq2
C．l－ 4k0l25kq2
D．l－ 2k0l2四、课后作业
1．带电微粒所带电荷量不可能是下列值中的( )
A．2.4×10
－19
－9
库
C C
4
B．－6.4×10D．4.0×10
－19
C
C．－1.6×10
－18－17
C
2．关于摩擦起电现象，下列说法中正确的是( )
A．摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷
B．摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体上 C．通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，一定带有等量异种电荷 D．通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，可能带有同种电荷
3．原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电1.6×10中正确的是( )
A．乙物体一定带有负电荷8×10
－16
－15
C，丙物体带电8×10
－16
C．则对于最后乙、丙两物体的带电情况下列说法
C C
B．乙物体可能带有负电荷2.4×10C．丙物体一定带有正电荷8×10
－15
－16
C C
D．丙物体一定带有负电荷8×10
－16
4．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应的电荷的分布情况，正确的是( )
－
5．多少个电子的电荷量等于－3.2×105 C？干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走，身上聚集了－4.8×105 C的电荷．此人身上有多少个剩余电子？他的质量增加了多少？(电子质量me＝9.1×10
－
－31
kg，
电子电荷量e＝1.6×10
－19
C)
6．下列哪些物体可以视为点电荷( ) A．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷
B．均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一般可视为点电荷 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
7．对于库仑定律，下面说法正确的是( )
5
Q1Q2A．凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F＝k2 rB．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律
C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等 D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电作用力大小，只取决于它们各自所带的电荷量
8．两个分别带有电荷量为－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，r
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，则两球间库仑力的大小为( )
2
134A.F B.F C.F 1243
D．12F
9．A、B两个点电荷间距离恒定，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 C．一定不变
B．可能变小 D．不能确定
10．如图所示，质量均为m的三个带电小球，A、B、C放置在光滑的绝缘水平面上，A与B、B与C相距均为l，A带电QA＝＋8q，B带电QB＝＋q，若在C上加一水平向右的恒力F，能使A、B、C三球始终保持相对静止，则外力大小F为多少？C球所带电荷量QC?
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