3-1静电场教案讲义

人教板—新课标物理选修3—1教案-----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。

新课标物理选修3一1静电场全套教案第一节、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。

精心整理高二物理选修3-1第一章静电场1、电荷及其守恒定律a、摩擦起电：b、静电感应：本质都是微观带电粒子在在物体之间和物体内部的转移。

c、电荷守恒定律：大量事实表明，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。

d、元电荷：电荷的多少叫电荷量；迄今为止，科学家发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。

人们把这个最小的电荷量叫做元电荷，用e表示，所有带电体的电荷量都是e 的整数倍，电荷量是不能连续变化的物理量。

e可取1.60×10-19C；电子的电荷量e与电子的质量m e之比，叫做电子的比荷。

2、库仑定律a、库仑定律：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。

F=kq1q2/r2其中，静电力常量k=9.0×109Nm2/C2b、电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。

点电荷的理解。

与万有引力的区别。

c、带电金属球接触后等分电量；3、电场强度a、法拉第提出的观点：电荷的周围存在着由它产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的；b、电场和磁场是一种客观存在，并且是互相联系的，统称为电磁场；变化的电磁场以光速在空间传播，它和实物一样具有能量和动量，因而场和实物是物质存在的两种不同形式。

只有在研究运动的电荷，特别是运动状态迅速变化的电荷时，电磁场的实在性才凸显出来。

c、静止电荷产生的电场，称为静电场。

d、试探电荷在电场中某点受到的力F与试探电荷的电荷量q成正比，F=Eq，E是比例常数，也即电场强度，反映电场在这点的性质，与q无关。

e、点电荷的电场强度计算与电场强度的叠加（电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和）f、电场线可以形象地描述电场强度的大小和方向。

电场线有以下几个特点：①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；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较疏。

选修3-1第一章《静电场》解说教材一、课程标准的要求1．了解静电现象及其在生活和生产中的应用，用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象。

2．知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。

知道两个点电荷间相互作用的规律。

通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与同一性。

3．了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。

理解电场强度。

会用电场线描述电场。

4．知道电势能、电势，理解电势差。

了解电势差与电场强度的关系。

5．观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。

举例说明电容器在技术中的应用。

二、课时安排建议：•第一节：电荷及其守恒定律一课时•第二节：库仑定律一课时•第三节：电场强度二课时•第四节：电势能和电势三课时•第五节：电势差一课时•第六节：电势差和电场强度的关系一课时•第七节：静电现象的应用一课时•第八节：电容器的电容二课时•第九节：带电粒子在电场中的运动二课时三、教材分析1.基本线索电荷在电场中受力-电场强度-电场力做功-电势能-电势-电势差-静电感应-电容器-带电粒子在电场中的运动2.核心内容——六组“两个”•两个概念: 电场强度和电势•两种电场：点电荷电场和匀强电场•两个基本规律：电荷守恒定律和库仑定律•两种图线：电场线和等势线•两个具体问题：静电感应和电容器•两种运动：带电粒子在电场中加速和偏转3.编写特点a.强调对概念的的基本研究方法的学习假设法、类比法、对称性原则b.加强与生活、技术、社会的联系静电喷漆、静电植绒、静电复印、雷火炼殿、传感器、示波器、静电加速器、直线加速器c.注意渗透电磁学与力学的紧密联系对几个相关问题解读为什么把电荷守恒定律单列一节？•各种守恒定律都是物理学的基本定律，它是物理学家追求的目标。

新教科书突出了守恒的思想，例如，力学中学习功和能的时候就是从“追寻守恒量”开始的。

这里把电荷守恒定律作为一节，目的就在于此。

•过去常把摩擦起电和感应起电作为单独的两个知识点来处理，新书中它们从属于电荷守恒定律。

3-1静电场教案讲义 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN静电场一、静电现象与产生1.静电产生（1）使物体带电的三种方式微观解释①摩擦起电：通过两种不同的物体相互摩擦是物体带电得失电子②接触带电：通过与带电导体接触时物体带电方式电荷转移③感应起电：通过静电感应使物体带电的方式电荷间相互作用（2）带电体的电性①丝绸摩擦过的玻璃棒带正电②毛皮摩擦过的橡胶棒带负电（3）三种起电方式比较2.电荷守恒定律①内容：电荷既不能创造也不能消失，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，在转移过程中电荷总量保持不变。

②理解：a.电荷守恒定律是自然界最基本的定律之一b.两物体之间或物体各部分之间转移的是电子c.起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过程，电荷发生转移或分离后由于剩余的正负电荷的代数和不为零，从而对外显电性，那种电荷量多，显哪种电性d.电荷中和，实质是等量的正电荷和负电荷代数和为零从而不显电性，而不是电荷消失3.几个小球电量分配问题①两个完全相同的带电金属球接触后再分开，电荷量Q A’’=Q B ’=2QQ BA，代入电荷量数值时将电性符号一起带入进行代数运算②三个完全相同的带电金属球接触后在分开，先用公式计算两个，结果再和第三个小球用公式计算二、静电力、库仑定律1.静电力与点电荷模型（1）静电力：静止的带电体之间的相互作用（2）点电荷：把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体称为点电荷①理解a.点电荷是物理模型，只有电荷量，没有大小和形状的理想化模型，类比质点b.把带电体看成点电荷的条件：带电体间的距离比它们自身大小大得多；c.点电荷只具有相对意义，一个物体能否看成是点电荷要看其具体问题，不能凭带电体自身的大小和形状2.库仑定律（1）内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F 的大小，跟它们的电荷量Q 的乘积成正比，跟他们的距离r的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线。

新课标高二物理自学教材人教版选修（3-1）部分第一章静电场作者：三人行时间：2014-6人教版新课标高二物理选修（3-1）第一章静电场第一节电荷及其守恒定律第二节库仑定律第三节电场强度第四节电势能电势第五节电势差第六节电势差与电场强度的关系第七节静电现象的应用第八节电容器的电容第九节带电粒子在电场中的运动说明：本套资料适合三大群体使用：1、准高二学生预习之用2、高二学生学习、复习之用3、新教师备课参考之用第一章静电场物理名言：科学是可以解答的艺术.科学的前沿是介于可解与难解，已知与未知之间的全新疆域.致力于这个领域的科学家们竭尽全力将可解的边界朝难解的方向推进，尽其所能揭示未知领域——皮特梅达瓦（1915-1987).阿拉伯裔英国免疫学家，因组织移植方面的研究获得1960年诺贝尔生物或医学奖.牛顿曾说：“我认为自己不过像在海滩上玩耍的男孩，不时地寻找比较光滑的鹅卵石或比较漂亮的贝壳，以此为乐.而我面前，则是一片尚待发现的真理的大海.”是的，牛顿并没有发现值得我们知道的每一样东西，其实包括电现象、磁现象……人类研究电现象和磁现象的历史比起研究力学的历史更加丰富多彩，电和磁的世界比机械运动的世界更加错综复杂.1.1电荷及其守恒定律三维自学目标1、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）知道摩擦起电及原因；（3）知道静电感应现象及原因；（4）知道电荷守恒定律；（5）知道什么是元电荷.2、过程与方法（1）通过对初中电学基础知识的复习，加强学生对电荷及电荷量的认识；（2）通过对原子核式结构的学习，让学生明确使物体带电的三种方式的实质.3、情感、态度与价值观：通过本节的学习，培养学生从微观的角度认识物体带电的本质.自学重点：电荷、电荷量、电荷守恒定律.自学难点：利用电荷守恒定律分析、解决摩擦起电、感应起电和接触起电的相关问题.自学过程：第一节电荷及其守恒定律（一）引入新课老师解说：本章将学习静电学.将从物质的微观角度认识物体带电的本质，电荷之间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.老师解说：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.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，人们没有发现与上述两种电荷都排斥或都吸引的电荷，这表明，自然界存在两种电荷，而且同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.美国科学家富兰克林（1706-1790）把前者命名为正电荷，把后者命名为负电荷.到了20世纪，物理学解开了物质分子、原子内部结构之谜，人们对电现象的本质又有了更深入的了解.（二）进行新课知识点1、电荷（1）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.（2）相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.（3）原子的核式结构：包括原子核（质子和中子）和核外电子.（4）物体带电的方式：（常考）第一、摩擦起电：原因是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.老师解说：原子核内部的质子和中子被核力紧密地束缚在一起.核力来源于强相互作用，所以原子核的结构一般是很稳定的.核外的电子靠质子的吸引力维系在原子核附近.通常离原子核较远的电子受到的束缚力较小，容易受到外界的作用而脱离原子.当两个物体互相摩擦时，一些束缚不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，第二、感应起电：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做感应起电.老师解说：把带正电荷的球C 移近彼此接触的导体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 分开后所带的是等量的异种电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和.提出问题：感应起点的原因是什么？老师解说：从物质的微观分子结构上解释感应起电的本质.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，电荷的总量保持不变.第三、接触起电：一个物体带电时，电荷之间会相互排斥，如果接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体带电，叫做接触起电.老师解说：从上面的学习中，我们知道使物体带电的方式有摩擦起电、感应起电和接触起电三种，在这三种带电过程中，电荷从一个物体转移到另一个物体上，或者从物体的一部分转移到另一部分，电荷的总量是不变的. 知识点2、电荷守恒定律（1）内容：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.（2）说明：在一定的条件下，电荷是可以产生和湮yān没mò的，但是电荷的代数和不变.如一对正、负电子可同时湮没，转化为光子.电荷守恒是自然界重要的基本规律之一. 知识点3、元电荷（1）电荷量：电荷的多少叫做电荷量，又叫做电量.电荷有正负之分，则电荷量就会有正值和负值.符号：Q 或q 单位：库仑，符号：C .（2）元电荷：带电体所带的最小电荷量叫做元电荷，用e 表示，C e 191060.1-⨯=.（3）注意：第一、所有带电体的电荷量或者等于e ，或者是e 的整数倍，也就是说，电荷量是不能连续变化的物理量.第二、质子及电子所带的电荷量的绝对值与元电荷的电荷量相等，常用e 表示它们所带的电荷量，但是不能说它们是一个元电荷.（4）比荷：电子的电荷量e 和电子的质量e m 的比值,为kg C m ee/1076.111⨯=（详见密立根实验精确测量） 知识点4、电荷的中和与净电荷（1）电荷的中和：是正、负电荷的相互抵消，使得净电荷减少或者为零，但是正、负电荷本身依然存在，并不是正、负电荷的消失.正、负电荷都是物质，是不能被消灭的，也不能被创造出来的，所以电荷守恒是物质守恒的体现，可见电荷的中和是净电荷的减少.我们通常讲一个物体带多少电，实质上指的是带多少净电荷. （2）净电荷：物体内正负电荷的差值.基础知识、基本技能1、对于摩擦起电现象，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，可能带有同种电荷参考答案：选BC.2、如教材图1-1-2所示，当将带正电的球C移近不带电的枕形绝缘金属导体AB时，枕形导体上的电荷移动情况是（）A.枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动B.枕形金属导体中的带负电的电子向A端移动，正电荷不移动C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动参考答案：选B.3、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电荷B.摩擦起电现象说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体C.感应起电现象说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了参考答案：选B C.思维拓展、能力提升1.2库仑定律三维自学目标1、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，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.2、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.3、情感、态度与价值观：培养学生的观察和探索能力.自学重点：掌握库仑定律.自学难点：利用库仑定律公式进行有关计算.自学过程：第2节库仑定律（一）复习引入老师解说：电荷的种类、电荷量的概念、元电荷、电荷守恒定律.（二）新课自学知识点1、提出问题：电荷之间的相互作用力跟什么因素有关？老师解说：带正电的球体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向，通过观察、分析课本图1.2－1，得出结论.答：影响两电荷之间相互作用力的因素：距离、电量.老师解说：在我们分析小球受力的过程中，我们没有考虑到小球的形状和体积，这是为什么呢？这里，我们先引入一个新的概念，叫点电荷.知识点2、点电荷（1）概念：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.老师解说：第一、实际应用时，我们只考虑带电体的电荷量，而不管带电体的形状和大小.第二、能否把带电体视为点电荷要具体问题具体分析.第三、严格地说点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的，与质点的概念相似.老师解说：通过观察、分析课本图1.2-1，我们已经知道，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，电荷之间的作用力会不会与万有引力具有相似的形式呢？也就是说，带电体之间的相互作用力，会不会与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的二次方成反比？事实上，电荷之间的作用力与引力的相似性早已引起当年一些研究者的注意，卡文迪许和普里斯特利等人都确信平方反比规律适用于电荷间的力.然而，他们也发现，引力和电荷间的力并非完全一样，而且我们上面的实验也仅仅是定性的，并不能证实我们的猜想.这一科学问题是由法国学者库仑解决的.知识点3、库仑定律老师解说：库仑在前人的基础上通过库仑扭秤实验，研究确认了电荷之间的力的作用.（1）内容表述：真空中两个静止的电荷之间的相互作用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.这个作用力叫做库仑力或者静电力.（2）公式：221r q kq F =（3）静电力常量229/100.9C m N k ⋅⨯=,它的物理意义是：两个电荷量为1库仑的点电荷在真空中相距1米时，相互作用力为N 9100.9⨯.（4）库仑定律的适用条件：真空中，点电荷——理想化模型；（5）利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，然后根据电荷之间的相互作用判断是引力或斥力； （6）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. 提出问题：库仑定律中当距离趋近于零时，力趋近于极大，对吗？（不对） 提出问题：库仑扭秤实验是如何工作的？知识点4、库仑扭秤实验（1785年，法国物理学家 库仑）略老师解说：库仑扭秤实验，库仑所做的发现电力与磁力的平方反比定律的实验.1773-1777年间，库仑发明可精确测定微小力的扭秤.1785年用经改进的电扭秤发现，两电荷间的电力与它们各自电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比.1787年又发现两磁铁之间的磁力与距离平方成反比的规律.库仑定律是1784--1785年间库仑通过扭秤实验总结出来的. 扭秤的结构如图1.2-2.在细金属（银）丝下端悬挂一根秤杆（绝缘棒），它的一端有一小球A ，另一端有平衡小球B ，在A 旁还放置有另一与它一样大小的固定小球C.为了研究带电体之间的作用力，先使A 、C 各带一定的电荷，这时秤杆（绝缘棒）会因A 端受力而偏转.转动悬丝上端的悬钮，使小球回到原来的位置.这时悬丝的扭力矩等于施于小球A 上电力的力矩.如果悬丝的扭力矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定，则由旋钮上指针转过的角度读数和已知的秤杆长度，可以得知在此距离下A 、C 之间的作用力的关系，即21r F ∝. 提出问题：库仑是如何确定金属小球所带的电荷量以及力与电荷量之间的关系的？老师解说：在库仑那个年代，还不知道怎么测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有.但是，库仑发现两个相同的带电金属小球互相接触后，它们对相隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等，所以他断定这两个小球所带的电荷量相等.如果把一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半.库仑就用这个方法，把带电小球的电荷量q 分为2q ，4q ，8q，……这样库仑才发现了电荷间的作用力与电荷量的关系，即21q q F ⋅∝. 知识点5、静电力和万有引力的比较：老师解说：试比较电子和质子间的静电力和万有引力.例题1：已知电子的质量kg m 3111010.9-⨯=，质子的质量kg m 2721067.1-⨯=，电子和质子的电荷量都是C 191060.1-⨯.参考分析1：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电力和万有引力，而是先列公式，再化简之后，最后求解.详见教材例题.例题反思：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. 知识点6、库仑定律的应用老师解说：如果存在连个以上的点电荷，那么每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力.实验证明：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，因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各个点电荷单独对这个电荷作用力的矢量和.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，根据库仑定律和平行四边行定则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向.例题2：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q 2，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r 2，那么A 、B 间的作用力的大小可为（ ） A.645FB.0C.823FD.163F参考解答2：选A.例题3：已知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 . 参考解答3：32:45:13例题4：真空中可以自由移动的两个点电荷，分别带电C q 31105-⨯=，C q 22102-⨯-=，它们相距15cm ，现引入第三个点电荷，使三个点电荷都处于静止状态.则引入的点电荷必须带 负电荷 ，且三个电荷在一条直线上，距离第一个电荷 15 cm,距离第二个电荷 30 cm.例题5：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r ，若想使它们有最大的斥力，则q 和Q 的关系是 1/2 .基础知识、基本技能1、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. 43F D.12F 解析1：选C. 由库仑定律得F ＝k 3Q2r 2，两小球相互接触后电荷量先中和再平分，各自带电荷量Q ′＝ ＋3Q －Q 2＝Q ，故当二者间距为r 2时两球间库仑力F ′＝k 4Q 2r 2，故F ′＝43F ，C 正确．2、如下图所示，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k 0的轻质绝缘弹簧连接．当3个小球处于静止状态时，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( )A.l ＋5kq 22k 0l 2B.l －kq 2k 0l 2C.l －5kq 24k 0l 2D.l －5kq 22k 0l 2解析2：选C. 根据对称性，任选两边小球中的一个为研究对象，该小球在水平方向受三个力的作用，如图所示：应用库仑定律、胡克定律和平衡条件得：k 0x ＝k q 2l 2＋k q 2 2l 2，得x ＝5kq 24k 0l 2；所以，l 0＝l －x ＝l －5kq 24k 0l 2.3、如下图所示，a 、b 是两个带有同种电荷的小球，用绝缘丝线悬挂于同一点，两球静止时，它们距水平面的高度相等，绳与竖直方向的夹角分别为α、β，且β>α，若同时剪断两根细线，空气阻力不计，两球带电荷量不变，则( )A.a 球的质量比b 球的大B.a 、b 两球同时落地C.a 球的电量比b 球的大D.a 、b 两球飞行的水平距离相等解析3：选AB. 设a 、b 球间库仑斥力大小为F ，分析两球受力可得：tan α＝F m a g ，tan β＝Fm b g，因α<β，故有m a >m b ，A 正确；剪断细线后，两球竖直方向只受重力，做自由落体运动，同时落地，B 正确；由于两球在水平方向始终沿直线的库仑斥力大小相等，故水平方向a 球的加速度比b 的小，因此相等时间内，a 球的水平距离比b 的小，D 错误；无法比较电量大小，故C 错误．4、如下图所示，两个质量均为m 的完全相同的金属球壳a 与b ，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离L 为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q ，那么a 、b 两球之间的万有引力F 引、库仑力F 库分别为( )A.F 引＝G m 2L 2，F 库＝k Q 2L 2B.F 引≠G m 2L 2，F 库≠k Q 2L 2C.F 引≠G m 2L 2，F 库＝k Q 2L 2D.F 引＝G m 2L 2，F 库≠k Q 2L2解析4：选D. 因为a 、b 两球所带异种电荷相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布较密集，高中物理全套资料 作者历经五年编写，三年改编，多届学生试用，试图让课堂知识再现，可供学生自学使用！又L ＝3r ，不满足L ≫r 的要求，故不能将带电球壳看成点电荷，所以不能应用库仑定律，故F 库≠k Q 2L2.此时两个电荷间的实际距离L ′<L ，所以F 库>k Q2L2.万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然不满足L ≫r ，但因为其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点，可以应用万有引力定律，故F 引＝G m 2L2.故D 项正确．5、如下图所示，将两个摆长均为l 的单摆悬于O 点，摆球质量均为m ，带电荷量均为q (q ＞0)．将另一个带电荷量也为q (q ＞0)的小球从O 点正下方较远处缓慢移向O 点，当三个带电小球分别处在等边三角形ABC 的三个顶点上时，摆线的夹角恰好为120°，则此时摆线上的拉力大小等于( )A. 3mgB.mgC.23·kq 2l 2D.33·kq 2l2解析5：选BD. 对A 处带电小球进行隔离分析，如图所示，带电小球处于平衡状态，则F OA sin30°＋F q cos30°＝mg ，F OA cos30°＝F q ′＋F q sin30°，联立解得F OA ＝mg ，F q ＝33 mg ＝33F OA ，F OA ＝3F q ＝3kq23l 2又利用对称性可知F OA ＝F OB ，则B 、D 正确．思维拓展、能力提升高中物理全套资料 作者历经五年编写，三年改编，多届学生试用，试图让课堂知识再现，可供学生自学使用！1.3电场强度三维自学目标1、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、定义式及有关的计算，知道电场强度是矢量及方向是怎样规定的； （3）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. 2、过程与方法（1）通过分析电场中不同点的电场力F 与电荷电量q 的比例关系，使学生理解qF比值反映的是电场的强弱. （2）知道电场叠加的一般方法.3、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. 自学重点：电场强度的概念及其定义式.自学难点：电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算. 自学过程：第3节 电场强度（一）引入新课提出问题：两个电荷没有相互接触，彼此间就有相互作用的静电力，那么静电力是如何发生的？什么物质传递力静电作用力？ 老师解说：实际上，在任何电荷周围都存在一种物质——电场，其基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，本节课我们就学习描述电场的两种方法：其一是描述电场力性质的物理量电场强度，其二是形象描述电场的电场线.（二）新课自学老师解说：万有引力曾经被认为是一种既不需要媒介，也不需要经历时间，而是超越空间和时间直接发生的作用力，并被称为超距作用，牛顿本人也不赞成这种说法，然而任然有人把万有引力说成是典型的超距作用.无独有偶，库仑的平方反比定律似乎表明，静电力像万有引力一样，也是一种超距作用，18-19世纪的科学家难于接受这样的观点.19世纪30年代，英国物理学家法拉第提出了一种观点，认为在电荷周围存在一种物质，这种物质由电荷自身激发而产生，法拉第把它叫做电场. 知识点1、电场老师解说：我们应该从哲学角度认识电场，理解电场的客观存在性，电场具有不以人的意识为转移，但能为人的意识所认识的物质属性.我们可以利用课本图1.3-1来说明电荷之间的作用力是如何发生的.电荷A 和B 是怎样通过电场发生作用.电荷A 对电荷B 的作用力，实际上是电荷A 的电场对电荷B 的作用；同理：电荷B 对电荷A 的作用力，实际上是电荷B 的电场对电荷A 的作用.（1）电荷的周围都存在电场，电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质电场发生的；老师解说：电场是一种特殊形式的物质--看不见、摸不着、无法称量、可以叠加；同时，电场具有普通物质的基本性属性，如质量、动量和能量.近代物理学的理论和实验证实并发展了法拉第的观点.电场和磁场已经被证明是一种客观存在，并且是相互联系的，统称为电磁场.变化的电磁场以有限的速度--光速，在空间传播，因而场和实物是物质存在的两种不同形式. 老师解说：只有在研究电荷运动状态迅速变化时，电磁场理论才具有实用性，由于本章只研究静止电荷产生的电场，所以称为静电场.（2）电场的基本性质：第一、放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所受到的电场力的大小或方向都可能不一样；。

第一章 静电场一、知识要点（一）电荷及守恒定律 1. 电荷守恒定律（1）两种电荷：正电荷和负电荷，任何带电体所带电量是基本电荷的整数倍。

（2）基元电荷C e 19106.11-⨯=，质子和电子所带电量等于一个基本电荷的电量。

（3）电荷守恒定律：一个与外界无电荷交换的系统，电荷的代数和守恒。

2. 库仑定律（1）内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

（2）公式：221rQ Q KF =，F 叫库仑力或静电力，也叫电场力。

它可以是引力，也可以是斥力，K 叫静电力常量，229/109C m N K ⋅⨯=。

（3）适用条件：真空中的点电荷（带电体的线度远小于电荷间的距离r 时，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计时，可看作是点电荷）。

（二）电场强度 1. 电场带电体周围存在的一种物质。

电场是客观存在的，不以人的意志为转移的，只要电荷存在，在其周围空间就存在电场，电场具有力的性质和能的性质。

2. 电场强度定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫做这一点的电场强度。

公式：q F E /=，E 与q 、F 无关，取决于电场本身，适用于一切电场。

方向：是矢量，规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受电场力方向相同。

3. 点电荷Q 在真空中产生的电场 2rQKE =，K 为静电力常量。

4. 匀强电场在匀强电场中，场强在数值上等于沿电场方向每单位长度上的电势差，即：d U E /=。

5. 电场叠加几个电场叠加在同一区域形成的合电场，其场强可用矢量的合成定则（平行四边形定则）进行合成。

6. 电场线（1）概念：为了形象地描绘电场，人为地在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线叫电场线。

（2）性质：① 电场线起始于正电荷（或来自无穷远）终止于负电荷（或伸向无穷远）但不会在没有电荷的地方中断；② 电场线的疏密情况反映电场的强弱，电场线密的地方，场强大； ③ 电场线上某点的切线方向就是该点的场强方向； ④ 电场线空间中不相交；⑤ 静电场中电场线不闭合（在变化的电磁场中可以闭合） ⑥ 电场线是人为引入的，实际上不是客观存在的。

选修3-1 第一章静电场1、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＝6.4×10－9C，QB＝－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：两个完全相同的金属球接触后再分开，异种电荷先中和，再平均分配电量，将剩余电荷除以2即为每个金属球所带的电量。

当两小球接触时，带电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球带的正电，这样，共转移的电子电量为∆Q=-QB+QB,=3.2×10-9+1.6×10-9=4.8×10-9C;转移的电子数为N=∆Qe=3.0×1010故答案为：电子由B球转移到A球，转移的电子数为N=∆Qe=3.0×1010分析题目的考点在哪里，由题目可以知道考的是电荷转移的题目，因此需掌握其中的考点，来熟练的解题，掌握住电荷转移之后最后电量是相同的，因此，转移的电量就可以得知了，并且是从高电势向低电势转移的。

2、真空中有甲、乙两个点电荷相距为量变为原来的倍，乙的电荷量变为原来的，它们间的距离变为，则它们之间的静电引力将变为（）。

A: B: C: D:答案详解设甲带电量为，乙带电量为，根据库仑定律，则当甲的电荷量变为，乙的电荷量变为B项正确。

3、光滑绝缘水平面上,固定着A、B、C三个带电小球,它们的质量均为m,间距为r,A、B带正电,电量均为q.现对C施加一水平力F的同时放开三个小球,欲使三小球在运动过程中保持间距不变,求(1)C球的电性及电量.(2)水平力F的大小.解:(1)运动中间距不变,则三球加速度相同,水平向右.设C球所带电量为Q,对A 求受力分析可以知道,得C球带负电,且:计算得出,为负电(2)对A球受力分析可以知道对整体受力分析可以知道4、竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场.其电场强度为E,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m的带电小球,丝线跟竖直方向成角时小球恰好平衡,如图所示,请问:(1)小球带电荷量是多少?(2)若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间?解:(1)因为小球处于平衡状态,对小球受力分析如图所示F ①F ②由得,故.(2)由第(1)问中的方程②知,而剪断丝线后,小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线的拉力大小相等,故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于.小球的加速度,小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动,当碰到金属极上时,它经过的位移为,又由,5、如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是先变大后变小，方向水平向左先变大后变小，方向水平向右先变小后变大，方向水平向左先变小后变大，方向水平向右根据等量异种电荷周围的电场线分布知，从A→O→B，电场强度的方向不变，水平向右，电场强度的大小先增大后减小．则电子所受电场力的大小先变大，后变小，方向水平向左，则外力的大小先变大后变小，方向水平向右，故B正确，A、C、D错误，故选B6、有一水平向右的匀强电场，场强E＝9.0×103N/C，在竖直平面内半径为0.1m 的圆周上取最高点C，如图所示，另在圆心O处放置电荷量为Q＝10−8C的带正电荷的点电荷，试求C处的场强.解：点电荷在C点处产生的场强大小为E=kQr2=9×109×1×10−80.01N/C=9×103N/C，方向从O指向C，C点的场强是由正点电荷和匀强电场场强的合成，根据平行四边形定则得，C点的场强大小为EC=2E=92×103N/C，方向与水平成45°角斜向右上方．7、如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动。

第一章静电场第一节静电现象及其微观解释1. 不带电的物体本身带有等量的正、负电荷，摩擦时对电子束缚能力弱的失去电子带正电，对电子束缚能力强的得到电子带负电。

2. 起电的三种方式：摩擦起电（摩擦时候束缚不紧的电子转移到另外一个物体导致物体带正电或者负电）、感应起电（带电体靠近导体，由于电荷的吸引或者排斥力使得导体中的自由电荷趋向或者远离带电体重新分布）和接触起电（带电物体接触另外一个导体，电荷转移到这个导体上，使得这个导体也带电）。

3. 电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体。

在任何转移的过程中，电荷的总量不变。

4. 带电导体互相接触时，电荷量的分配比较复杂，但是大小完全一样的导体互相接触时，电荷分配是先求代数和然后均分。

5. 当一个不带电导体A 靠近一个已经带正电的导体B 时，导体A 上靠近B 的部分由于静电力的作用出现负电荷，而这些负电荷反过来会使得导体B 上的正电荷向靠近A 的一端移动，所以实际上改变了导体B 上电子的分布，虽然这个过程A 和B 并没有接触也没有发生电子的转移。

（例题）第二节 静电力库仑定律1. 万有引力定律和库伦定律（221rQ kQ F ，K=9.0×109N ·m/C ²）都是采用理想化的质点模型分析，但是实际应用的时候有所不同。

当模型较大，无法被看做质点的时候，只要模型的质量分布均匀，我们一样可以把模型看做是质量集中于重心的质点去应用万有引力定律。

但是模型较大的两个带电导体由于电荷间相互作用，导致电荷在导体上的分布不再均匀，所以库伦定律这个时候不再适用。

两个较大的带电金属球，由于电荷之间作用力导致电荷分布不均匀。

假如带同种电荷，那么两球的电荷分别分布在远处多一些，假如带异种电荷，则两球的电荷分布在近处多一些，因此两种情况下的库仑力一个比库伦定律计算出来的小一些，一个比库伦定律计算出来的大一些。