1、第一节 电荷 电荷间的相互作用 教学目标1、定性了解两种电荷间的作用规律；2、掌握库仑定律的内容及其应用。重点、难点分析1重点是使学生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。2难点是多个电荷作用库仑力的叠加。教具1演示两种电荷间相互作用有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒（2 支）2定性演示相关物理量间关系铝箔包好的草球、表面光滑洁净的绝缘导体、绝缘性好的丝线、绝缘性好的支架、铁架台。教学过程一新课引入在当前出现的新技术中，起带头作用的是在电磁学研究基础上发展起来的微电子技术和电子计算机。它们被广泛应用于各种新技术领域，给人们的生产和生活带来了深刻的变化。为了正确地利用电，就
2、必须懂得电的知识。在初中我们学过一些电的知识，现在再进一步较深入地学习。二新课教学（一）、电荷守恒定律在初中的学习中，我们已经知道，自然界存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。用毛皮摩擦橡胶棒，用丝绸摩擦有机玻璃棒后，橡胶棒带负电，毛皮带正电，有机玻璃棒带正电，丝绸带负电。物体带电后，能吸引轻小物体，而且带电越多，吸引力就越大。1、摩擦起电的实质：电子从一个物体转移到另一个物体2、电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们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。（二）、元电荷：电荷的多少叫电量，电量的单位是库仑。电子带有最小的负电荷
3、，质子带有最小的正电荷，它们电量的绝对值相等，一个电子电量 e=1.610-19C。任何带电物体所带电量要么等于电子（或质子）电量，要么是它们的整数倍，因此，把 1.61019 C 称为元电荷。（三）、库仑定律1、实验：如图 2，先把表面光滑洁净的绝缘导体放在 A 处，然后把铝箔包好的草球系在丝线下，分别用丝绸摩擦过的玻璃棒给导体和草球带上正电，把草球先后挂在 P1、P 2、P 3的位置，带电小球受到A 的作用力的大小可以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来。观察实验发现带电小球在 P1、P 2、P 3各点受到的 A 的作用力依次减小；再增大丝线下端带电小球的电量，观察实验发现，在同一位置小球
4、受到的 A的作用力增大了。总结：电荷之间存在着相互作用力，力的大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。2、库仑定律法国物理学家库仑，他用精确实验研究了电荷间的相互作用力，于 1785 年发现了后来用他的名字命名的库仑定律。真空中两个静止电荷间的相互作用力，跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。若两个点电荷 Q1，Q 2静止于真空中，距离为 r，如图所示，则 Q1受到 Q2的作用力 F 为 21rk rQ1 Q
5、2式中 F、Q 1、Q 2、r 诸量单位都已确定，分别为牛（N）、库（C）、库（C）、米（m），由实验可测得 k=9010 9Nm2/C2Q1 对 Q2 的作用力 F12 与 Q2 对 Q1 的作用力与 F21 互为作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，统称静电力，又叫库仑力。什么是点电荷？简而言之，带电的质点就是点电荷。点电荷的电量、位置可以准确地确定下来。点电荷也是理想化模型。真正的点电荷是不存在的，但是，如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成点电荷。均匀带电球体或均匀带电球壳也可看成一个处于该球球心，带电量
6、与该球相同的点电荷。3、库仑定律的应用例 1 两个点电荷 q1=1C、q 2=1C 相距 r=1m，且静止于真空中，求它们间的相互作用力。这时 F 在数值上与 k 相等，这就是 k 的物理意义：k 在数值上等于两个 1C的点电荷在真空中相距 1m 时的相互作用力。例 2两个正电荷 q1与 q2电量都是 3C，静止于真空中，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 O 点放入负电荷 Q，求 Q 受的静电力。（3）在连线上 A 点的左侧 C 点放上负点电荷 q3，q 3=1C 且 AC=1m，求 q3所受静电力。解 当一个点电荷受到几个点电
7、荷的静电力作用时，可用力的独立性原理求解，即用库仑定律计算每一个电荷的作用力，就像其他电荷不存在一样，再求各力的矢量和。（1）（2）题电荷 Q 受力为零。（3）q 3受引力 F31与引力 F32，方向均向右，合力为：例 3 两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量 q1=2C 正电荷，q 2=4C负电荷，在真空中相距为 r 且静止，相互作用的静电力为 F。（1）今将 q1、q 2、r 都加倍，相互作用力如何变？（2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？（3）只将 r 增大 4 倍，相互作用力如何变？（4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？（5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？答（1）作用力不变。（2）作用力不变。（3）作用力变为 F/25，方向不变。（4）作用力大小变为 F/8，方向由原来的吸引变为推斥（接触后电量先中和，后多余电量等分）。（四）课堂小结（1）电荷间相互作用规律：同性相斥，异性相吸，大小用库仑定（2）电荷间作用力为一对相互作用力，遵循牛顿第三定律。（3）库仑定律适用条件：真空中静止点电荷间的相互作用力（均匀带电球体间、均匀带电球壳间也可）。（五）、作业：P40 （2）（3）
