高中物理新课标版人教版选修1-1课件：1《电荷库仑定律》 127页

1.1《电荷库仑定律》 教学目标（一）知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用．知道点电荷量的概念．2．了解静电现象及其产生原因；知道原子结构,掌握电荷守恒定律3．知道什么是元电荷．4．掌握库仑定律，要求知道知道点电荷模型，知道静电力常量，会用库仑定律的公式进行有关的计算．（二）过程与方法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。 3、类比质点理解点电荷，通过实验探究库仑定律并能灵活运用（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，认识理想化是研究自然科学常用的方法,培养科学素养，认识类比的方法在现实生活中有广泛的应用重点：电荷守恒定律，库仑定律和库仑力难点：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，库仑定律的理解与应用。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，多媒体课件 新闻链接2004年7月23日，一道闪电和紧跟着的一声巨雷让挤在居庸关长城烽火台避雨的数十人被震倒在地上，一些游客瞬时失去了知觉，至少有15人因伤住进医院。 新闻链接雷电突袭245只羊横尸山野牧民痛哭山坡上8月28日18时许，吐尔洪乡乌亚拜村夏季牧场突然雷电交加下起暴雨。当时，牧民叶生和哈力木别克正在海拔2000多米高的铁斯克塔斯山上放羊。据目击这一事件的牧民反映，暴风雨中，一个火球突然落入羊群里，羊的哀号声顿时传遍山坡。 雷电 雷公电母 摩擦起电的实质是:一个物体失去一些电子而带正电,另一个物体得到这些电子而带负电.摩擦起电 富兰克林（1706－1790）美国科学家、发明家、政治家，美利坚合众国的创始人之一。雷电摩擦起电 借助一只普通的风筝就进入带雷的云区在风筝的上端固定了一根尖头的金属丝，在风筝的末端绑上一把金属钥匙电闪雷鸣时，风筝线尾端的麻绳纤维相互排斥地耸立起来伸手摸向钥匙，结果受到了强烈的电震。用莱顿瓶收集雷电是也是放电现象 雷电“喜爱”在尖端放电，所以在雷电交加时，人在旷野上行走，或扛着带铁的金属农具，或骑在摩托车上，或恰恰举起高尔夫球杆，或在电线杆、大树下躲雨，人或物体容易成为放电的对象而招来雷击。建筑物的顶端或棱角处，也很容易遭受雷击；此外，金属物体和管线都可能成为雷电的最好通路。小常识 小常识避雷针就可以把云层上的电荷导人大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全避雷针 一.电荷1.静电现象2.两种电荷正电荷负电荷3.同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引。4.电荷量概念单位 验电器 二.起电的方法1.摩擦起电3.感应起电2.传导起电实质：电荷的转移 +5C +5C+2.5C+2.5C2.传导起电(接触起电) +2.5C+2.5C当两个带同种电荷的带电体相接触时，均分电量 如原来带异种电荷先中和后均分+5C-3C5C+（-3C）=+2C+2C/2=+1C +5C-3C+1C+1C5C+（-3C）=+2C+2C/2=+1C如原来带异种电荷先中和后均分 +1C+1C5C+（-3C）=+2C+2C/2=+1C如原来带异种电荷先中和后均分 三.电荷守恒定律电荷既不能创生,也不能消灭,只能从一个物体上转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到物体的另一部分.在转移的过程中,电荷的总量不变.e=1.6x10-19C元电荷 点电荷只有电荷量而没有大小的几何点。一种理想模型.当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷. 四.库仑定律F=Q1Q2kr2电荷间相互作用的电力F叫做静电力或库仑力.k=9.0×109N·m2/C2k:静电力常量 练习1.关于点电荷的概念,下列说法正确的是()ABCD只有体积很小的带电体才能看作点电荷体积很大的带电体一定不能看作点电荷当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看作点电荷C对于任何带电球体,总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷 练习2把两个完全相同的小球接触后分开,两球相互排斥,则两球原来的带电情况不可能是()ABCD原来的其中一个带电两个小球原来分别带等量异种电荷两个小球原来分别带同种电荷两个小球原来分别带不等量异种电荷B 1.2《电场》 教学目标（一）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及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的．3．认识电场线和电场强度，懂得用电场线、电场强度描述电场，知道匀强电场 （二）过程与方法通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。（三）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。重点：电场强度的概念及其定义式难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算 +Q-qAB电场电荷A电荷B电场电荷周围存在电场，电荷间的相互作用是通过电场发生的。电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用.这种力叫电场力电场是客观存在的特殊物质！一、电场： 典型例题1．下面关于电场的叙述正确的是[]A．两个未接触的电荷发生了相互作用，一定是电场引起的;B．只有电荷发生相互作用时才产生电场;C．只要有电荷存在，其周围就存在电场;D．A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用. 二.电场强度+Q试探电荷:电量很小,体积很小,不致影响原来的电场场源电荷+q1.内容:放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强.2.公式:单位:N/CV/m3.矢量性：电场中某点的场强方向跟正电荷在该点受到的电场力方向相同。注意：公式是定义式不是决定式,电场E与试探电荷受到的电场力F及试探电荷量q大小无关,是由电场本身所决定的 电场强度E电场力F反映电场中各点的场的性质物理量。定义式：E=F/q电场对放入其中的电荷的作用力。计算式：F=qEE的大小只决定于电场本身，与试探电荷q无关。在电场中不同的点，E的大小一般是不同的。F的大小由放在电场中某点的试探电荷q和该点的场强共同决定，F与q成正比。对于确定的电场，其中各点的场强都有确定的方向。同一电荷受力的方向因在电场中的位置而异；同一位置则因受力电荷的电性而异。E的单位：N/CF的单位：N分清电场强度与电场线 4.点电荷电场的场强+Q-QababEEEEEE 5.电场的叠加：+Q-QE1E2E+Q+QE1E1E2E2E电场是矢量，它的叠加应遵循平行四边形或三角形法则。 典型例题2．下列关于电场强度的叙述正确的是[]A．电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力；B．电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比；C．电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向；D．电场中某点的场强与该点有无检验电荷无关。 3．电场强度的定义式为E＝F／q[]A．该定义式只适用于点电荷产生的电场；B．F是检验电荷所受到的力,q是产生电场的电荷电量;C．场强的方向与F的方向相同;D．由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比. 4、在电场中的P点放一个电荷量为4×10-9C的点电荷，它受到的电场力为2×10-4N，（1）P点的场强大小为多少？（2）把放在P点的电荷量减为2×10-9C，则P点的场强大小为多少？电场力大小为多少？（3）把该点的电荷移走，P点的场强大小又为多少？ 5．A为已知电场中的一固定点，在A点放一电量为q的电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则[]A.若在A点换上－q，A点场强方向发生变化;B.若在A点换上电量为2q的电荷,A点的场强将变为2E;C.若在A点移去电荷q，A点的场强变为零;D.A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关 三.电场线1.电场线：在电场中画出一些曲线,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.电场线不是电场中实际存在的曲线,而是为了形象地描述电场而假设的曲线。 2.一些点电荷的电场线： (2).带等量同种点电荷的电场线:3.几种常见电场的电场线(1).带等量异种点电荷的电场线: (3).点电荷与带电平板的电场线 (3).点电荷与带电平板的电场线 电场线(1)是形象描述电场的一些虚假曲线；(4)电场线的切线方向是该点的场强方向；(5)电场线越密的地方,场强越大电场线越疏的地方,场强越小。(2)静电场中的电场线起于正电荷或无穷远,终于负电荷或无穷远,不形成闭合曲线；(3)电场线在空间不能相交,也不能相切； 3.匀强电场：电场中各点的场强大小和方向都相同的电场叫匀强电场匀强电场的电场线是匀均分布的等间距的平行直线。 6．关于电场线的说法，正确的是[]A．电场线的方向，就是电荷受力的方向B．正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动C．电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大D．静电场的电场线不可能是闭合的 练习：7.关于电场强度,下列说法正确的是:[]E=F/q,若q减半,则该处的场强变为原来的2倍.E=kQ/r2中,E与Q成正比,而与r2成反比在以一个点电荷为球心,r为半径的球面上,各点的场强均相同电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向 8.如图所示,AB是某电场中的一条电场线,在线上放一个自由的负电荷,它将沿电场线向B点运动,下列判断哪些是可能的电场线方向由B指向A,负电荷加速度不变;电场线方向由B指向A,负电荷加速度不断减小;电场线方向由A指向B,负电荷加速度不断增大;电场线方向由B指向A,负电荷加速度先减小后增大.AB 9.如图所示,分别在A,B两点放上点电荷Q1=2×10-4C和Q2=-2×10-4C,在AB垂直平分线上有一点C,且AB=AC=BC=6×10-2m,试求:(1)C点的场强;(2)如果有一个电子静止在C点,它受到的库仑力的大小和方向如何?+-ABCOQ1Q2 10.如图所示,在匀强电场中,质量为m,带电量为-q的小球被绝缘细线吊起,现在空间加一匀强电场,使小球静止时细线与竖直方向夹角为θ,则所加电场强度的最小值为多大?方向如何?θ 1.3《生活中的静电现象》 教学目标1、了解生活中常见的静电现象，能够用所学的只是解释简单的静电现象。2、通过了解一些静电现象和避雷方法，认识人类社会在发展过程中如何适应自然，建立人类必须与自然相互依存、和谐发展的认识。3、了解人类应用静电和防止静电的事例。 据专业机构测算，翻阅塑料说明书大约产生7000伏静电干扰，在室内走动可能产生6000伏电压，屁股在椅子上一蹭会产生1800伏以上的电压，而听到噼啪声时已有上万伏的电压了。当你感觉电击时，你身上的静电电压已超过2000伏！当你看到放电火花时你身上的静电已高达5000伏！当你听到放电声音时，你身上的静电已高达8000伏！但北方干燥地区的朋友对此一定感受很深。静电的能量和破坏性是不能小看的。 静电有害也有利，你知道静电在我们生活中有哪些应用吗？ 静电是怎样产生？静电的产生是由于不同的物体相互接触或摩擦时，一个物体失去一些电子而带正电，电子转移到另一物体上使其带负电。若在物体分离的过程中电荷难以中和，积累在物体上的电荷就形成了静电。静电是因为摩擦、感应等在物体上积累起来的电荷. １、火花放电因为静电间的相互用力,会使带静电的物体间有引力和斥力,当静电积累到一定程度时,会产生火花放电.２、接地放电用导线将带电导体与大地连接起来 云层之间、云层与在地面之间形成几百万伏以上的电压。这个电压足可以击穿空气（使空气电离），产生几十万安培的瞬间电流。电流生热使空气发光，叫做闪电；空气受热突然膨胀发出巨响，叫做雷声。雷电产生的原因：主要是由于云层的相互摩擦。摩擦导致了云层带异种电荷的大量积累。靠近地面的云层中电荷的大量积聚，会使地面因静电感应而引起电荷的集聚。 ３、尖端放电 ３、尖端放电导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场就特别强，会产生尖端放电。高压电器设备的金属元件表面要很光滑，就是为避免应尖端放电而造成电能损失或造成事故。 ３、尖端放电——避雷针 避雷针原理 １、静电的应用 ２、静电的防止静电力的不良后果电视机的荧屏表面容易吸附灰尘，使图像的清晰度和亮度下降。混纺衣服上常出现不易拍掉的灰尘。印刷厂里，纸页之间因静电而粘合，给印刷带来不便。制药厂时，因静电吸引尘埃，使药品达不到标准纯度。静电火花引起的危害医院手术台上，静电火花会引起麻醉剂爆炸。煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸。在航开工业里，静电放电会干扰航天器的运行，甚至会造成火箭和卫星的发射失败。在石化工业里，因静电放电引起的事故屡见不鲜。 对于体内积存静电较多的人，可以通过“输出”的方式将其消耗掉。在家里洒些水，不便弄湿地板的地方，放置一两盆清水，同样可以达到增加室内空气湿度的目的。室内可用加湿器，摆放花草或在室内饲养观赏鱼。为避免静电击打，可用小金属器件（如钥匙）、棉抹布等先碰触大门、门把、水龙头、椅背、床栏等消除静电，再用手触及。电视机不能摆放在卧室。人们看电视时要打开窗户，同电视机保持2－3米距离，看完之后要洗脸、洗手。生活中防静电小知识 对老人、小孩、静电敏感者、查不出病因的心脏病人、神经衰弱和精神病患者等建议在冬季穿纯棉内衣、内裤，被里、床单、被罩等要用天然纺织物，尽量不要穿化纤质地的服装，以减少静电对人的不良影响。勤洗澡、勤换衣服，能有效消除人体表面积聚的静电。当头发无法梳理服帖时，将梳子浸在水中，等静电消除之后，便可随意梳理了。洗头发时尽量使用润发露或护发素。赤足有利于体表积聚的静电释放。因此，休闲时，不要放过赤足的一切机会。多吃蔬菜、水果、酸奶等酸性食品，多饮水，同时补充钙质和维生素C，以减轻静电影响。 静电除尘锁住黑烟 静电除尘原理：高压电源的正级接到金属圆筒上，负极接到县挂在管心的金属线上，它们之间有很强的电场，而且距管心的金属线越近，场强越大。因此，金属线附近的气体分子被强电场电离，成为电子和正离子。在电场力的作用下，正离子被吸引到金属线上，得到电子而成为分子；电子向着金属圆筒正极运动的过程中，附在空气中的尘埃上，使尘埃带上负电，并被吸附到金属圆筒上。尘埃积累到一定程度，在重力作用下落入下面的漏斗中。此装置既可以清洁环境又可回收尘埃中的用用物质。 雷暴来临时留在室内比处于室外安全；留在有防雷设施的室内比无防雷设施的室内安全；站立于屋顶最不安全。雷暴来临时当你处于空旷的田野或开阔地带时，应尽快找有防雷设施的地方躲避；如果当时找不到躲避的地方，切记：处于低矮的地方比突出的高地更安全。不能在山顶、山脊、田埂、土堆上行走或肩扛长形工具和物件，不能靠近孤立的高大树木和烟囱类建筑物。避雷小知识 为了防止静电的危害,应尽快把静电导走.下列措施中是为了防止静电名危害的有()A.油罐车后面装一条拖地铁链B.电工钳柄上套有一绝缘胶套Ｃ.飞机轮上拾地线Ｄ.印染车间里保持适当的湿度ACD练习: 2.静电的应用⑴根据静电能吸引轻小物体的性质,应用有:静电除尘,静电复印,激光打印,静电喷漆,静电喷雾等.⑵利用高压静电产生的电场,应用有:静电保鲜,静电灭菌,作物种子处理等.⑶利用静电放电产生的臭氧灭菌消毒等.雷电是自然界发生的大规模静电放电现象,可产生大量臭氧,并可以使大气中的氮合成为氨,供给植物营养. 1.4《电容器》 教学目标1、了解电容器的功能，电容器如何工作，知道常见的电容器有哪些。2、了解不同的电容器电容量不同，知道决定电容器电容的因素。 内置闪光灯的相机 电脑主板 一.电容器1.构造:任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器.++++++++++++-----------极板电介质 日光灯中的起辉器 2.作用:用来容纳(存储)电荷的装置.3.两种工作状态:①充电:两极与电源相连使电容器带电的过程.②放电:用导线与两极相连,使电容器两极板上的电荷中和的过程. 电容器充电实验 电容器放电 4.电容器所带的电荷量Q:任何一个极板所带的电荷量Q的绝对值.+++++++++++-----------+Q-Q （1）概念：电容器所带电荷量Q与两极板间电势差U的比值叫电容器的电容。（2）定义式：（3）单位：法拉（简称法），符号:F1μF=10-6F，1pF=10-12F。(4)物理意义：表征电容器容纳（储存）电荷本领的物理量。二.电容 三．平行板电容器的电容1、平行板电容器的电容C跟介电常数ε成正比，跟正对面积S正比，跟极板间的距离d成反比。2、平行板电容器的电容公式：C=εS/4πkd(式中k为静电力常量) 四、常用电容器陶瓷电容器 1、某电容C=20PF，那么用国际单位表示，它的电容为_________F．练习巩固：2、两个电容器电量之比为2：1，电压之比为1：2，则它们的电容之比为_________。 3、对于一个确定的电容器的电容正确的理解是：（）A．电容与带电量成比。B．电容与电势差成反比。C．电容器带电量越大时，电容越大。D．对确定的电容器，每板带电量增加，两板间电势差必增加。 4、关于电容器的电容，下列说法正确的是：（）A.电容器所带的电荷越多，电容就越大B.电容器两极板间电压越高，电容就越大C.电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一定增加一倍D.电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量 5如图所示，是描述对给定的电容器充电时极板上带电量Ｑ极板间电压Ｕ和电容Ｃ之间的关系的图象，其中正确的是答案：ＢＣＤ 1.5《电流和电源》 教学目标1、了解电流的微观机理及其定义式，知道电流的方向是如何规定的。2、了解电源的发明对人类的生活产生的巨大的影响。3、了解电源在电路中的作用。了解电动势的概念和单位。了解常见电池电动势的大小。 历史印迹意大利医学教授伽伐尼动物电现象:用相连的两种金属分别接触青蛙肌肉的两个位置,会引起肌肉的收缩. 历史印迹意大利化学和物理学家伏打：伏打电堆１８００年伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片叠成电堆产生了电流，这个装置后来称为伏打电。 电流电荷的定向移动形成电流产生电流的条件：有自由电荷导体两端有电压 电流3.电流的方向习惯上规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。 电流的强弱1.电流(I):表示电流的强弱程度. 电流的强弱2.电流大小等于通过导线横截面的电荷量与所用时间的比值3.单位：安培(A)常用单位:毫安(mA)微安(uA)4.电流是一个标量 练习题导体中电流是0.5A，求半分钟内通过导体横截面的电子数？把5.0V的电压加在一段电阻丝的两端测得通过电阻的电流为0.01mA。当电阻丝两端电压增至8V时，通过电阻丝电流增加多少？ 电源的电动势电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的，这种特性，物理学中用电动势来描述。电动势的大小单位几种常见电源的电动势大小 电源的电动势几种常见电源的电动势大小 探索者 问题与练习 问题答案一般手电筒中通过小灯泡的电流为0.25A电子手表工作时的电流为几微安彩色电视机工作电流为0.4-1A左右人能感到的触电电流为1mA，能自行摆脱电源的触电电流为10mA，当触电电流达50mA及以上时，会引起心室颤动。国际电工委员会规定的安全电流为10mA 问题与练习图是一块手机电池的标签。你从这个标签中可以了解关于电池的哪些信息？ 1.6《电流的热效应》 教学目标1、用实验探究电流通过导体时，电能转化为导体的内能与哪些因素有关，重点通过实验研究方法研究导体通电时发热与导体的电子之间的关系。2、了解电流热效应跟哪些因素有关，理解并能够用焦耳定律解决一些实际问题。3、了解生活中应用焦耳定律的例子，了解节约电能的一些方法。 一、电流的热效应前言：白炽灯泡通电以后，一会儿就热得烫手，电饭锅通电以后能把生米煮成熟饭。1、定义：电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成内能，这就是电流的热效应。问题：导体通电时发热的多少与哪些因素有关？有什么关系？实验研究 一、电震实验 二、焦耳定律1、内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比2、公式：3、式中各量的含义和单位：Q，J；I，A；R，Ω；t，s。补充：4、应用：制成各种电热器，如电热水器、电熨斗、电热毯、保险丝等。 三、热功率1、定义：电热器在单位时间内消耗的电能叫热功率。2、公式：3、单位：瓦（W）补充：电功率：4、说明：（1）各种电热器上都有铭牌，上面标明的额定功率就是它的热功率（2）白炽灯泡电能几乎全部转化成内能，电功率等于热功率；电动机电能主要转化成机械能，电功率大于热功率。 四、白炽灯泡1、发明：美国发明家爱迪生。2、工作原理：利用电流的热效应，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光。说明：灯泡要抽成真空或充入惰性气体。3、缺点：发光效率低，浪费能源，逐渐被各种靠气体发光的灯管代替。4、能量转化情况：电能几乎全部转化成内能，电功率等于热功率。铭牌上标明的额定功率就是它的热功率。有关量计算：5、新型白炽灯：如卤钨灯等。 节约用电的途径。 节约用电的途径。 小结：2．热功率：1．焦耳热：式中各量的含义和单位：Q，J；I，A；R，Ω；t，s。单位：瓦（W）3．应用：各种电热器。例白炽灯泡：电能几乎全部转化成内能4.关系:灯泡时相等电动机不等 课堂练习和课外作业课堂练习：P23问题与练习1、2、3、4课外作业：物理作业本P8-P9基础训练1．略，2．略，3．略4．答：安装螺纹口灯泡时，如果手触灯口，会发生触电事故。 例1、规格为“220V，1000W”的电炉，求：（1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流（2）电炉的电阻课堂训练例2：一导体两端的电压为90V，20s内通过导体某横截面的电量为60C，则通过此导体的电流为A，此导体的电阻为Ω。下页有答案 4.5A例1、规格为“220V，1000W”的电炉，求：（1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流（2）电炉的电阻48.4Ω课堂训练例2：一导体两端的电压为90V，20s内通过导体某横截面的电量为60C，则通过此导体的电流为A，此导体的电阻为Ω。3.030 下一页上一页例1：在2s内共有12.50×1018个电子通过导体某横截面，则通过导体的电流强度大小是()．A．1.0AB．6.25×1018AC．6.25×1017AD．0.10A此类题浙江高考已不要求！后面的题也都不合适，不用。 下一页上一页例3：用阻值分别是R1=10Ω、R2=20Ω、R3=80Ω的三只电阻，适当连接后可以得到26Ω的阻值，正确的连接方法是()A.将三只电阻串联B.将三只电阻并联C.先将R1与R2并联后再与R3串联D.先将R2与R3并联后再与R1串联 下一页上一页例４：下列关于电源电动势的说法中，不正确的是：[]A．电动势是表征电源把其他形式的能量转化为电能的本领的；B．电动势是内、外电路的电势降落之和；C．电动势是外电路开路时的路端电压；D．电动势是外电路上的电势降落。知识点