1、靜電場電荷的相互作用教案一、教學目標1在物理知識方面的要求：（1）掌握兩種電荷；（2）定性了解兩種電荷間的作用規律；（3）掌握庫侖定律的內容及其應用。2通過觀察演示實驗，概括出兩種電荷間的作用規律。培養學生觀察、概 括能力。3滲透物理學方法的教育，運用理想化模型方法，突出主要因素，忽略次 要因素，抽象出物理模型點電荷， 研究真空中靜止點電荷間互相作用力問題 庫侖定律。二、重點、難點分析1重點是使學生掌握真空中點電荷間作用力大小的計算及方向的判定 庫侖定律。2真空中點電荷間作用力為一對相互作用力， 遵從牛頓第三定律， 是難點。三、教具1演示兩種電荷間相互作用有機玻璃棒、絲綢、碎紙片、毛皮、橡膠棒

2、（ 2 支）2定性演示相關物理量間關系鋁箔包好的草球、 表面光滑潔凈的絕緣導體、 絕緣性好的絲線、 絕緣性好的 支架、鐵架臺。四、主要教學過程1新課引入人類從很早就認識了磁現象和電現象， 例如我國在戰國末期就發現了磁鐵礦 有吸引鐵的現象。 在東漢初年就有帶電的琥珀吸引輕小物體的文字記載， 但是人 類對電磁現象的系統研究卻是在歐洲文藝復興之后才逐漸開展起來的， 到十九世 紀才建立了完整的電磁理論。電磁學及其應用對人類的影響十分巨大， 在電磁學研究基礎上發展起來的電 能生產和利用， 是歷史上的一次技術革命， 是人類改造世界能力的飛躍， 打開了 電氣化時代的大門。工農業生產、交通、通訊、國防、科學研

3、究和日常生活都離不開電。在當前 出現的新技術中，起帶頭作用的是在電磁學研究基礎上發展起來的微電子技術和 電子計算機。 它們被廣泛應用于各種新技術領域， 給人們的生產和生活帶來了深 刻的變化。 為了正確地利用電， 就必須懂得電的知識。 在初中我們學過一些電的 知識，現在再進一步較深入地學習。2教學過程設計（1）研究兩種電荷及電荷間的相互作用實驗一：用橡膠棒與毛皮摩擦后， 放于碎紙片附近觀察橡膠棒吸引碎紙片情 況。提問一：為什么橡膠棒會吸引碎紙片？答：橡膠棒與絲綢摩擦后就帶電了，帶電物體會吸引輕小物體。提問二：注意觀察帶電橡膠棒吸引碎紙片情況， 會發現被橡膠棒吸起的紙片 中，較大的紙片先落下來，這

4、是為什么？答：帶電體在空氣中不斷放電， 使它帶電量不斷減少， 因而吸引輕小物體的 力也相應減小，所以較大紙片先落下來。教師總結：在初中的學習中，我們已經知道，自然界存在兩種電荷，叫做正 電荷與負電荷。用毛皮摩擦橡膠棒，用絲綢摩擦有機玻璃棒后，橡膠棒帶負電， 毛皮帶正電，有機玻璃棒帶正電，絲綢帶負電。物體帶電后，能吸引輕小物體， 而且帶電越多，吸引力就越大，電荷的多少叫電量，電量的單位是庫侖。電子帶 有最小的負電荷， 質子帶有最小的正電荷， 它們電量的絕對值相等， 一個電子電 量e=1.6 x 10-19G任何帶電物體所帶電量要么等于電子（或質子）電量，要么是 它們的整數倍，因此，把1.6 x

5、10- 19C稱為基元電荷。提問三：若將橡膠棒摩擦過的毛皮靠近碎紙片，會出現什么現象？答：毛皮帶上正電，也會吸引輕小物體。教師用實驗驗證學生的判斷。實驗二：用云臺支起一根橡膠棒，如圖1所示，再將它與另一根橡膠棒并在 一起，用毛皮摩擦它們的一端，使之帶上同種電荷，再觀察兩端相互作用的情況， 發現它們相斥，而且它們的距離越小斥力越大， 過一會兒，它們間的作用力會明 顯減弱。提問四：被毛皮摩擦過的橡膠棒的兩端為什么會相斥？斥力的大小與什么因 素有關？答：因為它們帶上了同種電荷，而電荷間作用的規律是同種電荷相斥， 異種 電荷相吸，斥力的大小與電荷間的距離有關，距離越小，斥力越大，反之，距離 越大，斥力

6、越小；斥力的大小還與電量有關，電量越大，斥力越大。由于放電的 原因，棒上的電量不斷減小，而斥力也隨時間的增大而明顯減小。提問五：若將與橡膠棒摩擦過的毛皮與支起的橡膠棒帶電的一端靠近，或用絲綢摩擦過的有機玻璃棒與支起的橡膠棒帶電的一端靠近，會出現什么現象？答：會吸引，異種電荷相吸。教師用實驗驗證學生的判斷。提問六：若將與有機玻璃棒摩擦過的絲綢與支起的橡膠棒帶電的一端靠近， 會出現什么現象？答：會相斥，同種電荷相斥。教師用實驗驗證學生的判斷實驗三：如圖2,先把表面光滑潔凈的絕緣導體放在 A處，然后把鋁箔包好 的草球系在絲線下，分別用絲綢摩擦過的玻璃棒給導體和草球帶上正電，把草球先后掛在P、R、P3

7、的位置，帶電小球受到 A的作用力的大小可以通過絲線對豎 直方向的偏角大小顯示出來。觀察實驗發現帶電小球在R、P2、R各點受到的A的作用力依次減小；再增大絲線下端帶電小球的電量， 觀察實驗發現，在同一位 置小球受到的A的作用力增大了。提問七：電荷間作用力大小跟什么有關？答：與電荷間距離及電量多少有關，電荷的作用力隨著距離的增大而減小， 隨著電量的增大而增大。教師總結：電荷之間存在著相互作用力，力的大小與電量的大小、電荷間距 離的大小有關，電量越大，距離越近，作用力就越大；反之電量越小，距離越遠， 作用力就越小。作用力的方向，可用同種電荷相斥，異種電荷相吸的規律確定。（2）庫侖定律我國東漢時期就發

8、現了電荷，并已定性掌握了電荷間的相互作用的規律。 而 進一步將電荷間作用的規律具體化、 數量化的工作，則是兩千年之后的法國物理 學家庫侖，他用精確實驗研究了靜止的點電荷間的相互作用力，于1785年發現了后來用他的名字命名的庫侖定律。正像牛頓在研究物體運動時引入質點一樣， 庫侖在研究電荷間的作用時引入 了點電荷，無疑這是人類思維方法的一大進步。什么是點電荷？簡而言之，帶電的質點就是點電荷。點電荷的電量、位置可 以準確地確定下來。正像質點是理想的模型一樣，點電荷也是理想化模型。真正 的點電荷是不存在的，但是，如果帶電體間的距離比它們的大小大得多， 以致帶 電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略

9、不計時，這樣的帶電體就可以看 成點電荷。均勻帶電球體或均勻帶電球殼也可看成一個處于該球球心， 帶電量與 該球相同的點電荷。庫侖實驗的結果是：在真空中兩個電荷間作用力跟它們的電量的乘積成正 比,跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上，這就是庫侖L定律。若兩個點電荷qi, q2靜止于真空中，距離為r，如圖3所示，則q受到q? 的作用力Fi?為方亂在兩個點電荷連線上，同性相斥，異性相吸。式中Fi2、qi、q2、r諸量單位都已確定，分別為牛（2、庫（C）、庫（0、氷3）,所以 =趟弊由實驗測得k=9X13NFhC： r也rq?*4I 3q?受到qi的作用力F?i與Fi?互為作用力與反作

10、用力，它們大小相等，方向相 反，統稱靜電力，又叫庫侖力。若點電荷不是靜止的，而是存在相對運動，那么它們之間的作用力除了仍存 在靜電力之外，還存在相互作用的磁場力。關于磁場力的知識，今后將會學到。（3）庫侖定律的應用例i兩個點電荷qi=iC q?=iC相距r=im,且靜止于真空中，求它們間的相 互作用力。3xlO9xlxi1二 9WN這時F在數值上與k相等，這就是k的物理意義：k在數值上等于兩個iC 的點電荷在真空中相距im時的相互作用力。例2真空中有A、B兩個點電荷，相距iO厘米，B的帶電量是A的5倍。 如果A電荷受到的靜電力是iO4N,那么B電荷受到的靜電力應是下列答案中的 哪一個？A. 5

11、X iO-4NB. 0.2 X iO-4NC. iO4ND. O.i X iO-4N例3兩個完全相同的均勻帶電小球， 分別帶電量qi=2C正電荷，q?=4C負電 荷，在真空中相距為r且靜止，相互作用的靜電力為 F。（1）今將qi、q2、r都加倍，相互作用力如何變？（2）只改變兩電荷電性，相互作用力如何變？（3）只將r增大4倍，相互作用力如何變？（4）將兩個小球接觸一下后，仍放回原處，相互作用力如何變？（5）接上題，為使接觸后，靜電力大小不變應如何放置兩球？答（1）作用力不變。（2）作用力不變。（3）作用力變為F/25，方向不變。（4）作用力大小變為F/8，方向由原來的吸引變為推斥（接觸后電量先中 和，后多余電量等分）。（5）將帶電體間距離變為打瓶例4兩個正電荷qi與q2電量都是3C,靜止于真空中，相距=2葉43*>*F32 隔（1）在它們的連線AB的中點0放入正電荷Q,求Q受的靜電力（2）在0點放入負電荷Q,求Q受的靜電力。（3）在連線上A點的左側C點放上負點電荷q3，q3=1C且AC=1m求q?所受 靜電力。解 當一個點電荷受到幾個點電荷的靜電力作用時， 可用力的獨立性原理求 解，即用庫侖定律計算每一個電荷的作用力， 就像其他電荷不存在一樣，再求各 力的矢量和。（1）（