1、电荷的相互作用 电场 上教版龙文教育个性化辅导授课案教师：冯明宝 科目：物理 学生：王俊豪 时间：2012年10月2日10：0012：00 段一、授课目的： (1) 知道点电荷，知道点电荷是一个理想模型。 (2) 理解电荷间的相互作用，知道静电力大小与哪些因素有关。 (3) 知道电场；知道电荷间的相互作用是通过电场发生的。 (4) 理解电场线，知道电场线可以形象地表示电场的强弱和方向。 (5) 理解电场强度的概念及其定义式，知道电场强度是描述电场力的性质的物理量。二、授课内容（大纲）：1，电场强度 ；2，电场力；3，电场线； 4，库仑定律；5，静电的利用与防范；三、重难点：重点：电荷间相互作用
2、力的大小与哪些因素有关，能用电场线和电场强度描绘电场。难点：电场概念和电场强度概念的建立。四、本次课后作业：电场相互作用相关练习五、学生对于本次课的评价： 特别满意 满意 一般 差 学生签字：六、教师评定：1、学生上次作业评价： 好 较好 一般 差2、学生本次上课情况评价： 好 较好 一般 差 教师签字： 校长签字_ 龙文教育教务电荷的相互作用 电场【要点l】电荷的相互作用、电场、点电荷 1电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，作用力沿着两电荷的连线。 2电场：是带电体周围存在的一种物质，电场的基本性质是电场对处在它里面的电荷有力的作用，电荷间的作用是通过电场来实现的。 3点电
3、荷：点电荷是一种理想化的模型。如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的距离小得多，以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时，这种带电体就可以看成点电荷，但点电荷自身不一定很小，所带电荷量也不一定很少。【要点2】库仑定律 1库仑定律：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，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，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。用公式表示为：F=k，式中k例常量，叫静电力常量，k=90103gN.m2/C2。 2对库仑定律的理解 (1)库仑定律的适用范围：真空中的两个点电荷间的相互作用。 (2)两个点电荷间的相互作用的库仑力满
4、足牛顿第三定律：大小相等、方向相反（不能认为电荷量不等的两个点电荷相互作用时所受的库仑力不等）。 (3)如果是多个患电荷对另一个点电荷的作用，可分别对每个点电荷间单独使用F=k，然后把该电荷所受诸库仑力进行矢量合成。 (4)应用库仑定律公式计算时，电荷量取其绝对值，求出库仑力的大小后，再判断力的方向。(5)库仑力存在极大值，由公式F=k可以看出，在r和两带电体的电荷量和一定的条件下，当Q1=Q2时，F有最大值。【要点3】电场强度 1电场强度：放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值叫电场疆度；符号为E。 (1)公式：E= /q为试探电荷的电荷量，F为试探电荷受电场的作用力)；单
5、位N/C或Vm。 (2)方向：电场中某点电场强度的方向规定为在该点的正电荷受的电场力的方向，跟放在该点的负电荷受的电场力方向相反 (3)物理意义：描述该点的电场强弱和方向，是描述电场力的性质的物理量、是矢量。 注意：E=F/q为定义式，适用于一切电场；某点的电场强度E的大小及方向取决于电场本身（即场源电荷及这点的位置），与试探电荷的正负、电荷量q和受到的力F无关。 2点电荷Q产生的电场的电场强度公式：E=kQ/r2（此式为决定式，仅适用于真空中点电荷形成的电场）。 3电场强度的叠加：电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场
6、在该点的电场强度的矢量和。 4E=F/q与E=kQ/r2的区别 【要点4电场力 1电场力，是电荷在电场中受到电场的作周力；符号为F。 (1)大小：F=qE(F=qE为决定式，F和q、E都有关)； (2)方向：正电荷所受电场力的方向与E相同，负电荷所受电场力的方向与E相反。2电场强度与电场力的比较【要点5】电场线 1电场线：形象地描述电场分布的假想曲线；曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致；电场线的疏密表示电场的强弱，电场线越密，电场越强。 2几种特殊电场电场线的分布：正点电荷、负点电荷、两等量同种电荷、两等量异种电荷、点电荷与平板带电体形成的电场及两块靠近的大小相等且互相正对、互相
7、平行、分别带等量正电和负电的金属板间的电场（包括电场线方向和疏密，见课本，要求熟记）。 3静电场电场线的特点 (1)从正电荷出发终止于负电荷（包括从正电荷出发终止于无穷远或来自无穷远终止于负电荷）； (2)电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向； (3)电场线茌某处的疏密表示该处电场强度的强弱； (4)电场线不相交也不闭合。 注意：电场线不是电荷的运动轨迹，也不是客观存在的线。在特殊条件下，带电粒子的运动轨迹可以与电场线重合；这些特殊条件是：电场线是直线；带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一直线上；带电粒子只受电场力作用，以上三点必须同时得到满足。 4匀强电场的定义及其电场
8、线特征：各点电场强度大小、方向都相同的电场叫匀强电场，其电场线是一簇平行等间距的直线。【例1】两个半径相同的金属小球，电荷量之比为1:7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的( ) A4/9 B3/7 c9/7 D16/7【解析】【答案】CD【说明】应用电荷守恒定律列方程时要注意电荷有正、负号。【例2】如图8-B-1所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1，q2与q3之间的距离为l2。，且三个电荷都处于平衡状态。 (1)知q2为正电荷，则q1为 电荷，q3为 电荷； (2)q1、q2、q3三者带电荷量大小之比是_ _
9、。【解析】【答案】(1)负 负 （2）【说明】三个点电荷都处于平衡状态要满足如下条件：(1)在同一直线上；(2)电性：两边相同，中间异；(3)电荷量大小：，两边大，中间小。【例3】如图8-B-2所示，两个同样的气球充满氦气，气球带有等量同种电荷。两根等长的细线下端系上5.0103kg的重物后，就如图8-B-2所示的那样平衡地飘浮着，求每个气球的带电荷量为多少？【解析】【答案】5.610-4C【说明】解决带电体在电场中处于平衡状态问题的方法与解决力学中平衡问题的方法是一样的，都是依据共点力平衡条件或力矩平衡条件求解，所不同的只是在受力分析列平衡方程时，一定要注意考虑电场力。【例4】由电场强度的定
10、义式E=F/q可知，在电场中同一点( ) A.电场强度E跟F成正比，跟q成反比 B无论检验电荷所带的电荷量如何变化，F/q始终不变 c电场中某点的电场强度为0，则在该点的电荷受到的电场力一定为0 D一个不带电的小球在P点受到的电场力为0，则P点的电场强度一定为0【解析】【答案】BC【例5】下列关于电场强度的两个表达式E=F/q和E=kQ/r2叙述，正确的是( ) A. E=F/q是电场强度的定义式，F是放入电场中的屯荷所受的电场力，q是产生电场的 电荷的电荷量 BE=F/q是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的电场力，q是放入电场中 电荷的电荷量，它适用于任何电场 cE= kQ/r2是
11、点电荷电场强度的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀 强电场 D用点电荷电场强度计算式分析库仑定律的表达式F=k时，式中k是点电q2产生的电场在点电荷q1处的电场强度的大小，而k是点电荷q1产生的电场在q2处电场强度的大小【解析】【答案】BCD【例6】下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线的关系说法中，正确的是( ) A带电粒子在电场中运动，如只受电场力作用，其加速度方向一定与电场线方向相同 B带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合 c带电粒子只受电场力作用，由静止开始运动，其运动轨迹一定与电场线重合 D带电粒子在电场中运动轨迹可能与电场线重合【解析】电荷的运动轨迹和电场线
12、是完全不同的两个概念，在分析有关问题时，既要明确二者的本质区别，还要搞清二者重合的条件。电场线方向表示电场强度方向，它决定电荷所受电场力方向，从而决定加速度方向正电荷加速度方向与电场线酌切线方向相同，负电荷则相反，故A错；带电粒子的运动轨迹应由粒子在电扬中运动的初速度和受力情况来决定，而该带电粒子所在运动空间的电场的电场线可能是直线也有可能是曲线带电粒子在电场力作用下只有满足：(1)电场线是直线；(2)粒子的初速度为零或初速度方向与电场线在一条直线上；(3)带电粒子只受电场力作用时，其运动轨迹才与电场线重合，故B.C错；D选项正确，【答案】D【例4】一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作
13、用，沿电场线运动到B点，它运动的速度一时间图像如图8-B-9甲所示。则A.B两点所在区域的电场线分布情况可能是图8-B-9乙中的( )【解析】【答案】C【例7】在点电荷Q产生的电场中，有一点P与Q相距10 cm。已知P点的电场强度是1.8105 N/C，（静电力常量k=9.0109Nm2 /C2）则： (1)点电荷Q的电荷量为多少？ (2)在P点放一个电荷量为1-O10-9C的电荷q，它所受到的电场力大小是多少？同步训练1下列关于点电荷的说法中正确的是 ( ) (A)不论带电体多大，只要距离远大于它们的大小，就能看成是点电荷 (B)只要带电体的体积很小，在任何情况下都能看作点电荷 (C)体积很
14、大的带电体，任何情况下都不能看作点电荷 (D)只有球形带电体才能看作点电荷2两个带电小球相距为d时，相互作用的斥力大小为F，若要使相互作用的斥力大小变为2F，则两个带电小球的距离应改为 ( ) (A) 4d (B)d (c)d (D)d/43静电力恒量为k=9109 _ _，其物理意义是：当电量均为 C的两个点电荷，相距m时，相互吸引或排斥的库仑力的大小是 N4库仑定律的适用条件是_和_，两点电荷的电量分别为2C和5 C，相距3 cm，它们间的库仑力的大小为_N5A、B两个带电小球，相距为d时相互作用的库仑力大小为F，若已知A球带电量是B球的4倍，则A球所带电量的绝对值为 ，B球所带电量的绝对
15、值为 6电量分别为Q和9Q的两个带电小球，相互作用的库仑力的大小为F，则两球间的距离应为 7在真空中有两个点电荷，电量分别为q1和q2，当它们相距为r时，相互作用力大小为F，若保持它们的电量不变，将距离变为r/2，则相互作用力大小为 F，若保持它们的距离不变，将电量分别变为2 q1和3 q2，则相互作用力大小又为 F8探究静电力的规律时，先固定两小球的电荷量不变，改变其距离，研究静电力与距离的关系；再固定距离不变，改变两小球的电荷量，研究静电力与电荷量的关系，这是 方法；研究库仑力时对照万有引力很快得出库仑力与距离的平方成反比这一规律，这是应用了 的方法9原子核的半径大约为10 -14 m，假
16、定核内两个质子相距这么远，它们间的静电力约为多大？氢原子半径约为0. 5310-10 m，其核与核外电子间的静电引力为多大？10电场强度有两个计算公式E=F/q与E=kQ/r2，下列关于这两个计算式的说法中正确的是 (A)都只适用于点电荷产生的电场 (B)都适用于任何电场 (C)式中的q与Q都必须是点电荷 (D)式中q与Q都是产生电场的电荷的电荷量11.关于场强，下列说法中正确的是 (A)电荷所受电场力方向就是该点处场强的方向 (B)电场中某点放入-q时场强与放入+q时场强反向 (C)点电荷周围与点电荷距离相等的各点的场强都不相同 (D)放入场中某点的q越大，所受电场力也越大，故场强也大12.
17、关于电场线，下列说法中正确的是 (A)电场线上某点的切线方向就是该点的场强方向 (B)电场线的指向即电荷所受电场力的方向 (C)电场线是电场中客观存在的线 (D)两条电场线可以相交13.关于电场线，下列说法中正确的是 (A)电场线是从正电荷（或无穷远）发出到负电荷（或无穷远）终止的不封闭曲线 (B)电场线上任何一点的切线方向息是与置于该点的点电荷的受力方向一致 (C)沿着电场线方向电场强度逐渐减小 (D)沿着电场线方向电场强度逐渐增大14某电场的电场线分布如图8-B-1所示，电场中A、B雨点的电场强度的大小和电势分别用EA、EB和A、B表示，则 ( )(A) EAEB , AB(B) EAEB
18、, AB(C) EAB (D) EAEB , AB15.关于场强、电势和电荷的移动，下列说法中正确的是 ( ) (A)沿电场线方向，场强一定越来越小 (B)沿电场线方向，电势一定越来越低 (C)只在电场力作用下，正电荷一定从电势高处向电势低处移动 (D)只在电场力作用下，负电荷一定从电势高处向电势低处移动16.关于两个电荷的电势能，下列说法中正确的是 (A)增大两个同种电荷间的距离时，外力克服电场力做功，电势能增加 (B)增大两个异种电荷间的距离时，外力克服电场力做功，电势台睦增加 (C)减小两个同种电荷间的距离时，外力克服电场力做功，电势能减少 (D)减小两个异种电荷间的距离时，外力克服电场
19、力做功，电势能减少17.关于电荷的电势能变化情况，下列说法中正确的是 (A)正电荷由电势高的点移到电势低的点，电场力做正功，屯势能增加 (B)正电荷由电势高的点移到电势低的点，电场力做负功，电势能减少 (C)负电荷由电势高的点移到电势低的点，电场力做正功，电势能减少 (D)负电荷由电势高的点移到电势低的点，电场力做负功，电势能增加18.在正电荷Q的电场中的某一点放入一个电荷量为q=+510-9 C的点电荷，它受到的电场力大小为310-4 N，方向向右，则该点的场强大小为 NC，方向 如果取走q，该点的场强大小为 N/C，如果放入电荷量为q= -2.510-9 C的点电荷，则该点的场强大小为 N
20、/C，方向 19.在真空中，离点电荷Q的距离是6X10-2 m的A点的场强大小是3105N/C，则Q的电荷量为 C，离Q为310-2 m的B点处的场强大小为 N/C.20.图8-B-2为某电场中的几条电场线，电场中有一个点电荷-q，它所受电场力F的方向如图所示，试在图中标出电场线的指向，A.B两点中，场强较大的是_点，若在A.B两点分别放上等量异号电荷q与+q，则_ 点上电荷所受到的电场力较大21.图8-B-3为某区域的电场线分布图，A、B、C为电场中的三点，在图中画出分别放在A、B两点处的正、负电荷所受电场力的方向和C点处的场强方向一、选择题 1四个塑料小球，A与B相互排斥，B与C相互吸引，
21、C与D相互排斥。如果D带正电，则B的带电情况是( ) ： A.带正电 B带负电 C不带电 D无法确定 2关于点电荷，下列说法中正确的是( ) A只有体积很小的带电体才能看成是点电荷 B体积较大的带电体一定不能看成是点电荷 C当两个带电体的大小形状对它们之间的相互作用的影响可忽略时，这两个带电体均可看成点电荷 D当带电体带电荷量很少时，可看成点电荷 3两个点电荷相距r时相互作用力为F，则( ) A电荷量不变距离加倍时，作用力变为F/4 B其中一个电荷的电荷量和两电荷间距都减半时，作用力不变 C每个电荷的电荷量和两电荷间距都减半时，作用力变为4F D每个电荷的电荷量和两电荷间距都增加相同倍数时，作
22、用力不变 4有两个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，从其中一个电荷上取下Q的电荷量，并加在另一个电荷上，那么它们之间的相互作用力与原来相比( ) A一定变大 B一定变小 C保持不变 D由于两电荷电性不确定，无法判断 5两个分别带有电荷量-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r/，则两球间库仑力的大小为( ) A. F BF cF D12F 6在真空中一直线上依次排列三个点电荷A、B、C，都处于平衡状态，若三个电荷的电荷量、电性及间距都未知，则根据平衡能够断定( ) A. A、B、C分别带什么电 BA、B、C中
23、哪几个电荷同号、哪几个异号 CA、B、C带电荷量的大小关系 D哪一个电荷的电荷量最小 7如图8-B-4历示，两个大小相同的小球带有同种电荷，质量分别为m1和m2，带电荷量分别为q1和q2。用细绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，它们与竖直线所成的角度均为口，且两球同处一水平线上，则下述结论中正确的是( ) A. q1一定等于q2 B一定满足q1/m1=q2/m2 Cm1一定等于m2 D必须同时满足q1=q2，m1 =m2二、填空题 8真空中有两个点电荷，电荷量均为q，当两点电荷相距为L时，它们之间库仑力的大小为F。 (1)若保持两点电荷的电荷量不变，仅将它们之间的距离减小为L，求它们之间的库仑力的大小F1=_ (2)若保持两点电荷之间的距离不变，仅将它们的电荷量都增大为2q，求它们之间的库仑力的大小F2=_ _。 9在电场强度为E，方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为m的带电小球，电荷量分别为2q和-q，两小球用长为Z的绝缘细线相连，另用绝缘细线系住带正电的小球悬于O点而处于平衡状态，如图8-B-5所示，重力加速度为g，则细线对悬点O的作用力等于 ，两个小球之间的细线的拉力等于 。
