高中物理 1.1 电荷及其守恒定律教案 新人教版选修3-1
人教版高二物理选修3-1 1.1电荷及守恒定律 教案
1、电荷及守恒定律教学活动学生活动（一）引入新课教师：初中学过自然界有几种电荷，它们间的相互作用如何？电荷的多少用什么表示？学生：自然界只存在两种电荷，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引.电荷的多少是用电荷量来表示。
教师：一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？如何使物体带电？学生：不带电的物体内存在电荷，且存在等量正、负电荷，在物体内中和，对外不显电性。
用摩擦的方法可以使物体带电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。
教师：摩擦起电的实质是什么？学生：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。
（教师用多媒体模拟，验证学生回答）过渡：在复习初中内容基础上，进一步再来看有没有别的方法使物体带电？物体带电的实质是什么？今天这节课就来学习这些问题：（二）进行新课1．电荷教师活动：引导学生阅读教材有关物质内部微观结构的描述，思考和回答问题：（1）物质的微观结构是怎样的？摩擦起电的原因是什么？（2）什么是自由电子，金属成为导体的原因是什么？学生活动：积极阅读教材，思考并回答问题。
点评：培养学生通过阅读教材独立获取知识的能力。
通过学生回答问题培养学生的语言表达能力。
教师活动：提出问题：除了摩擦起电，还有没有可以使物体带上电的方法？实验：取有绝缘支柱的两个不带电枕形导体A、B，使它们彼此接触。
用丝绸摩擦过的有机玻璃棒反复多次接触球形导体C，使之带正电。
将C移近A，用与有机玻璃棒摩擦过的丝绸分别靠近A、B。
（如图所示）［现象］线绸靠近B，而远离A.［学生得出］［问题］如将A、B分开，再移走C，A、B带电情况如何？［学生答］［演示证明］将A、B分开，用与玻璃棒摩擦过的丝绸检验，学生回答正确。
［问题］将A、B接触，它们是否带电？这说明什么？［学生答］［演示证明］使A、B接触，仍用与玻璃棒摩擦过的丝绸检验，学生回答正确。
［问题］若先把C移走，再将A、B分开呢？☆关于电荷间的相互作用【例1】如图所示，a，b，c，d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，则（）A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c，d小球带同种电荷D．c，d小球带异种电荷分析由d吸a，d吸b可知a与b带同种电荷，且与d带异种电荷；由c斥a，c斥b可知c与a，b带同种电荷，c与d带异种电荷，A错，B对，C错，D对。
2019-2020年高中物理 第一章 第1讲 电荷及其守恒定律教学案 新人教版选修3-1
2019-2020年高中物理第一章第1讲电荷及其守恒定律教学案新人教版选修3-1[目标定位] 1.知道自然界中的两种电荷及其相互作用的性质.2.知道使物体带电的三种方式.3.掌握电荷守恒定律及元电荷的概念．一、电荷1. 两种电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．2．物体带电的三种方式：即摩擦起电、接触起电、感应起电．其实质都是电子的转移．(1)摩擦起电：两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电．(2)接触起电：一个带电物体接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电．(3)感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷，这种现象叫静电感应现象．利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电．想一想对外不显电性的物体内有电荷吗？答案物体由原子组成，原子由电子和原子核组成，而原子核又由中子和质子组成．其中质子带正电，电子带负电，原子所含的电子数和质子数相等，因此对外不显电性的物体内同样存在电荷．二、电荷守恒定律1．第一种表述电荷既不会创生，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．这个结论叫做电荷守恒定律．2．第二种表述一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变．想一想两带电小球接触后都没电了，是电荷消失了吗？电荷还守恒吗？答案没有消失，这是电荷的中和，是指两个带等量异种电荷的物体相互接触时，由于正负电荷间的相互吸引作用，电荷发生转移，最后都达到电中性状态的一个过程. 电荷仍然守恒．三、元电荷1．电荷量：电荷的多少叫做电荷量，在国际单位制中它的单位是库仑，简称库．用符号C 表示．2．元电荷：质子、正电子所带的电荷量是科学实验发现的最小电荷量，这个最小的电荷量叫做元电荷．3．元电荷的值：e＝1.60×10－19_C.4．比荷：电子的电荷量e与其质量m e之比，叫做电子的比荷．想一想有人说质子或电子就是元电荷，对吗？质子和电子的比荷相同吗？答案不是．元电荷是最小的带电单位，不是带电粒子，没有电性之说．质子、电子的电荷量相同，但质子质量远大于电子，所以电子的比荷大于质子的比荷．一、三种起电方式的比较1．摩擦起电：当两个物体相互摩擦时，一些束缚不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电．2．感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷．3．接触起电：当导体与带电导体接触时，在电荷的相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上，使导体带上与带电体相同性质的电荷．4．三种起电方式的实质都是自由电子的转移．例1 绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的旁边有一绝缘金属球b，开始时a、b都不带电，如图111所示，现使b带电，则( )A．b将吸引a，吸住后不放开B．b先吸引a，接触后又把a排斥开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开答案 B解析b球带电后，使a产生静电感应，感应的结果是a靠近b的一侧出现与b异种的感应电荷，远离b的一侧出现与b同种的感应电荷．虽然a上的感应电荷等量异号，但因为异种电荷离b更近，所以b对a的电场力为引力．当b吸引a使两者接触后，由于接触带电，b、a又带上同种电荷，有斥力作用，因而又把a排斥开，所以B项正确．借题发挥(1)静电感应中，中性导体在两侧同时感应等量异种电荷．感应的过程，就是导体内电荷重新分布的过程．(2)在处理带电物体间发生相互作用时，需特别注意带电物体具有吸引不带电的轻小物体的特性，所以当两物体相互吸引时，其可能情况是一个带电，另一个不带电，也可能是两物体带异种电荷．二、电荷守恒定律的理解和应用1. 电中性的物体是有电荷存在的，只是电荷量的代数和为零，对外不显电性；电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体达到电中性的过程.2.不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷．本质都是电子发生了转移，也就是说起电过程是物体所带电荷的重新分配．3．导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关，当两个完全相同的金属球接触后，电荷将平均分配，即最后两个球一定带等量的同种电荷．若两个球原先带同号电荷，电荷量相加后均分；若两个球原先带异号电荷，则电荷先中和再均分．例2 半径相同的两金属小球A 、B 带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径相同的不带电金属小球C ，先后与A 、B 接触后移开．(1)若A 、B 两球带同种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？(2)若A 、B 两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？答案 (1)2∶3 (2)2∶1解析 (1)设A 、B 带同种电荷带电荷量均为q ，则A 、C 接触后，A 、C 带电量为q A ＝q C ＝12q . C 与B 球接触后，B 、C 所带电量为q B ＝q C ′＝q ＋12q 2＝34q . 故A 、B 带电荷量大小之比为q A q B ＝12q 34q ＝23. (2)设q A ＝＋q ，q B ＝－q .则C 与A 接触后，A 、C 带电量为q A ＝q C ＝＋12q . C 与B 接触后，B 、C 带电量为q B ＝q C ″＝12q －q 2＝－14q ， 故A 、B 带电荷量大小之比为q A q B ＝12q 14q ＝21. 借题发挥 (1)相同的金属球带同种电荷时，接触时总电荷量平分．(2)相同的金属球带异种电荷时，接触时电荷中和后将剩余电荷平分．三、验电器和静电计1．验电器(或静电计)的金属球、金属杆和下面的两个金属箔片是同一导体．图1122．当带电的物体与验电器上面的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开，物体所带电荷量越多，电荷转移的越多，斥力越大，张开的角度也越大．3．当带电体靠近验电器的金属球时，金属箔片也可张开．因为带电体会使导体棒的上端感应出异种电荷，而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，两箔片在斥力作用下箔片张开．例3 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是( )答案 B解析把带电金属球移近不带电的验电器，若金属球带正电荷，则将导体上的自由电子吸引上来，这样验电器的上部将带负电荷，箔片带正电荷；若金属球带负电荷，则将导体上的自由电子排斥到最远端，这样验电器的上部将带正电荷，箔片带负电荷．选项B正确．借题发挥验电器中金属球、金属杆和金箔为一个整体．验电器带电后，金箔上也会带电，两金箔相互排斥而张开角度，张角的大小取决于两金箔带电量的大小．对感应起电的理解图1131．如图113所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是( )A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合答案AB解析虽然A、B起初都不带电，但带正电的导体C对A、B内的电荷有力的作用，使A、B 中的自由电子向左移动，使得A端积累了负电荷，B端带正电荷，其下部贴有的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷，所以金属箔片都张开，A正确．C只要一直在A、B附近，先把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍带等量异种的感应电荷，此时即使再移走C，A、B所带电荷量也不能变，金属箔片仍张开，B正确．但如果先移走C，A、B上的感应电荷会马上中和，不再带电，所以箔片都不会张开，C错．先把A、B 分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷会完全中和，箔片都不会张开，D错．故选A、B.电荷守恒定律的理解和应用2．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Q A＝6.4×10－9 C，Q B＝－3.2×10－9 C，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？答案电子由B球转移到了A球，转移了3.0×1010个电子解析当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配．由于两小球完全相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量Q A′＝Q B′＝Q A＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92C＝1.6×10－9 C.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Q B′的正电，这样，共转移的电子电荷量为ΔQ B ＝Q B ′－Q B ＝[1.6×10－9－(－3.2×10－9)]C ＝4.8×10－9 C.转移的电子数n ＝ΔQ B e ＝4.8×10－9 C 1.6×10－19 C＝3.0×1010(个)． 用验电器检验电荷的原理和方法图1143．如图114所示，用起电机使金属球A 带上正电荷，并靠近验电器B ，则( )A ．验电器金箔不张开，因为球A 没有和球B 接触B ．验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了正电荷C ．验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了负电荷D ．验电器金箔张开，因为验电器的下部箔片感应出了正电荷答案 D解析 相对于金属球来讲，金属箔片是距离带电体A 较远的一端，根据静电感应规律可知，验电器的两金属箔片都带上了正电荷，而同种电荷相斥，所以金属箔片张开，即D 正确.(时间：60分钟)题组一 对元电荷的理解1．关于元电荷，下列说法中正确的是( )A ．元电荷实质上是指电子和质子本身B ．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C ．元电荷的值通常取e ＝1.60×10－19 CD ．电荷量e 的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的答案 BCD解析 所有带电体的电荷量或者等于e ，或者是e 的整数倍，这就是说，电荷是不能连续变化的物理量，电荷量e 的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的．由以上分析可知选项B 、C 、D 正确．2．保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务．盗版书籍影响我们学习效率甚至会给我们的学习带来隐患．小华同学有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个带电质点的电量数字看不清，他只能看清是6._×10－18 C ，拿去问老师，如果你是老师，你认为该带电质点的电量可能是下列哪一个( )A ．6.2×10－18 C B ．6.4×10－18 C C ．6.6×10－18 C D ．6.8×10－18C答案 B解析任何带电体的电荷量是元电荷的整数倍，即是1.6×10－19 C的整数倍，由计算可知，只有B选项是1.6×10－19 C的整数倍，故B正确．题组二对三种起电方式的理解3．关于摩擦起电现象，下列说法正确的是( )A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷C．摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电答案BD解析摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不同，因而电子可以在物体间转移，若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电．若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电．使物体带电并不是创造出电荷．4．如图115用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，实验结果如图所示，由此对摩擦起电说法正确的是( )图115A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量不同的电荷C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等D．同一物体与不同种类的物体摩擦，该物体所带电荷种类可能不同答案CD解析两物体摩擦时是否得失电子取决于原子对电子的束缚力大小，A错．由于摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电种类一定不同，数量相等，B错，C对．由题中例子不难看出，同一物体与不同种类的物体摩擦，带电种类可能不同，D对．图1165．如图116所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为Q A、Q B，则下列结论正确的是( )A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且Q A＞Q BB．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且Q A＝Q BC．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且Q A＜Q BD．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而Q A、Q B的值与所切的位置有关答案 D解析静电感应使得A带正电，B带负电．导体原来不带电，只是在带正电的导体球C静电感应的作用下，导体中的自由电子向B部分转移，使B部分带了多余的电子而带负电；A部分少了电子而带正电．根据电荷守恒定律，A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C的作用力的强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布的不均匀，越靠近右端负电荷密度越大，越靠近左端正电荷密度越大，所以从不同位置切开时左右两部分所带电荷量的值Q A、Q B是不同的，故只有D正确．图1176．用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图117所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是( )A．摩擦使笔套带电B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和答案ABC解析笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部感应出异号电荷，选项B正确；圆环被吸引到笔套的过程中，是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力，故选项C 正确；笔套碰到圆环后，笔套上的部分电荷转移到圆环上，使圆环带上性质相同的电荷，选项D错误．题组三验电器及电荷间相互作用图1187．挂在绝缘细线下的两个轻质小球，表面镀有金属薄膜，由于电荷的相互作用而靠近或远离，分别如图118甲、乙所示，则( )A．甲图中两球一定带异种电荷B．乙图中两球一定带同种电荷C．甲图中两球至少有一个带电D．乙图中两球只有一个带电答案BC解析题目中的小球都是镀有金属薄膜的轻质小球，带电物体具有吸引轻小物体的性质，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以可以判断出题图甲的现象可以是两个带异种电荷的小球，也可以是一个小球带电而另一个小球不带电；两个小球由于相互排斥而出现题图乙中的现象，则必须都带电且是同种电荷．图1198．如图119所示，是一个带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则( )A．金属球A可能不带电B．金属球A一定带正电C．金属球A可能带负电D．金属球A一定带负电答案AC解析验电器上的金属箔片和金属球都带有正电荷，金属箔片之所以张开，是由于箔片上的正电荷互相排斥造成的．当验电器金属箔片的张角减小时，说明箔片上的正电荷一定比原来减少了，由于金属球A只是靠近验电器而没有与验电器上的金属球B发生接触，要考虑感应起电的影响．当金属球A靠近时，验电器的金属球B、金属杆包括金属箔片整体相当于一个导体，金属球A离金属球B较近，而离金属箔片较远．如果金属球A带正电，验电器上的正电荷一定向远处移动，则金属箔片上的电荷量不会减少，所以选项B是错误的．如果金属球A带负电，验电器上的正电荷会由于引力作用向近端移动，造成金属箔片上的电荷量减少，所以选项C是正确的．如果金属球A不带电，由于受到金属球B上正电荷的影响，金属球A 上靠近B的部分也会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验电器上的正电荷向金属球B移动，效果与金属球A带负电荷一样．所以选项A也是正确的，选项D 是错误的．题组四 对电荷守恒定律及电荷量的理解图11109．导体A 带5q 的正电荷，另一完全相同的导体B 带q 的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则B 导体的带电量为( )A ．－qB ．qC ．2qD ．4q 答案 C解析 相同带电体接触后，电荷量先中和，后平分．10．A 和B 都是不带电的物体，它们互相摩擦后A 带负电荷1.6×10－10 C ，下列判断中正确的是( )A ．在摩擦前A 和B 的内部净电荷为零B ．摩擦的过程中电子从A 转移到了BC ．A 在摩擦过程中一定得到了1×109个电子D ．A 在摩擦过程中一定失去了1.6×10－19 C 电子 答案 AC11．有两个完全相同的带电绝缘金属小球A 、B ，分别带有电荷量为Q A ＝＋6.4×10－9 C 、Q B ＝＋3.2 ×10－9 C ，让两个绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移，转移了多少个电子？答案 电子由球B 转移到球A 1.0×1010个解析 在接触过程中，由于A 球带的正电比B 球多， B 球上的电子会转移到A 球上，直至两球带上等量的正电荷．接触后两小球各自的带电荷量Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B 2＝＋4.8×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ ＝Q B ′－Q B ＝4.8×10－9 C －3.2×10－9 C ＝1.6×10－9 C转移的电子数为n ＝ΔQ e ＝1.6×10－9 C 1.6×10－19 C＝1.0×1010(个)． 12．有两个完全相同的绝缘金属球A 、B ，A 球所带电荷量为q ，B 球所带电荷量为－q ，现要使A 、B 所带电荷量都为－q 4，应该怎么办？ 答案 见解析解析 先用手接触一下A 球，使A 球带电传入大地，再将A 、B 接触一下，分开A 、B ，此时11 / 11 A 、B 所带电荷量都是－q 2，再用手接触一下A 球，再将A 、B 接触一下再分开，这时A 、B 所带电荷量都是－q 4.图111113．如图1111所示，通过调节控制电子枪产生的电子束，使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶，经过一段时间，金属瓶上带有－8×10－12 C 的电荷量，求：(1)金属瓶上收集到多少个电子？(2)实验的时间为多长？答案 (1)5×107个 (2)5 000 s 解析 (1)金属瓶上收集的电子数目为：N ＝Q e ＝－8×10－12 C －1.6×10－19 C＝5×107(个)． (2)实验的时间：t ＝5×1071×104s －1＝5 000 s.。
高中物理 1.1电荷及电荷守恒教案 新人教版选修3-1(2篇)
1.1电荷及其守恒定律一、教材分析本节从物质微观结构的角度认识物体带电的本质，使物体带电的方法。
给学生渗透看问题要透过现象看本质的思想。
摩擦起电、两种电荷的相互作用、电荷量的概念初中已接触，电荷守恒定律对学生而言不难接受，在此从原子结构的基础上做本质上分析，使学生体会对物理螺旋式学习的过程二、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三、教学重点难点重点：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。
四、学情分析本节关键是做好实验，从微观分析产生这种现象的原因。
有了使物体带电的理解，电荷守恒定律便水到渠成，进一步巩固高中的守恒思想。
培养学生透过现象看本质的科学习惯。
通过阅读材料，展示物理学发展中充满睿智和灵气的科学思维，弘扬前辈物理学家探寻真理的坚强意志和科学精神五、教学方法使用幻灯片时充分利用它的高效同时，尽量保留黑板的功能始终展示本节课的知识框架。
在条件允许的情况下努力使实验简化，给学生传递这样一个信息──善于从简单中捕捉精彩瞬间，从日常生活中发现和体验科学（阅读材料）。
练习题设计力求有针对性、导向性、层次性六、课前准备毛皮橡胶，玻璃验电器七、课时安排1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标今天开始我们进入物理学另一个丰富多彩，更有趣的殿堂，电和磁的世界。
高二物理 选修3-1 第一章 静电场 教案
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。
高中物理选修3-1教案
第一章静电场第一节电荷及其守恒定律一电荷及原子结构1．两种电荷(1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷．①正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷．②负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷称为负电荷．(2)相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．2．物质的电结构原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核高速旋转．原子核正电荷的数量跟核外电子负电荷的数量相等，所以整个原子对外界较远位置表现为电中性．金属原子中离原子核较远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做自由电子，失去电子的原子便成了带正电的离子．3．物体带电物体有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷．当物体内的正电荷数量多于负电荷数量时，物体带正电，反之，带负电．正电荷数量与负电荷数量相等时，物体不带电．二起电的三种方式1．摩擦起电(1)摩擦起电的过程由于两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电．如玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒容易失去电子而带正电；硬橡胶棒与毛皮摩擦时，硬橡胶棒容易得到电子而带负电．(2)摩擦起电的本质摩擦起电时，电荷并没有凭空产生，其本质是发生了电子的转移，所以两个相互摩擦的物体一定是同时带上性质不同的电荷，且电荷量相等．2．感应起电(1)静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷的现象．(2)感应起电：利用静电感应使导体带电的过程．(3)感应起电的操作步骤：①如图甲所示，使带电体C(如带正电)靠近相互接触的两导体A、B．②保持C不动，用绝缘工具分开A、B．③如图乙所示，移走C，则A带负电，B带正电．感应起电的判断方法(1)当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷．(2)凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端物体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷．3．接触起电(1)定义：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，使这个导体也带电，这种带电方式称为接触起电．(2)本质：接触起电的本质是电荷的转移．（3）接触起电过程中电子转移的规律①带正电荷的物体与带负电荷的物体接触，电子由带负电荷的物体转移到带正电荷的物体上．②带正电荷的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电荷的物体上．③带负电荷的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电荷的物体转移到中性物体上．4．验电器的结构和工作原理(1)当带电的物体与验电器的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开．物体带电越多，电荷转移的越多，两金属箔片的斥力越大，张开的角度也越大．(2)当带电体靠近但不接触验电器的金属球时，金属箔片也可张开．因为带电体会使近端金属球上感应出异种电荷，而远端箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，在斥力作用下箔片张开．三电荷守恒定律1．内容电荷既不会创生，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．这个结论叫做电荷守恒定律．2．电荷守恒定律的另一种表述一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变．3．对电荷守恒定律的理解(1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律．(2)两种典型的摩擦起电现象：一是用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；二是用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电．玻璃棒和橡胶棒上带的电都不是凭空产生的，而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象，符合电荷守恒定律，可以推断：与玻璃棒摩擦过的丝绸要带负电，与橡胶棒摩擦过的毛皮要带正电．(3)带等量异种电荷的两金属球相接触，发生电荷中和，两球都不再带电，这个过程中两球所带电荷的总量并没有变(为零)，电荷也是守恒的．(4)电荷守恒定律的广泛性：任何电现象都不违背电荷守恒定律，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律．如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮没、转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，电荷的代数和不变．四元电荷1．电荷量：电荷的多少叫电荷量，简称电量．其国际单位为库仑，符号是C．2．元电荷：科学实验发现的最小电荷量，就是电子所带的电荷量，这个最小的电荷量叫元电荷，用e表示，这是电荷的最小单位．3．元电荷的数值：e＝1.60×10－19 C．元电荷的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的．4．比荷：电子的电荷量e和电子的质量me之比叫电子的比荷．电子的比荷也是一个常用的物理量，电子的比荷为eme＝1.60×10－190.91×10－30C/kg＝1.76×1110C/kg.题型一、电荷间相互作用规律的理解和应用例1、绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a旁有一绝缘金属球b ，开始时，a 、b 都不带电，如图所示，现使b 带电，则( ) A ．b 将吸引a ，吸住后不放开B ．b 先吸引a ，接触后又把a 排斥开C ．a 、b 之间不发生相互作用D ．b 立即把a 排斥开变式一、(2014·枣庄一模)现有丝绸、玻璃、塑料薄膜三种材料，通过实验发现，当被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近被丝绸摩擦过的塑料薄膜时，两者相互吸引．据此排出三种材料的顺序，使前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电，这个顺序是( ) A ．丝绸、玻璃、塑料薄膜 B ．塑料薄膜、玻璃、丝绸C ．塑料薄膜、丝绸、玻璃D ．丝绸、塑料薄膜、玻璃 题型二、感应起电问题例2、如图所示，A 、B 为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C 是带正电的小球，下列说法正确的是( ) A ．把C 移近导体A 时，A 、B 上的金属箔片都张开B ．把C 移近导体A ，先把A 、B 分开，然后移去C ，A 、B 上的金属箔片仍张开 C ．先把C 移走，再把A 、B 分开，A 、B 上的金属箔片仍张开D ．先把A 、B 分开，再把C 移走，然后重新让A 、B 接触，A 上的金属箔片张开，而B 上的金属箔片闭合变式训练 2-1如图所示是一个带正电的验电器，当一个金属球A 靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则( ) A ．金属球A 可能不带电 B ．金属球A 一定带正电 C ．金属球A 可能带负电 D ．金属球A 一定带负电题型三、电荷守恒定律的理解及应用例3、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 ＝6.4×910-C ，QB ＝－3.2×910- C ，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？【方法总结】(1)金属导体内能自由移动的电荷是电子，所以两个金属导体接触起电的实质是电子的转移． (2)相同金属球相互接触时电荷量的分配规律将带电荷量Q1与带电荷量Q2的金属球接触后，小球的带电量分配规律如下：①若两球带同种电荷，则每个小球所带的电荷量均为总电荷量的一半，即1Q ′＝2Q ′＝221QQ，电性与两球原来所带电荷的电性相同．②若两球带异种电荷，接触后先中和等量的异种电荷，剩余电荷量平均分配，电性与接触前带电荷量大的金属球的电性相同．变式训练3-1(2014·江苏模拟)A、B两物体均不带电，相互摩擦后A带负电荷，电荷量大小为Q，则B的带电情况是()A．带正电荷，电荷量大于QB．带正电荷，电荷量等于QC．带负电荷，电荷量大于QD．带负电荷，电荷量等于Q课后强化演练一、选择题1．对于一个已经带电的物体，下列说法中正确的是( )A．物体上一定有多余的电子B．物体上一定缺少电子C．物体的带电量一定是e＝1.6×10－19 C的整数倍D．物体的带电量可以是任意的一个值2．导体A带5q的正电荷，另一完全相同的导体B带q的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则B导体的带电量为( )A．－q B．qC．2q D．4q3．(2015·常德汇文中学期中)保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务．盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患．小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的哪一个( )A．6.2×10－19 C B．16.4×10－19 CC．6.6×10－19 C D．6.8×10－19 C4．(2015·深圳中学期中)对物体带电现象的叙述，正确的是( )A．不带电的物体一定没有电荷B．带电物体一定具有多余的电子C．一根带电的导体棒放在潮湿的房间，过了一段时间后，发现导体棒不带电了，这过程中电荷不守恒D．摩擦起电实际上是电荷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物体的另一部分的过程5．如图所示使物体A、B带电的实验为( )A．摩擦起电B．传导起电C．感应起电D．以上都不对6．用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是( )A．摩擦使笔套带电B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和二、非选择题7．如图所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A、B是两个完全相同的枕形导体且不带电．试问：(1)如何使A、B都带等量正电？(2)如何使A、B都带等量负电？(3)如何使A带负电B带等量的正电？8．多少个电子的电荷量等于－32.0 μC？干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走，身上聚集了－48.0 μC的净电荷．此人身上有多少个净剩余电子？他的质量增加了多少？(电子质量m e＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝－1.6×10－19 C,1 μC＝10－6 C)．第2节 库仑定律一 库仑定律 1．点电荷(1)定义：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷．(2)对点电荷的理解①点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际上并不存在．②一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定． 2．库仑定律(1)内容：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．电荷之间的这种作用力称为静电力，又叫做库仑力．(2)表达式：F ＝k q1q2r2式中k 叫做静电力常量，k ＝9.0×109 N ·m2/C2，表示两个电荷量均为1 C 的点电荷在真空中相距1 m 时，相互作用力为9.0×109 N. (3)适用条件①真空中；②点电荷．3．应用库仑定律解题应注意的问题(1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否有其他电荷等无关．(2)两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律，即两带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力．不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大．(3)库仑力也称为静电力，它具有力的共性．它与学过的重力、弹力、摩擦力是并列的．它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵循平行四边形定则，能与其他的力平衡，使物体发生形变，产生加速度．(4)可将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行．即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、Q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别．也可将Q1、Q2带符号运算，F 为“＋”表示斥力，F 为“－”表示引力． 二、库仑力的综合应用 1．库仑力的叠加原理对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的库仑力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和．库仑力的合成和分解仍满足力的平行四边形定则． 任一带电体都可以看成是由许多点电荷组成的，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则，可以求出带电体间的静电力的大小和方向．2．三个自由点电荷的共线平衡问题若要使三个自由点电荷均处于平衡状态，三个电荷的电荷量大小、电性关系及相对位置关系有如下特点：(1)三自由点电荷电性必为“两同一异”．若三者均带同种电荷，无论怎么放，外侧点电荷都不可能平衡．(2)异种电荷必放中间．若异种电荷B 放外侧，它本身就不可能平衡．(3)放在内侧的异种电荷B 电荷量最小．因为若QB ＞QC ，则FBA ＞FCA ，A 不能平衡；若QB ＞QA ，则FBC ＞FAC ，C 不能平衡．可形象地概括为“三点共线、两同夹异，两大夹小，近小远大”．即三个电荷必须在同一直线上，且中间近的电荷量小，与旁边两个为异种电荷，两边电荷靠近中间近的电荷量较小，远的电荷量较大．题型一、库仑定律及其适用条件例1、如图所示，两个半径均为r 的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r ，带等量异种电荷，电荷量为Q ，关于两球之间的静电力，下列选项中正确的是( )A ．等于k Q29r2B ．大于k Q29r2C ．小于k Q29r2D ．等于k Q2r2变式训练1-1(2015·北京六十七中期中)真空中有两个静止的点电荷，若它们的电荷量保持不变，而把它们之间的距离变为原来的3倍，则两电荷间的库仑力将变为原来的( )A ．9倍B ．3倍C ．13D ．19题型二、库仑定律与电荷守恒定律的结合例2、有三个完全相同的金属小球A 、B 、C ，A 带电荷量为7Q ，B 带电荷量为－Q ，C 不带电．将A 、B 固定起来，然后让C 球反复与A 、B 接触，最后移去C 球，试问A 、B 间的库仑力变为原来的多少？变式训练 2-1如图所示，半径相同的两个金属小球M 、N 带有电荷量相等的电荷(可视为点电荷)，相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是 F.现让第三个半径相同的不带电的金属小球P 先后与M 、N 两球接触后移开，这时M 、N 两球之间的相互作用力为( )A ．吸引力，18FB ．吸引力，14FC ．排斥力，38FD ．排斥力，34F题型三、库仑定律与力的平衡的综合应用例3、(2014·河北区模拟)如图所示，A 、B 两个点电荷的电量分别为＋Q 和＋q ，放在光滑绝缘水平面上，A 、B 之间用绝缘的轻弹簧连接．当系统平衡时，弹簧的伸长量为0x .若弹簧发生的均是弹性形变，则( )A ．保持Q 不变，将q 变为2q ，平衡时弹簧的伸长量等于20xB ．保持q 不变，将Q 变为2Q ，平衡时弹簧的伸长量小于20xC ．保持Q 不变，将q 变为－q ，平衡时弹簧的缩短量等于0xD ．保持q 不变，将Q 变为－Q ，平衡时弹簧的缩短量小于0x变式训练 3-1如图所示，大小可以不计的带有同种电荷的小球A 和B 互相排斥，静止时两球位于同一水平面，绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β，且α<β，由此可知( )A ．B 球带的电荷量较多 B ．B 球质量较大C ．B 球受的拉力较大D ．两球接触后，再静止下来，两绝缘细线与竖直方向的夹角变为α′、β′， 则仍有α′<β′题型四、与库仑力相关的学科内综合问题例4、(2014·闸北区二模)如图所示，A 、B 为用两个绝缘细线悬挂起来的带电绝缘小球，质量A m ＜B m ．当在A 球左边如图位置放一个带电球C 时，两悬线都保持竖直方向(两悬线长度相同，三个球位于同一水平线上)．若把C 球移走，A 、B 两球没有发生接触，则选项中(图中α＞β)能正确表示A 、B 两球位置的图是( )变式训练 4-1一根置于水平面上的光滑玻璃管(绝缘体)，内部有两个完全相同的弹性金属球A 、B ，带电量分别为9Q 和－Q ，从图中所示位置由静止开始释放，一切摩擦均不计．问：两球再次经过图中位置时，两球的加速度是释放时的多少倍？课后强化演练一、选择题1．(2014·北京模拟)真空中有两个静止的点电荷，它们之间静电力的大小为F .如果保持这两个点电荷之间的距离不变，而将它们的电荷量都变为原来的4倍，那么它们之间静电力的大小变为( )A ．F16B ．F4 C ．4FD ．16F2．(2015·南平市松溪一中期中)关于点电荷以下说法正确的是( )A．足够小的电荷就是点电荷B．一个电子，不论在任何情况下都可视为点电荷C．点电荷不是一种理想化的模型D．一个带电体能否看成点电荷，不是看尺寸的绝对值，而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计3．两点电荷相距为d，相互作用力为F，保持两点电荷电荷量不变，改变它们之间的距离，使之相互作用力的大小变为4F，则两电荷之间的距离应变为( )A．4d B．2dC．d/2 D．不能确定4．两个半径为0.3 m的金属球，球心相距1.0 m放置，当它们都带1.5×10－5 C的正电时，相互作用力为F1，当它们分别带＋1.5×10－5 C和－1.5×10－5 C的电量时，相互作用力为F2，则( )A．F1＝F2B．F1＜F2C．F1＞F2D．无法判断5．A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷．当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，它所受到的静电力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，其所受静电力为( )A．－F/2 B．F/2C．－F D．F6．两个质量分别是m1、m2的小球，各用丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为q1、q2时，两丝线张开一定的角度θ1、θ2，如图所示，此时两个小球处于同一水平面上，则下列说法正确的是( )A．若m1>m2，则θ1>θ 2 B．若m1＝m2，则θ1＝θ2C．若m1<m2，则θ1>θ 2 D．若q1＝q2，则θ1＝θ2二、非选择题7．有两个带正电的小球，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相距l.如果引入第三个小球，恰好使得3个小球只在它们相互的静电力作用下都处于平衡状态，第三个小球应带何种电荷，应放在何处，电荷量又是多少？8．(2015·成都模拟)如图所示，电荷量Q＝2×10－7C的正点电荷A固定在空间中O点，将质量m＝2×10－4 kg、电荷量q＝1×10－7 C的另一正点电荷B从O点正上方高于0.5 m的某处由静止释放，B运动过程中速度最大位置在P.若静电力常量k＝9×109N·m2/C2，重力加速度g＝10 m/s2.求(1)B运动到距O点l＝0.5 m处的加速度大小；(2)P、O间的距离L.第3节电场强度第1课时电场电场强度点电荷的电场电场强度的叠加一电场1．电场：电荷周围存在的一种特殊物质，它是物质存在的一种形式．电荷间的相互作用是通过它们的电场发生的．2．电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．3．电场力：电场对电荷的作用力．4．静电场：静止电荷周围产生的电场．二电场强度1．试探电荷与场源电荷(1)试探电荷：如图所示，带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为试探电荷，或检验电荷．(2)场源电荷：被检验的电场是电荷Q所激发的，电荷Q称为场源电荷，或源电荷．2．电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度．(2)定义式：E＝Fq.(3)单位：牛/库(N/C)，伏/米(V/m).1 N/C＝1 V/m.(4)方向：电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同． (5)物理意义：电场强度是描述电场力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关． (6)由E ＝Fq 变形为F ＝qE ，表明：如果已知电场中某点的电场强E ，便可计算在电场中该点放任何电荷量的带电体所受的静电力的大小． 三 点电荷的电场、电场强度的叠加 1．点电荷的电场如图所示，场源电荷Q 与试探电荷q 相距为r ，则它们的库仑力F ＝k Qq r2＝qk Qr2，所以电荷q 处的电场强度E ＝F q ＝k Qr2. (1)公式：E ＝kQr2.(2)方向：若Q 为正电荷，场强方向沿Q 和该点的连线背离Q ；若Q 为负电荷，场强方向沿Q 和该点的连线指向Q. 2．对点电荷场强公式的理解(1)E ＝kQr2的适用条件是：①真空中的点电荷；②真空中的均匀带电球体．(2)由E ＝kQr2知，真空中某点电场强度的大小由场源电荷电荷量的大小Q 与该点到场源电荷的距离r 共同决定，与其他量无关． 4.电场强度的叠加(1)叠加原理：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． 例如：图中P 点的电场强度，等于＋Q1在该点产生的电场强度E1与－Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和．(2)比较大的带电体的电场，可把带电体分成若干小块，每小块看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算．(3)均匀带电球体(或球壳)外各点的电场强度：E ＝k Qr2，如图所示． 式中r 是球心到该点的距离(r ≫R)，Q 为整个球体所带的电荷量． 题型一、对电场强度的理解和点电荷场强的计算例1、在真空中O 点放一个点电荷Q ＝＋1.0×910- C ，直线MN 通过O 点，OM 的距离r ＝30 cm ，M 点放一个试探电荷q ＝－1.0×1010-C ，如图所示．求：(1)q 在M 点受到的作用力； (2)M 点的电场强度；(3)拿走q 后M 点的电场强度； (4)M 、N 两点的电场强度哪点大？变式训练 1-1点电荷Q 产生的电场中有一A 点，现在在A 点放上一电荷量为q ＝＋2×810- C 的试探电荷，它受到的静电力为7.2×510-N ，方向水平向左，则： (1)点电荷Q 在A 点产生的场强大小为E ＝________，方向________．(2)若在A 点换上另一电荷量为q ′＝－4×810-C 的试探电荷，此时点电荷Q 在A 点产生的场强大小为E ＝________.该试探电荷受到的静电力大小为________，方向________． 题型二、电场强度的叠加问题例二、AB 和CD 为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电荷量分别为＋q 和－q 的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB 对称且距离等于圆的半径，如图所示．要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q ，则该点电荷( ) A ．应放在A 点，Q ＝2q B ．应放在B 点，Q ＝－2q C ．应放在C 点，Q ＝－q D ．应放在D 点，Q ＝q变式训练 2-1如图所示，真空中带电荷量分别为＋Q 和－Q 的点电荷A 、B 相距r ，求： (1)两点电荷连线的中点O 处的场强；(2)在两点电荷连线的中垂线上距A 、B 两点都为r 的O ′点处的场强．题型三、对称法巧解电场强度例3、如图所示，一半径为R 的绝缘球壳上均匀地带有＋Q 的电荷，球心O 上场强为零．现在球壳上M 处挖去半径为r(r ≪R)的一个小圆孔，则此时球心O 上的场强大小为多少？方向如何？(已知静电力常量为k)变式训练 3-1(2014·漳州模拟)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的点电荷电场．如图所示，在23球面上均匀分布正电荷，总电荷量为q ，球面半径为R ，球心为O ，CD 为23球面AB 的对称轴，在轴线上有M 、N 两点，且OM ＝ON ＝2R ，A1A ∥B1B ∥CD ，已知球面A1B1在M 点的场强大小为E ，静电力常量为k ，则N 点的场强大小为( )。
1.1电荷及其守恒定律 课件(人教版选修3-1)
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人教版物理选修3-1 第一章 静电场
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A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开 B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上 的金属箔片仍张开 C．先把 C 移走，再把 A、 B分开， A、 B上的金属箔片仍张 开
D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A
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如果A、B是两个完全相同的带有绝缘支柱的导体球， 那么怎样才能使A、B带上等量的同种电荷或异种电荷？ 思路图解： 接触带电能使A、B带上等量的同种电荷．
工具
人教版物理选修3-1 第一章 静电场
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感应起电能使A、B带上等量的异种电荷．
解析：
要使 A、B 带等量的同种电荷，首先让 A、B
QA＋QB 6.4×10 9－3.2×10 Q′A＝Q′B＝ ＝ 2 2
－
－9
C
＝1.6×10－9 C
工具
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在接触过程中，电子由 B 球转移到 A 球，将自身电荷中和 后，继续转移，使 B 球带 Q′B 的正电，这样，共转移的电荷量为 ΔQ＝|QB|＋Q′B＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C＝4.8×10－9 C
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二、电荷守恒定律 1．第一种表述 电荷既不能 创生 ，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，在转移的
过程中，电荷的 总量 保持不变，这个结论叫做电荷守恒定律．
工具
人教版物理选修3-1 第一章 静电场
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2．第二种表述 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的 持不变． 三、元电荷 代数和 保
1．电荷量：它表示电荷的多少，其国际制单位是 库仑 ，简
物理选修3-1全书全套教案
高中物理选修3-1全套教案目录第一章静电场 (2)1.1电荷及其守恒定律 (2)1.2库仑定律 (5)1.3.1电场强度 (7)1.3.2专题：静电平衡 (12)1.4电势能电势 (15)1.5电势差 (17)1.6电势差与电势强度的关系 (19)1.7电容器与电容 (21)1.8带电粒子在电场中的运动 (23)第二章、恒定电流 (26)2.1、导体中的电场和电流（1课时） (26)2.2、电动势（1课时） (28)2.3、欧姆定律（2课时） (30)2.4、串联电路和并联电路（2课时） (32)2.5、焦耳定律（1课时） (34)第三章磁场教案 (36)3.1 磁现象和磁场（1课时） (36)3.2 、磁感应强度（1课时） (38)3.3 、几种常见的磁场（1.5课时） (40)3.4 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时） (43)3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时） (46)3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习） (49)第一章静电场1.1电荷及其守恒定律教学三维目标（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。
人教版高中物理选修3-1 第一章第1节 电荷及其守恒定律(教案设计)
电荷及其守恒定律一、课标解读在普通高中物理课程标准中，本节内容《电荷及其守恒定律》属于选修3-1，第一章第一节，课标要求学生能通过实验，了解静电现象。
能用原子结构模型和电荷守恒的观念分析静电现象。
观察静电现象，理解使物体带电的多种方式，并能分析静电感应现象。
课标中主要提及两点：一是以实验为基础，二是以观察和理解为重点，这对教师的教学提出了明确的要求。
二、教材分析电荷及其守恒定律是学生高中学习电磁学的第一个基础内容。
学习电磁学，需要学生很强的想象能力。
本节主要介绍电荷的基本概念、物体带电的原因、起电方式、电荷守恒定律、电荷量、元电荷及等基础内容，是学习《静电场》这一章的前提，对后面学习把握静电场的概念具有重要的作用。
教材从物质微观结构的角度认识物体带电的本质，使物体带电的方法。
向学生渗透对待问题要透过现象看本质的思想。
摩擦起电、两种电荷的相互作用、电荷量的概念初中已接触，电荷守恒定律对学生而言不难接受，在此从原子结构的基础上做本质上分析，使学生体会对物理螺旋式学习的过程。
本节的关键是从实验演示和从物质微观角度分析各种起电方式的成因，有了对物体带电本质的理解，电荷守恒定律学生就比较容易理解，进同时还进一步加强了学生对守恒思想的理解。
三、学情分析1.学生的物理观念素养本课时安排在高一下学期的后半阶段，学生已经学习完毕高中物理力学部分，初步具备了高中生应具有的成熟的理性思考能力，对物理的认识也能从具象化的表面上升到对本质的探索。
本节内容则是物理电学部分的起点，部分课堂演示实验会联系生活和一些学生的亲身体验，如摩擦起电，起电后吸引轻小物体等现象，但静电现象更多时候展示的是只有在实验室内才能展示的东西，尤其是起电本质和电荷守恒定律，这就需要通过实验结合理论、加强对学生思维的引导，加深理解抽象化的电荷概念、守恒概念、物质微观本质等。
这些涉及物理核心素养中的“物理观念”，让学生逐步建立起物理科学观念，如：物质观念、运动观念、相互作用观念、守恒思想等。
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§1.1电荷及其守恒定律
（一）内容及解析
1、内容：本节主要介绍电荷的基本知识，及电荷守恒定律。
2、解析：这一节概念初中学过，要进行复习，讲述的重点内容是电荷守恒定律。
（二）目标及其解析
1、知道摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开。
2、知道电荷守恒定律。
3、知道什么是元电荷。
思考题1 带电的实质是什么？
（三）教学问题诊断分析
在电子发生转移，使物体带正、负电荷结合到化学知识，学生对交叉学科的学习也存在着困难。
（四）、教学支持条件分析
为了加强学生对这部分知识的学习，帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍，本节课要对化学的有关知识进行复习。
（五）、教学过程设计
1、教学基本流程
概述本章内容→本节学习要点→电荷的基本概念→静电感应→元电荷→练习、小结
2、教学情景
问题1 怎样说明一个物体带了电？自然界中有几种电荷？
设计意图：知道怎样检验物体是否带电
问题2我们已知的使物体带电的方法有那些？
设计意图：使学生知道物体带电的方法
问题3什么是元电荷？其所带电量是多少？
设计意图：元电荷所带电量e=1.6×10－19C。
【例1】关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是：（）
A、摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷
B、摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体
C、感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分
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
【解析】摩擦起电的实质是：当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带上负电，失去电子的物体带上正电。
即电荷在物体之间转移。
感应起电的实质是：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间的相互吸引或排斥，导致导体中的自由电荷趋向或远离带电体，使导体上靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷。
即电荷在物体的不同部分之间转移。
由电荷守恒定律可知：电荷不可能被创造。
【答案】B、C
【例2】绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝
膜，在a的附近，有一个绝缘金属球b，开始a、b都不带电，如图所示，
现在使a带电，则：（）
A、a、b之间不发生相互作用
B、b将吸引a，吸住后不放
C、b立即把a排斥开
D、b先吸引a，接触后又把a排斥开
【解析】当a带上电荷后，由于带电体要吸引轻小物体，故a将吸引b。
这种吸引是相互的，故可以观察到a被b吸引过来。
当它们相互接触后，电荷从a转移到b，它们就带上了同种电荷，根据电荷间相互作用的规律，它们又将互相排斥。
【答案】D
（六）、目标检测
1、大量事实说明：电荷既不能，也不能，只能从转移到，或者从转移到。
这个结论叫做电荷守恒定律。
2、有三个相同的绝缘金属小球A、B、C，其中A小球带有2.0×10-5C的正电荷，小球B、C不带电。
现在让小球C先和小球A接触后取走，再让小球B与小球A接触后分开，最后让小球B 与小球C接触后分开，最终三小球的带电量分别为q A＝ C ，q B＝ C，q C＝ C。
3、5个元电荷的电量是________， 16 C电量等于________元电荷．
设计意图：检测目标完成情况
配餐作业
从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BC
A组题
1、将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数（）
A.增加
B.减少
C.不变
D.先增加后减少
2、把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是（）
A.带有等量异种电荷
B.带有等量同种电荷
C.带有不等量异种电荷
D.一个带电，另一个不带电
3、关于点电荷的说法，正确的是：（）
A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷
B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷
C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷
D．一切带电体都可以看成点电荷
设计意图：对学生进行基础知识练习
B组题
1、用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒，都能吸引轻小物体，这是因为：（）
A、被摩擦过的玻璃棒和橡胶棒一定带上了电荷
B、被摩擦过的玻璃棒和橡胶棒一定带上了同种电荷
C、被吸引的轻小物体一定是带电体
D、被吸引的轻小物体一定不是带电体
2、带电微粒所带的电荷量的值不可能的是下列的：（）
A、2.4×10-19C
B、－6.4×10-19C
C、－1.6×10-19C
D、4×10-17C
3、如图所示，当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，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、枕形金属导体上的带负电的电子向A端移动，正电荷不
移动
C、枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D、枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
4、关于元电荷的理解，下列说法正确的是：（）
A．元电荷就是电子
B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量
C．元电荷就是质子
D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍
设计意图：提高学生对基础知识的学习
C组题
1、如图所示，用两根绝缘轻细绳悬挂两个小球A和B，这时上、下两根绳子中的张力分别为T1和T2；使两球都带上正电荷，上、下两根绳子中的张力分别为T1’和T2’，则：（）
A、T1’＝ T1
B、T1’< T1
C、T2’＝ T2 D 、T2’> T2
2、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量为______；一个电子的电量为______，一个质子的电量为______；任何带电粒子，所带电量或者等于电子或质子的电量，或者是它们电量的______．
设计意图：提高部分学生的的能力
教学反思：由于初中已经学习过电荷的概念，学生对正负电荷很容易理解和掌握。
由于高一下学期我们刚学过能量守恒定律，学生对电荷守恒定律也不是很难理解。
对于元电荷的概念，只要求学生知道即可。