高中物理选修3-1第一讲《电荷及电荷守恒定律》.
高中教科版物理选修3-1素养课件：第一章-1-电荷-电荷守恒定律-
2.如图所示,取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带 电,贴在下部的金属箔片是闭合的。现在把带正电荷的物体C移近导体A,下列说 法正确的是 ( ) A.A的左端感应出正电荷,B的右端感应出负电荷 B.A上的金属箔张开,B上的金属箔保持闭合 C.把A和B分开,然后移去C,A、B上的金属箔仍保持张开 D.先移去C,再把A和B分开,A、B上的金属箔仍保持张开
【解析】选A。摩擦起电过程是得到和失去电子的过程,因此其实质是电子的转 移,静电感应不是创造了电荷,而是电子从物体的一部分转移到另一部分引起的, 满足电荷守恒定律,故A正确;一个带电物体接触另一个不带电物体,两个物体带 上同种电荷,故B错误;摩擦起电,是因为摩擦而使电荷转移,并不是物体产生电荷, 故C错误;由上分析可知,故D错误。
【典例示范】 【典例1】下列有关起电的说法正确的是 ( ) A.摩擦起电说明电荷是可以创造的 B.感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分时,失去了部分电子 C.摩擦起电时物体带负电荷是因为在摩擦过程中此物体得到了电子 D.等量的正、负电荷可以中和,说明电荷可以被消灭
【解析】选C。摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,并没有产 生电荷,物体带负电荷是因为在摩擦过程中此物体得到了电子,A错误、C正确;感 应起电过程中,电荷从物体的一部分转移到另一个部分,总的电荷量不变,B错误; 等量的正、负电荷可以中和,但电荷并没有被消灭,只是整体不显示电性而已,D 错误;故选C。
4.两个完全相同的导体的电荷分配:
(1)两个完全相同的导体,一个带电,另一个不带电。当两个导体接触后再分开
时,两导体所带的电荷量相等,都等于原来电荷量的一半。
(2)两个完全相同的导体,都带有一定量的电荷,若两带电体的电量分别为Q1、Q2, 则它们接触后再分开都带有 Q1 Q2 的电量,式中电量Q1、Q2均包含它们的正负
教科版高中物理选修3-1课件1电荷电荷守恒定律
（1）把带正电荷的物体C移近导体A但不接触，观察金属箔有什
么变化？ （2）这时把A和B分开，然后移去C，金属箔又有什么变化？
（3）再让A和B接触，又会看到什么现象？试用原子结构模型解
释看到的现象. 现象： （1）张开 （2）仍然张开 （3）闭合
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静电感应：把带电导体靠近不带电的导体，使不带电
导体带电的现象. 感应起电：利用静电感应使物体带电.
11
当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子容
易从一个物体转移到另一个物体上，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，而且两者的电荷量必然等值异号.这
就是“摩擦起电”的原因.
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思考：
用丝绸摩擦玻璃棒时，电子是怎样转移的？哪个
失去了电子？哪个得到了电子？用毛皮摩擦橡胶
C.b立即把a排斥开
D.b先吸引a，接触后又把a排斥开
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3.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（） BCD 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
26
4.有A、B、C三个塑料小球，A和B、B和C、C和A间 都是相互吸引的，如果A球带正电，则（） C A．B、C球均带负电 B．B球带负电，C球带正电 C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电 D．B、C球都不带电
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5.科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方
便，常常用元电荷作为电量的单位.关于元电荷，下列
论述正确的是（）BCD
A.把质子或电子叫元电荷
B.1.60×10-19C的电量叫元电荷 C.电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷 D.质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷
教科版 高中物理 选修3-1知识点
高二物理（选修3-1）知识点梳理第一章静电场第1节电荷电荷守恒定律1、摩擦起电：通过摩擦使物体带电的方法称为摩擦起电实质：不同物质的原子核对电子的束缚能力不同，从而在摩擦时导致电子的不均匀分配将与丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷命名为正电荷将与毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷命名为负电荷2、电荷性质：带电体有吸引轻小物的性质同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引3、电荷量：电荷的多少叫做电荷量，简称电量，单位：库仑C最小的电荷量叫做元电荷，用e表示e=1.60×10-19C，即为电子的电量4、材料不相同的两个物体摩擦起电后各自所带电量必定等值异号5、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6、静电感应与感应起电当带电体向另一个不带电的物体靠近而不接触时，由于静电相互作用力而使其中的电荷发生定向移动后不均匀分布而带上电荷的现象称为静电感应。
以静电感应的方式使物体带电的方法称为感应起电。
7、验电器：用来检验物体是否带电的仪器，其原理是同种电荷相互排斥。
第2节 库仑定律1、点电荷：当研究的总量与带电体本身的形状大小以及电荷分布情况关系不大时，可以把抽象成一个带电的点，称为点电荷。
．两带电体的距离远大于带电体的尺寸，带电体就可视为点电荷．2、库仑定律⑴内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向沿着它们的连线．⑵表达式：221r Q Q kF = (其中k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2，叫静电力常量)⑶适用条件：①.真空； ②点电荷．第3节 电场 电场强度和电场线1、电场⑴定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质．⑵基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．2、电场强度⑴定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度．⑵定义式：q F E =单位：N/C注：电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷及所放电荷的大小和电性无关，由电场本身决定．⑶矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度的方向．⑷真空中点电荷场强的计算式： 2r Q k E = (其中Q 叫做场源电荷)． ⑸电场的叠加：空间同时存在几个电场时，空间某点的场强等于各电场在该点的场强的矢量和，电场强度的叠加遵循平行四边形定则．3、电场线1）定义：画在电场中有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向 2）电场线的特征⑴电场线是人们为了形象的描绘电场而想象出的一些线，客观并不存在．⑵切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向．⑶疏密程度表示该处电场强度的大小．⑷从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止．⑸没有画出电场线的地方不一定没有电场⑹匀强电场的电场线平行且距离相等．⑺顺着电场线方向，电势越来越低．⑻电场线的方向是电势降落陡度最大的方向，电场线跟等势面垂直．⑼电场线永不相交也不闭合．⑽电场线不是电荷运动的轨迹．3）几种常见电场的电场线分布：点电荷的电场线分布相互靠近的等量异种点电荷的电场点电荷与带电平板间的电场平行板电容器的电场第4节 电势能 电势与电势差一、电场力做功的特点1、在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与始末位置有关（与重力相似）。
高中物理选修3-1课件 第一章 第1节 电荷及其守恒定律
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[合作共研]
[典例] [多选]如图所示，A、B为相互接触 并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带
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
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2．元电荷
(1)电荷量：用来表示 电荷 的多少。其单位是“库仑”，简称“库”，
用 C 表示。 (2)元电荷
①最小的 电荷量 叫做“元电荷”，用 e 表示，则 e＝1.60×10－19 C。
②对元电荷的三点理解：a.元电荷没有正、负之分，也不是实物粒子；
b.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷 相等，但不能说它们是元电荷； c.电荷量不能 连续变化，自然界中带电体的电荷量都是元电荷 e 的_整__数___倍。
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二、电荷守恒定律及元电荷 1．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)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 。
[即时应用]
[答案] AB
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探规寻律 (1)只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中的电子不 能自由移动，所以导体能够发生感应起电，而绝缘体不能。 (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，带异种电荷，地球就成为远端，带同 种电荷。
人教版高二物理选修3-1第一章1电荷及其守恒定律(共34张PPT)
1、一般情况下，为什么物体不带电？ 2、组成物质的原子的微观结构是怎么样的？
原子的构成
质子（正电）
原子核（正电）
中子（中性）
原子（中性）
电子（负电）
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一、起电的实质：
3、为什么摩擦能使物体带电？ 原子的构成
正离子
原子（中性）
负离子
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一、起电的实质：
4、摩擦起电有什么微观规律？
1.2起电的实质---接触带电
带同种电荷
带电物体7/19
电荷的转移
带电过程 带电实质 （宏观） （微观）
接触
转移
带电总量
不变
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使物体带电的方法：
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1.3感应起电
静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使 导体带电的现象，叫做静电感应。
1.1起电的实质---摩擦起电
电子 摩擦
玻璃棒
丝绸
橡胶棒
电子 摩擦
毛皮
带正电
带电方式
摩擦带电
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带负电
带电过程 （宏观）
摩擦
带负电
带电实质 （微观）
转移
带正电
带电总量
不变 8
验电器的作用：
判断物体是否带电以及所带电荷的种类和多少。
验电器的工作原理
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一、起电的实质：
（3）元电荷的数值
e=1.60217733X10-19C
计算中取e=1.60X10-19C
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4、什么是比荷？
3 比荷(荷质比） 测电子荷质比装置
• （1）定义： • 粒子的电荷量和质量之比。 • （2）电子的比荷： • 电子的电荷量e和电子的质量me。 • 电子的比荷为e/me=1.76X1011C/kg • 比荷也是一个常用的物理量 .
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( )。
高二物理人教版选修3-1第一章 1 电荷及其守恒定律
探究一
探究二
当堂检测
问题探究
名师精讲
典例剖析
三种起电方式的比较与各自遵循的规律 图甲是古老的摩擦起电机,图乙是感应起电机。结合图片,思考:
甲 乙 (1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷? (2)感应起电能发生在绝缘体上吗?原因是什么? 要点提示:(1)两个绝缘体摩擦时,其中一个物体失去电子,另一个 物体得到电子,分别带上了正、负电荷;(2)感应起电不会发生在绝 缘体上,因为绝缘体中的电子不能自由移动。
1
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1. 冬天人穿毛衣时很容易产生静电,这种产生静电的方式属于 ( ) A.感应起电 B.接触起电 C.摩擦起电 D.毛衣本身就带电 解析:感应起电的实质是在其他带电体的影响下电荷从物体的一部 分转移到另一部分;摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一 个物体。毛衣本身不带电,但在与皮肤摩擦时很容易产生静电,这 种产生静电的方式属于摩擦起电,选项C正确。 答案:C
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【例题2】有两个完全相同的带电绝缘金属球A、B,分别带有电 荷量QA=6.4×10-9 C,QB=-3.2×10-9 C。问: (1)让两绝缘金属球接触后,A、B所带电荷量各是多少?此过程中 电荷发生了怎样的转移,转移了多少? (2)A、B两球接触前固定好,让第三个与它们相同的不带电小球C 反复与A、B接触,最终A、B两球的电荷量和电性如何? 【思考问题】 (1)两小球所带的总电荷量为多少? 答案:两小球所带电荷量的代数和为3.2×10-9 C。 (2)C小球与A、B小球反复接触,最后三个小球的带电荷量多少有 什么特点? 答案:三个小球的带电荷量相等。
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高中物理选修3-1_第一章静电场知识点总结
物理选修3-1 知识总结第一章 第1节 电荷及其守恒定律2．两种电荷：正电荷和负电荷．3．起电的方法使物体起电的方法有三种：摩擦起电、接触起电、感应起电三种起电的方式不同，但实质都是发生电子的转移，使多余电子的物体(部分)带负电，使缺少电子的物体(部分)带正电．在电子转移的过程中，电荷的总量保持不变．二、电荷守恒定律1、电荷量：电荷的多少。
在国际单位制中，它的单位是库仑，符号是C.2、元电荷：电子和质子所带电荷的绝对值1.6×10－19C ，所有带电体的电荷量等于e 或e 的整数倍。
3、比荷：粒子的电荷量与粒子质量的比值。
4、电荷守恒定律表述1：电荷守恒定律：电荷既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或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。
表述2：在一个与外界没有电荷交换的系统内，正、负电荷的代数和保持不变。
第一章 第2节 库仑定律一、电荷间的相互作用1、点电荷：当电荷本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多，这样可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个几何点。
这样的带电体就叫做点电荷。
点电荷是一种理想化的物理模型。
（类似于质点）2、带电体看做点电荷的条件：①两带电体间的距离远大于它们大小；②两个电荷均匀分布的绝缘小球。
3、影响电荷间相互作用的因素： ①距离 ②电量 ③带电体的形状和大小二、库仑定律：在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上（吸引力向内，斥力向外）（静电力常量k=9.0×109N ·m 2/C 2（库仑扭秤）） 注意：1.定律成立条件：真空、点电荷3.计算库仑力时，电荷只代入绝对值使用的方法：库仑扭秤实验、控制变量法221q r q k F第一章 第3节 电场强度一、电场——电荷间的相互作用是通过电场发生的电荷（带电体）周围存在着的一种物质。
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第一章 静电场
第一讲、电荷及其守恒定律
电荷是一种物质属性
1、自然界中有两种电荷
（1）正电荷：
+ _
丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷
（2）负电荷：
毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
物质的微观结构是怎样的？摩擦起电的原因 是什么？ （正电） 原子的构成 质子 （正电） 原子核 原子 中子 （不带电） （中性） 核外电子 （负电） 核外电子 离原子核较远的电子容易+ + +
+ +
+ +
思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接 触时,金属箔片才开始张开?解释看到的现象.
验电器与静电计在作用上的不同 验电器的主要作用有： （1）检验导体是否带电。 （2）检验导体所带电性。 静电计也称作指针式验电器，这说明它完全 具备验电器的各种作用。由于静电计的特殊结构， 使得它又具备验电器不能替代的某些作用。 （1）定量测量两导体间的电势差。 （2）定量测量某导体的电势。
1 Ｑ 2 1 Ｑ 2
接触后
+Q -3Q -Q -Q
再分开
电荷从一个物体转移到另一个物体
电荷守恒定律
表述一： 电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一 个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分 转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电 荷总数保持不变.
表述二： 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷 的代数和总是保持不变。
【6】有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和 A间都是相互吸引的，如果A带正电，则 ： A．B、C球均带负电 B．B球带负电，C球带正电 C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电 D．B、C球都不带电
【7】图7中A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球， 它们靠近带正电荷的金球C．在下列情况中，判断A、 B两球的带电情况： （1）A、B接触后分开，再移去C， 则A_______，B______。 （2）A、B接触，先移去C后，再把AB分开， 则A_______，B_______。 （3）A、B接触，用手指瞬间接触B后再移去C， 则A_______，B_______。
【1】如图所示，Ａ为空心金属球壳，Ｂ为金属球， 将一个带负电的小球Ｃ从Ａ球开口处放入Ａ球的中 央且不接触Ａ球．用手接触一下Ａ球，再移走Ｃ球， 然后再用手接触一下Ｂ球后再放开，则（ ） Ａ．Ａ球带正电，Ｂ球不带电 Ｂ．Ａ球带负电，Ｂ球带正电 Ｃ．Ａ球带正电，Ｂ球带负电 Ｄ．Ａ、Ｂ两球都不带电
【3】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 【4】如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置。 用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷 ______。若手的接触点改在A端，情况又如何 ______。
【5】有一绝缘空心金属球A，带有4×10-6C的正电 荷，一个有绝缘柄的金属小球B，带有-2×10-6C 的负电荷。若把B球跟A球的内壁相接触，如图所示， 则B球上电量为____C，A球上电量为____C，分布 在_____。
【2】如一个验电器放在绝缘平台上，它的金属外 壳用一根金属线接地，把一根用丝绸摩擦过的玻璃 棒与验电器的金属小球接触，看到它的指针张开， 说明已经带上电，如图所示，现进行下述3项操作： ①首先把验电器外壳的接地线撤去；②用手指摸一 下验电器的金属小球；③把手指从金属小球上移 开．下面关于最后结果的说法中正确的是［ ］ Ａ．验电器指针合拢，验电器金属杆没有带电 Ｂ．验电器指针张开一定角度，金属杆带正电 Ｃ．验电器指针张开一定角度，金属杆带负电 Ｄ．验电器指针合拢，但不能说明金属杆不带电
＋ ＋
＋
＋
－
近异
远同
2、感应起电 （1）静电感应：把电荷移近不带电的导体， 可以使导体带电的现象，叫做静电感应． 规律：近端感应异种电荷，
远端感应同种电荷
（2）感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感 应起电．
3、接触带电 两个完全相同的带电导体,接触后再分开, 二者将原来所带电量的总和平均分配 接触后 +Q +Q 再分开
e 1.60 10 19 C 11 电子的比荷为： 1 . 76 10 C / kg 30 me 0.9110 kg
第一节简单总结
1.三种起电方法 摩擦起电、感应起电、接触起电 ２.起电的本质 无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电 荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷. 3.电荷守恒定律 4.学会微观和宏观分析法
（1）电荷的多少如何表示？它的单位是什么？
电荷量：电荷的多少，简称电量。单位:库仑 C 比较电荷带电的多少,要比较的是其电荷量的绝对值 电荷量的正负不表示电荷量的大小,只代表电荷的性质 （2）什么是元电荷？一个电子就是一个元电荷吗？ 一个电子所带电量为元电荷 所有带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍 （3）元电荷的数值是多少？它的数值最早是由哪位物 理学家测定的？ 元电荷的值 e 1.60 1019 C 美国科学家密立根 （4）什么是比荷？电子的比荷是多少？ 电荷量与电子质量的比值叫做比荷
【8】用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电
验电器的金属小球a，然后用手指瞬间接触一下金
属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球A和金箔b的 带电情况是 （ ）
a
c
A．a带正电，b带负电 B．a带负电，b带正电 C．a、b均带正电 D．a、b均带负电
b
静电计(指针式验电器)
验电器
验电器与静电计在结构上的不同 静电计中金属杆下部的水平轴上装有金属指 针，指针可以绕水平轴灵活转动，外面圆筒的 底部有接线柱。而在验电器中金属杆的下部悬 挂着两片金箔。 静电计的外壳一定是金属的，金属外壳与内 部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容 器，它在静电计工作时起着重要的作用。而验 电器外壳的主要作用是为了避免气流的影响， 它一般是用玻璃制作的。
摩擦时电子从一个物体转移到另一个物体上。 得到电子：带负电 失去电子：带正电
静电感应
金属导电机理： 金属内有自由移动的电子 自由电子 正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动。
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