人教版高中物理选修3-1精品教案
库仑定律、电场强度 (一)电荷守恒定律 1、电荷既不能创造，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、电荷的多少叫电荷量，单位库伦，用C表示。最小的电荷叫元电荷，用e表示，e=1.60×10－19C。 3、带电粒子的电荷量与粒子的的质量之比，e?1.76?1011C/kg. 叫做该粒子的比荷。 me4、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，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 （1）公式 F?kq1q2（2）k=9.0×109N·m2/c2 2r 电荷量的单位是库仑（C）、力的单位是牛顿（N）、距离单位米（m）K是静电力常量 （3）适用条件：真空中，点电荷（注意：看作点电荷的前提是带电体间的距离远大于带电体的尺寸） （4）微观粒子之间的万有引力远小于库仑力。 （5）两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。 5、点电荷：任何带电体都有形状和大小，其上的电荷也不会集中在一点上。当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，带电体的大小和形状忽略不计。这样的带电体可看作点电荷，点电荷类似于力学中的质点，它是一种理想化的物理模型。 （二）电场 电场强度 1、电场的基本性质：就是对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。 2、电场强度 放入电场中某点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。 （1）公式 E?F （2）单位V/m 1V/m=1N/C 但E与F和q无关，E由场源和位置决定。 q（3）矢量性：规定正电荷在该点受电场力的方向为该点场强的方向。 Q3、点电荷电场的场强 E?k2 r4、电场的叠加原理：如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场。这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。这叫做电场的叠加原理。 5、匀强电场 (1)定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场. 典型例题： 例1、有三个完全相同的金属小球A、B、C，其中A、B分别带＋14Q和－Q的电量，C不带电，A、B球心间的距离为r（远大于球的直径），相互吸引力为F。现让C球先接触A球后，再与B球接触，当把C球移开后，A、B两球的作用力的大小将变为__________F。
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14Q2精析： A、B可看成点电荷，F?K2，C球与A球接触后，由电荷守恒定律知：A、C两r球各带＋7Q的电量；C球再与B球接触后，B、C两球各带＋3Q的电量，此时A、B两球间的3321Q2相互作用为斥力F?K2 F1:F? 答案： 22r1例2、真空中的两个点电荷A、B相距20cm，A带正电QA=4.0×10－10C，已知A对B的吸引力F=5.4×10－8N，则B在A处产生的场强大小为______V/m，方向_________；A在B处产生的场强大小是______V/m，方向是_________. 精析： A对B的作用力是A的电场对B的作用力，B对A的作用力是B的电场对A的作用力，由牛顿第三定律知FBA=5.4×10－8N，则EBA?QQFBA?135V/m，方向由A指向B，又由F?kA2B rQAQB?6.0?10?10C ，EAB?FAB?90V/m方向由B指向A. QB 例4、如图所示：q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距为l1，q2与q3之间的距为l2，且每个电荷都处于平衡状态。 (1)如q2为正电荷，则q1为______电荷，q3为______电荷。 (2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比是：______︰______︰______ 解析：就q2而言，q1和q3只要带同种电荷便可能使其处于平衡状态，而对q1和q3，若都带正电荷，各自均受制另外两个电荷的斥力而不能保持平衡，只有同带负电荷，q2对其为吸引力，另外一个电荷对其为斥力，当两力大小相等时才能处于平衡状态。 现再对q1列方程有：(I1＋I2)2 Kq1q3q1q2 可得：q2︰q3=l12︰(l1＋l2)2 ?k22I1(I1＋I2)q2q3q1q2 对q2列方程有： K2?k2 可得：q1︰q3=l12︰l22 I1I2 ∴q1︰q2︰q3=l12(l1＋l2)2︰l12l22︰(l1＋l2)2l22 总结：三点电荷都平衡规律，三个点电荷一定满足：(1)在同一直线上；(2)两同类一异；(3)两大夹一小。 电势能电势和电势差
1．静电力做功的特点
结合（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
q沿直线从A到B
q沿折线从A到M、再从M到B q沿任意曲线线A到B
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结果都一样即：W=qELAM =qELABcos? 【结论】：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。
2．电势能
电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。可用EP表示。 静电力做的功等于电势能的减少量。写成式子为：
WAB?EPA?EPB
注意：①．电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加 ②在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。 ③求电荷在电场中某点具有的电势能
电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=WAB
④求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低
将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。
⑤电势能零点的规定 :若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。
⑥零势能面的选择:通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。
所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为：EPA?WAB?qELAB
3．电势
（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能EP与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用?表示。标量，只有大小，没有方向，但有正负。
Ep（2）公式：??（与试探电荷无关）（3）单位：伏特（V） 1V=1J/C
q（4）电势与电场线的关系：电势顺线降低。（电场线指向电势降低的方向）
（5）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择．（大地或无穷远默认为零）
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