第二册(必修加选修)第十三章第1-4节电荷库仑定律;电场电场强度;电场线;静电屏蔽.doc

年 级 高二 学 科 物理 版 本 人教版 内容标题 第十三章 电场 第1~4节 编稿老师 马慧 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 第十三章 电场 第一节 电荷 库仑定律 第二节 电场 电场强度 第三节 电场线 第四节 静电屏蔽 二. 知识要点： （一）库仑定律 1. 电荷守恒定律 （1）两种电荷：正电荷和负电荷，任何带电体所带电量是基本电荷的整数倍。 （2）基本电荷：1，质子和电子所带电量等于一个基本电荷的电量。 （3）电荷守恒定律：物体系与外界无电荷交换时，系统的电荷代数和守恒。 2. 库仑定律 （1）内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 （2）公式：，F叫做库仑力或静电力，也叫电场力。它可以是引力，也可以是斥力，K叫静电力常量，。 （3）适用条件：真空中的点电荷（带电体的线度远小于电荷间的距离时，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计时，可看作是点电荷）。 （二）电场强度 1. 电场：带电体周围存在的一种物质。电场是客观存在的，不以人的意志为转移的，只要电荷存在，在其周围空间就存在电场，电场具有力的性质和能的性质。 2. 电场强度 定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫做这一点的电场强度。 公式：，与、F无关，取决于电场本身，适用于一切电场。 方向：是矢量，规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受电场力方向相同。 3. 点电荷Q在真空中产生的电场，K为静电力常量。 4. 匀强电场：在匀强电场中，场强等于沿电场方向每单位长度上的电势差，即：。 5. 电场叠加：几个电场叠加在同一区域形成的合电场，其场强可用矢量的合成定则进行合成。 （三）电场线 1. 概念：为了形象地描绘电场，人为地在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线叫电场线。 2. 性质：① 电场线起始于正电荷（或来自无穷远）终止于负电荷（或伸向无穷远）但不会在没有电荷的地方中断；② 电场线的疏密情况反映电场的强弱，电场线密的地方，场强大；③ 电场线上某点的切线方向就是该点的场强方向；④ 电场线空间中不相交；⑤ 静电场中电场线不闭合（在变化的电磁场中可以闭合） 3. 电场线是人为引入的，实际上不是客观存在的。 （四）电场中的导体 1. 静电感应：电场中的导体内部的自由电子受到电场力作用，将向电场反方向做定向移动，结果使导体两端分别出现正负感应电荷。 2. 处于静电平衡状态的导体的特征： （1）内部场强处处为零； （2）整个导体是等势体，表面是个等势面； （3）表面上任何一点的场强方向都跟该点表面垂直； （4）净电荷只能分布在导体的外表面上。 3. 静电屏蔽：金属网罩（或金属包皮）能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响。 三. 重、难点： 1. 两点电荷间的相互作用力大小总是相等，即遵守牛顿第三定律。点电荷是物理中的理想模型，当带电体间的距离远远大于带电体的线度时，可以使用库仑定律，否则不能使用。 例如：半径均为的金属球如图1所示放置，使两球的边缘相距为，今使两球带上等量的异种电荷Q，设两电荷Q间的库仑力大小为F，比较F与的大小关系。显然，如果电荷能全部集中在球心处，则二者等。但依题设条件，两球心间距离不是远远小于，故不能把两带电球当作点电荷处理。实际上，由于异种电荷的相互吸引，使电荷分布在两球较靠近的球面处，这样两部分电荷的距离小于，故，同理，若两球带同种电荷Q，则。 图1 2. 正确理解用比值定义的物理量，如电场强度，电势差，电容器的电容，用这些比值仅仅能测量出电场强度E、电势差U，电容C，作为一个量度式，E跟F、，U跟W、、C跟Q、U无关。 3. 电场线只能描述电场的方向及定性地描绘电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。带电粒子在电场中的运动轨道是由带电粒子受到的合外力情况和初速度情况来决定。 4. 库仑定律的分类解析 （1）应用电荷守恒定律解决“电荷重新分布”问题 应用电荷守恒定律，应以“电荷重新分布”这个观点来理解分析问题，挖掘其隐含条件。 [例1] 有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带电荷量+7Q，B带电荷量，C不带电，将A、B固定起来，然后让C球反复与A、B两球接触，最后移去C球，试问A、B两球间的库仑力变为原来的多少倍？ 解析：题中所说的C与A、B反复接触之意，隐含了一个条件：A、B原先所带电荷量的总和，最后在三个相同的小球上均分，所以A、B两球最后的电荷量均为 ，A、B两球原先有引力。 A、B两球最后有斥力 以上两式相除可得，即A、B间的库仑力变为原来的倍。 点评：在求解这类问题时，可以利用下面的