人教版高中物理必修三导学案全套

人教版高中物理必修三导学案全套《9.1电荷》导学案【学习目标】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．知道电荷守恒定律及元电荷。【学习重点】电荷守恒定律【学习难点】利用电荷守恒定律解决相关问摩擦起电和感应起电的相关问题。【学习过程】一、自主学习1．自然界中只存在两种电荷：同种电荷互相，异种电荷互相。2．电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e＝C．实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的。所以，电荷量e称为。电荷量e的数值最早是由美国物理学家测得的。3．使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫。常见的起电方式有、和等。例如：一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后，两者必定带上等量同种电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带电；不带电的导体在靠近带电体时，导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布，使导体的两端出现电荷。4．电荷守恒定律：电荷既不会，也不会，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；在转移的过程中，电荷量的总量保持不变。电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和仍然不变，所以电荷守恒定律也常常表述为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。5．原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量一样多，所以整个原子对表现为电中性。6．不同物质的微观结构不同，核外电子的多少和运动情况也不同。在金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做自由电子。失去这种电子的原子便成为带正电的离子，离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中。所以金属导电时只有在移动。二、合作探究例1图1-1-1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两个完全相同的枕形导体不带电。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？解析：利用静电感应的原理可以轻松解决本题。（1）把AB紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，把A与B分开后再用手摸一下B，则B所带的负电荷就被中和，再把A与B接触一下，A和B就带等量正电荷。（2）把AB紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，再用手摸一下A或B，则A所带的正电荷就被中和，而B端的负电荷不变，移去C以后再把A与B分开，则A和B就带等量负电荷。（3）把AB紧密靠拢，让C靠近A，则在A端感应出负电荷，B端感应出等量正电荷，马上把A与B分开后，则A带负电B带等量的正电。拓展：把AB紧密靠拢，让C接触A或B，然后移去C．再把A与B分开，则A、B都带等量正电。其它的方法读者可以进一步思考。例2绝缘细线上端固定，下端挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜。在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，A、B都不带电，如图1-1-2所示，现使b带正电，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排斥开解析：b带电后，由于静电感应，a的近b端和远b端分别出现等量的负电荷和正电荷，b对a的吸引作用大于排斥作用。A、B接触后带同种电荷，又相互排斥。故选项B正确。拓展：本题中如果a的表面不是镀有铝膜，则a的近b端和远b端不会分别出现等量的负电荷和正电荷，但是由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以正确的选项仍然是B．例3请你归纳一下，我们学习了哪些起电的方法？这些起电方法的共同特点是什么？解析：我们学习了摩擦起电、感应起电和接触起电三种起电方法。这些起电方法的共同特点是（1）起电过程中都是负电荷在转移；（2）起电过程中电荷量是守恒的。拓展：为什么起电过程中都是负电荷在转移呢？因为正电荷被束缚在原子核内，不能随便移动。例4两个完全相同的金属球，一个带+6×10-8C的电量，另一个带－2×10-8C的电量。把两球接触后再分开，两球分别带电多少？解析：两个完全相同的金属球接触后再分开，要平均分配电量，故两球均带q=（q1+q2）/2=[（+6×10-8）+（－2×10-8）]/2C=2×10-8C，带正电。拓展：两个完全相同的金属球接触后再分开，再平均分配电量时，异种电荷先中和，再将剩余电荷除以2即为每个金属球所带的电量。【达标检测】1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是（BD）A．元电荷就是电子B．元电荷是表示跟一个电子所带电荷量数值相等的电荷量C．元电荷就是质子D．物体所带电量只能是元电荷的整数倍2．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是（BC）A．摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷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部分转移到另一个部分D．感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体3．如图1-1-3所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔。若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（C）A．只有M端验电箔张开，且M端带正电B．只有N端验电箔张开，且N端带负电C．两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电D．两端的验电箔都张开，且左端带正电，右端带负电4．M和N是原来都不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10-10C，下列判断中正确的是（C）A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B．摩擦的过程中电子从N转移到了MC．N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10CD．M在摩擦过程中失去了1.6×10-10个电子5．如图1-1-4，有一带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器的小球B（不接触）时，验电器的金箔张角减小，则（AB）A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带正电6．如图1-1-5，小球质量分别为m1．m2，带同种电荷，电量分别为q1．q2，将它们用等长的绝缘细线悬于同一点O，此时两细线与竖直方向的夹角相等，则必有（A）A．m1=m2B．q1=q2C．m1=m2q1=q2D．不能确定7．如图1-1-6所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是（B）A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动B．枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动8．当一个验电器带电时，为什么两片金箔会张开一个角度？为什么金箔不能张开更大的角？当验电器带电时，两片金箔上带同种电荷，同种电荷相排斥，所以两金箔会张开一定的角度。金箔的张角越大，则重力对金箔的力矩也越大，当重力的力矩与排斥力的力矩相平衡时，金箔就能够保持静止状态，其角就不会再增大。9．多少个电子的电荷量等于-32.0μC？（电子电荷量e=1.6×10-19C）2.0×1014个10．当带电塑料尺子吸引一小纸片，当尺子接触到纸片时，有时纸片会很快地飞开，这是为什么？当带电塑料尺子吸引一小纸片，如果尺子接触到纸片，则纸片也带了与尺上电荷性质相同的电荷，同种电荷相排斥，所以纸片会很快地飞开。11．两个完全相同的金属球，一个带的电量，另一个带的电量。把两球接触后再分开，两球分别带电多少？q1=q2=-3q《9.2库仑定律》导学案【学习目标】1．知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。2．了解两种电荷间的作用规律，掌握库仑定律的及其应用。3．体会类比法在科学研究中的作用【学习重点】掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定——库仑定律【学习难点】真空中点电荷间作用力为一对相互作用力，遵从牛顿第三定律。【学习过程】一、自主学习1．电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：一是与有关，二是与__有关。2．当带电体之间的_____比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作______。3．库仑定律：真空中两个_____间的相互作用力，与它们的_________成正比，与它们的_________成反比，作用力的方向在_________上。公式：F=_____，式中k叫做_____。如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用_____，力的单位用_____，距离的单位用_____，则由实验得出k=9.0×109_____。使用上述公式时，电荷量q1．q2一般用绝对值代入计算。如果其它条件不变，让两点电荷在介质中，其作用力将比它们在真空中的作用力小。4．库仑的实验，库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。如图所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球与A所受的重力平衡。当把另一个带电的金属球C插入容器靠近A时，A和C之问的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。改变A与C之间距离_____，每次悬丝扭转的角度，便可找到力F与距离r的关系，实验的结果是力F与距离r的二次方成反比，即F∝1/r2．在库仑那个年代，还不知道怎样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有。库仑发现，两个相同的带电金属小球互相接触后，它们对相隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等，所以他断定这两个小球所带的电荷量相等。如果把一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半。库仑就用这个方法，把带电小球的电荷量分为q/2．q/4．q/8……，这样库仑巧妙地解决了小球的带电量的测量问题。5．库仑定律虽然只给出了点电荷之间的静电力公式，但是任何带电体都有可以看作是由许许多多点电荷组成的。只要知道了带电体上的电荷分布情况，根据库仑定律和力的合成法则，就可以求出任意带电体之间的静电力。6．应用库仑定律时应注意的问题首先应注意库仑定律的适用条件。公式仅适用于_____中（空气中近似成立）的两个_______间的相互作用。其次，应注意将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向二者分别进行，即应用公式计算库仑力的大小时，不必将表示电荷q1．q2带电性质的____、___号代入公式中，只将其电量的绝对值代入，先计算出力的大小，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断库仑力的方向，这样可以避免将表示带电性质的符号代入公式中一起运算，根据运算结果是正或负号来判定方向而带来的麻烦和可能出现的错误。再次，应注意统一单位，因为静电力常量k=9.0×109N·m2/C2是国际单位制中的单位。7．静电力也是一种“性质力”，同样具有力的共性。不能认为两个电量不同的点电荷相互作用时，一定是电量大的受静电力大（或小）。实际上，两个点电荷之间的相互作用力遵守牛顿定律--大小相等、方向相反，并且一条直线上；如果一点电荷同时受到另外两个点电荷的作用力，这两个力遵循力的合成法则，根据_______定则，可求出这个点电荷受到的合力。二、合作探究例1两个完全相同的金属小球A、B，A球带电量为＋5.0×10－9C，B球带电量为－7.0×10－9C，两球相距1m。问：它们之间的库仑力有多大？若把它们接触后放回原处，它们之间的相互作用力为多大？解析：两球未接触时，球间库仑力＝9.0×109×5.0×10-9×7.0×10-9/12=3.15×10－7（N）两球接触后，部分电荷中和，剩余净电荷为－2×10－9C，由于两金属球完全相同，净电荷均分，各带－1.0×10－9C，此时两球间库仑力＝9.0×109×（1.0×10-9）2/12=9.0×10－9（N）拓展：两带电导体接触时，净电荷的分配与导体的形状、大小等因数有关。对两个完全相同金属球（1）若接触前分别带电为q1．q2，则接触后两球带电均为（q1＋q2）/2；（2）若接触前分别带电q1．－q2，则接触后两球带电均为（q1－q2）/2．其实，库仑在实验研究电荷间相互作用而得到库仑定律的过程中，就是利用以上方法来改变和控制电荷的电荷量的。例2从库仑定律的公式看出，当两个电荷间的距离趋近于零时，两电荷间的作用力将变为无限大，这种说法正确吗？为什么？答：这种说法不正确。因为库仑定律的适用范围是真空中的点电荷，当两电荷间的距离趋近于零时，任何小的带电体都不可能再看作是点电荷了，因而它们之间的作用力的大小已不能用库仑定律进行计算和判断。例3相距L的点电荷A、B的带电量分别为+4Q和-Q，要引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，求电荷C的电量和放置的位置。解析：由于每个点电荷都受到其它两个点电荷的库仑力作用，要处于平衡，其间的库仑力必沿同一条直线，因此A、B、C三个点电荷必须共线。A、B为异种点电荷，对C的库仑力为一斥一吸，C要平衡，不能放在A、B之间。由于A的电量大于B的电量，所以C应距A较远，距B较近。考虑到A、B也要平衡，所以C应放在B的右侧且带正电。设C在距离B为x处，带电量为Qc，则对C和B有4kQQc/（L+x）2=kQQc/x2①4kQ2/L2=kQQc/x2②由以上两式得x=L，Qc=4Q。拓展：若A、B为同号点电荷，引入第三个电荷C，使三个点电荷均平衡，则C应放在何处？C的电性和电量如何？例4如图所示，一个挂在丝线下端的带正电的小球B，静止在图示位置；若固定的带正电的小球A电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量q，θ=30°，A和B在同一水平线上，整个装置处于真空中，求A、B两球之间的距离为多少？解析：研究小球B：小球B受三个力作用而平衡，其受力情况如图所示，F库=mgtanθ①据库仑定律得F库=kQq/r2②由①、②得拓展：如果本题的小球B带负电荷q，丝线与竖直方向的夹角还是30°吗？【达标检测】1．关于点电荷的说法，正确的是（C）A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷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忽略时，这两个带电体可看作点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷2．真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果保持它们所带的电量不变，将它们之间的距离增大到原来的3倍，它们之间作用力的大小等于（D）A．FB．3FC．F/3D．F/93．A、B两点电荷间的距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B间相互作用的库仑力将（C）A．可能变大B．可能变小C．一定不变D．无法确定4．真空中两个相同的金属小球A和B，带电荷量分别为QA=2×10-8C和QB=4×10-8C，相互作用力为F。若将两球接触后再放回原处，则它们之间的作用力将变为（A）A．9F/8B．FC．8F/9D．2F/35．有A、B、C三个塑料小球，A和B．B和C．C和A之间都是相互吸引的，如果A带正电，则（C）A．B和C两球均带负电B．B球带负电，C球带正电C．B和C两球中必有一个带负电，而另一个不带电D．B和C两球都不带电6．关于库仑定律的公式，下列说法中正确的是（AD）A．当真空中两个电荷间距离r→∞时，它们间的静电力F→0B．当真空中两个电荷间距离r→0时，它们间的静电力F→∞C．当两个电荷间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了D．当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了7．要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是（AD）A．每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变B．保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍C．使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷电荷量保持不变，同时将两点电荷间的距离减小为原来的1/2D．保持点电荷的带电荷量不变，将两点电荷间的距离减小为原来的1/28．两个大小相同、可看成是点电荷的金属小球a和b，分别带有等量异种电荷，被固定在绝缘水平面上，这时两球间静电引力的大小为F。现用一个不带电、同样大小的绝缘金属小球C先与a球接触，再与b球接触后移去，则A、B两球间静电力大小变为（D）A．F/2B．3F/8C．F/4D．F/89．关于点电荷的说法中正确的是（ABD）A．真正的点电荷是不存在B．点电荷是一种理想化的物理模型C．小的带电体就是点电荷D．形状和大小对所研究的问题的影响可以忽略不计的带电体10．两个放在绝缘架上的相同金属球，相距d，球的半径比d小得多，分别带q和3q的电荷，相互斥力为3F，现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为（D）A．0B．FC．3FD．4F11．两点电荷A、B带电量qA＞qB，在真空中相距为L0，现将检验电荷q置于某一位置时所受库仑力恰好为零，则此位置当A、B为（AD）A．同种电荷时，在A、B连线上靠近B一侧B．同种电荷时，在A、B连线上靠近A一侧C．异种电荷时，在BA连线的延长线上靠近A一侧D．异种电荷时，在AB连线的延长线上靠近B一侧12．两个相同的金属小球，带电荷量之比为1：7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的（CD）A．4/7B．3/7C．9/7D．16/713．真空中两个同种点电荷Q1和Q2，它们相距较近，使它们保持静止状态今释放Q2，且Q2只在Q1的库仑力作用下运动，则在Q2运动过程中速度和加速度的变化情况是（B）A．速度不断变大，加速度不断变大B．速度不断变大，加速度不断变小C．速度不断变小，加速度不断变大D．速度不断变小，加速度不断变小14．两个半径相等体积不能忽略的金属球相距r，它们带有等量同种电荷q时，相互间的库仑力为F1，若距离不变，它们带有等量异种电荷q时，库仑力为F2，则两力大小（B）A．F1＞F2B．F1＜F2C．F1＝F2D．无法确定15．有三个完全相同的金属小球A、B、C，其中，A球带电荷量为7Q，B球带电荷量为-Q，C球不带电。将A和B固定起来，然后让C球反复与A球和B球接触，最后移去C球，求A和B间的相互作用力将变为原来的多少倍。4/716．如图所示，在光滑绝缘的水平面上沿直线等距离排列三个小球A、B、C，三球质量均为m，相距均为L，若三球均带电，且qA=+10q，qB=+q，为保证三球间距不发生变化，将一水平向右的恒力F作用于C球，使三者一起向右匀速运动。求：（1）F的大小；（2）C球的电性和电量。70kq2/L2负电40q/3《9.3电场电场强度》导学案【第一课时】【学习目标】一、知识与技能1．粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。2．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的。3．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。4．能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。5．知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。二、过程与方法经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。三、情感态度与价值观1．体验探究物理规律的艰辛与喜悦。2．学习科学家严谨科学的态度。【学习重点】1．探究描述电场强弱的物理量。2．理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。【学习难点】探究描述电场强弱的物理量。【学习过程】一、新课学习（一）电场1．电场：存在于_____周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过_______产生的。2．电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用。（二）电场强度（1）试探电荷与场源电荷①试探电荷：用来检验电场______及其______分布情况的电荷，电荷量和尺寸必须______。②场源电荷：______的电荷。（2）电场强度①定义：放入电场中某点的电荷所受的______跟它的______的比值，叫做该点的电场强度．②定义式：E＝F/q.③单位：牛/库(N/C)，伏/米(V/m).1N/C＝1V/m④方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与______在该点所受的静电力的方向相同，与______在该点所受静电力的方向相反。（三）点电荷的电场、电场强度的叠加1．真空中点电荷的电场（1）场强公式：E＝kQ/r2，其中k是______，Q是______的电荷量。（2）方向：如果以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径______；当Q为负电荷时，E的方向沿半径______2．电场强度的叠加场强是______，如果场源是多个点电荷时，电场中某点的电场强度为各个点电荷______在该点产生的电场强度的______。二、课堂检测1．真空中两个等量异种点电荷电量的值均为q，相距r，两点电荷连线中点处的场强为（）A．0B．2kq/r2C．4kq/r2D．8kq/r22．如图，正点电荷Q的电场中，A点场强为100N/C，C点场强为36N/C，B是AC的中点，则B点的场强为________N/C．3．真空中有一电场，在电场中的P点放一电量为4.0×10-9C的检验电荷，它受到的电场力为2.0×10-5N，则P点的场强为________N/C；把检验电荷电量减小为2.0×10-9C，则该电荷在P点受到的电场力为__________N4．在同一直线上依次有A、B、C三点，且BC=3AB，在A点固定一个带正电的小球，在B点引入电量为2.0×10-8C的试探电荷，其所受电场力为2.0×10-6N。将该试探电荷移去后，B点的场强为__________，C点的场强为__________。如果要使B点的场强为零，可能在C点放一个电量是A点处带电小球的电量的_____倍的______电荷。5．如图所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线，若带电粒子q（|Q|>>|q|）由a运动到b，电场力做正功。已知在a、b两点粒子所受电场力分别为Fa、Fb，则下列判断正确的是（）A．若Q为正电荷，则q带正电，Fa>FbB．若Q为正电荷，则q带正电，FaFbD．若Q为负电荷，则q带正电，Fa措施

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