电荷、库仑定律
【教学目标】
知识目标
1知道两种电荷，知道正负电荷的规定，知道电荷以及单位。
2定性了解两种电荷之间的作用规律。
3掌握库仑定律的内容及其应用。
能力目标
1通过对演示实验的观察概括出两种电荷之间的作用规律，培养学生观察、总结的能力。
2知道人类对电荷间相互作用认识的历史过程，理解电荷的物理模型。
情感目标
渗透物理方法的教育，运用理想化模型的研究方法，突出主要因素、忽略次要因素，抽象出物理模型——点电荷，研究真空中静止点电荷互相作用力问题。
【教学过程】
一、新课引入
课题引入可以通过几个小实验让学生观察基本的电现象，下面提供几个小实验以供参考：演示1：取两片吹塑纸，将一片放在可以灵活转动的支座上，用另一片靠近它，让学生观察有什么现象，然后用手摩擦这两片吹塑纸，再靠近，让学生观察发生的现象。（不用手摩擦时它们没有作用，用手摩擦后它们互相排斥）
演示2：将一张薄纸，卷成筒状，将下端撕开成流苏状，用摩擦好的塑料制品去接触，发现流苏开始振动，像一只会跳舞的章鱼；让学生讨论这些现象，运用初中所学来分析。
二、讲授新课
关于这部分教学，在初中学习的基础上，完全可以由课堂学生自己实验来总结完成。
1摩擦起电。
学生实验1：先用玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑，看有什么现象？然后用绸子摩擦玻璃棒或用毛皮摩擦橡胶棒，再靠近碎纸屑看有什么现象？让学生分析两次实验现象的异同；并分析原因。
教师总结：摩擦过的物体性质有了变化，能够吸引轻小物体，我们说此时物体带了电或者说带了电荷。而用摩擦的方法使物体带电就叫做摩擦起电。
人类从很早就认识了磁现象和电现象，例如我国在战国末期就发现了磁铁矿有吸引铁的现象。在东汉初年就有了带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载，我国古代人民非常善于观察，早在两千多年前的西汉时期就有“玳瑁吸裙”的记载，玳瑁是一种美丽的龟壳，人们在用它作首饰时无意中发现摩擦后的玳瑁会吸引衣服。让学生讨论在日常生活中见过类似的摩擦起电现象，学生举例分析后可以布置课下作业。
2两种电荷。
学生实验2：将学生分组。
实验器材有：
（1）玻璃棒、橡胶棒各两根；
（2）毛皮、绸子各两块；
（3）支架。
为了避免实验中电荷的流失，最好两名同学同时进行操作。
实验过程：
（1）两位同学同时都用绸子摩擦玻璃棒，使它带电，将一根放在支座上，注意：要记住哪端带电，不要用手摸带电的一端，用另一根玻璃棒的带电端靠近这根玻璃棒的带电端，观察发生的现象；（2）用毛皮摩擦橡胶棒，重做刚才的实验；（3）用绸子摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒，做刚才的实验。
将实验结果记录下来；教师通过媒体动画可再现实验现象，并将学生观察到的实验结论总结，引导学生分析这些实验现象中能发现什么？
教师总结：在历史上，人们用各种各样的材料做了大量的实验，人们发现带电物体凡是跟绸子摩擦过的玻璃棒互相吸引的，必定跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相排斥；凡是跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相吸引的，必定跟绸子摩擦过的玻璃棒互相排斥。就是说物体带的电荷要么跟绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷相同，要么跟毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相同，没有第三种可能，自然界中只有这样两种电荷，美国科学家富兰克林对这两种电荷做出规定：绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷叫做正电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫做负电荷。
3电荷之间的相互作用。
在先前实验的基础上，讨论电荷之间的作用力与电荷之间距离的关系，可以参考媒体资源中：电荷之间距离与电量、电荷之间作用力的定性关系的媒体动画，定性介绍三个物理量之间的关系，在给出点电荷的定义之后直接引出库仑定律的内容。给出库仑定律的公式：讲解中的注意事项参考“有关库仑定律的教学建议”。
三、课堂小结
1电荷之间相互作用规律：同性相斥，异性相吸，大小用库仑定律来计算。
2点电荷作用力为一对相互作用力，遵循牛顿第三定律。
3库仑定律的适用条件：真空中静止点电荷间的相互作用力（均匀带电体间、均匀带电球壳间也可）。
【习题精选】
一、选择题
1对元电荷的理解，正确的是
A元电荷就是电子
B元电荷就是质子
C元电荷表示跟电子电量数值相等的电荷
D物体所带电量只能是无电荷的整数倍
2对物体带电现象的叙述，正确的是
A物体带电一定具有多余的电子
B摩擦起电实质上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程C物体所带电荷量可能很小，甚至小于eD电中和是等量异种电荷完全相互抵消的现象3下列说法正确的是A已知验电器上带正电荷后，验电器上的金箔张开了一定角度，如果用另一带电体接触验电器的金属球，金箔张角更大，则可以判定带电体一定带正电B让两个带电体接触后分开，两个带电体都不带电，则两个带电体原来一定带等量异种电荷C两个带电体之间的库仑力总是与它们所带电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比D两个点电荷间的相互作用力，不因第三个电荷的引入而发生变化4有三个相同的金属小球A、B、C，其中A、B两球带电情况相同，C球不带电。将A、B两球相隔一定距离固定起来，两球间的库仑力是F，若使C球先和A接触，再与B接触，移去C，则A、B间的库仑力变为AF/2BF/4C3F/8DF/10
5A、B两个带同种电荷的绝缘金属小球，半径为r，相距L（L≥r），A带电荷量2q，B带电荷量q，A、B相互作用力大小为F，则A当A、B相距为2L时，作用力变为F/2
B当A、B两球相互接触后再放回原位置，相互作用力将增大CA、B两球电荷量分别变为原来的12和4倍，则作用力变为2FD若两球靠得非常近，则作用力将无限增大6A、B两个带同种电荷的绝缘金属小球，半径为r，球心相距3r，A带电荷量Q1，B带电荷量Q2，则A、B间相互作用力为A等于KQ1Q2/（qr2）B等于KQ1Q2/（3r2）
C大于KQ1Q2/（qr2）D小于KQ1Q2/（qr2）
二、填空题
1α粒子（42He氦原子核）所带电量为C；一个带正电为0.32MC的小尘埃，失去的电子个数为个。
2把电荷移近不带电导体，在导体上离电荷近的一端带，离电荷远的一端带，这种现象叫静电感应。
【参考答案】
一、选择题
1CD2BD3ABD4C5BC6D二、填空题13.2×10-19，2×1012
2异种电荷同种电荷
【典型例题】
电荷之间的相互作用
绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球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，如图所示。现使b带电，则Aa、b之间不发生相互作用
Bb将吸引a，吸住后不放开
Cb立即把a排斥开
Db先吸引a，接触后又把a排斥开
解析：由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以b首先将其近旁的轻质小球a吸引并使之互相接触，a、b接触后将带上同种电荷，由于同种电荷互相排斥，故最终b又把a排斥开。综上所述，本题正确选项为D。
电荷之间作用力的合成
两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示A处电荷带正电Q1，B处电荷带负电Q2，且Q2=4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3放在AB直线上。欲使整个系统处于平衡状态，则AQ3为负电荷，且放于A左方BQ3为负电荷，且放于B右方CQ3为正电荷，且放于AB之间DQ3为正电荷，且放于B右方解析根据库仑定律，首先可以肯定，Q3只能位于AB直线上。因为每一个电荷都受到另两个电荷的静电力作用，且Q1和Q2是异种电荷，它们对Q3的作用力一为吸引力，一为排斥力，故Q3不可能位于A、B之间；又Q2=4Q1，要Q3处于平衡状态，则Q3应距Q2较远，故Q3应位于A的左侧。考虑到Q1、Q2也要处于平衡，Q3必须带负电。
综上所述，本题正确选项为A。
中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律的内容综合如图所示，半径相同的两个金属小球A、B，带有电量相等的电荷，相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是F。今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开。这时，A、B两球之间的相互作用力的大小是A18B14C38D34
解析：因A、B间有吸引力，故A、B带异种电荷，设A带电量qA=＋Q，B带电量qB=-Q，又C不带电，它与A接触后qC=qA=Q2，再与B接触qC=-Q＋Q22=-Q4=qB根据库仑定律F=kqA·qBr2=kQ2r2
F′=k·Q2·Q4r2=kQ28r2
∴F′=18F
故选A
评析：本题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律。利用库仑定律讨论电荷间相互作用力时，通常不将电荷的正、负代入公式，而只计算电荷间相互作用力的大小，力的方向根据同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引来判断。
电场、电场强度
【教学目标】
知识目标
1知道什么是电场。
2理解电场强度的概念，掌握电场强度点的定义式、单位和电场强度方向的规定。
能力目标
能够认识电场的物质性，理解物理学上利用比值来定义物理量的方法。
情感目标
电场，虽然看不到、摸不到，但是它实际存在的，可以根据它表现出来的性质研究、认识。这是物理学中常用的研究方法，学习它同时帮助建立科学的方法论。
【教学设计示例】
【教学目标】
1了解电场的概念。
2理解电场强度的概念。
3掌握电场强度的计算方法。
二、重点、难点分析
1重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法。
（一）复习库仑定律。
在真空中两个点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。
（二）新课引入。
任何力的作用都离木开物质，脚踢球，脚对球的力直接作用在球上；狗拉雪橇，狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的；地球对地表附近物质的作用力是通过重力场——物质作用的；地球与月亮间有万有引力作用力也是因有万有引力场——物质；两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的，这就是电场。
（三）教学过程设计。
1.电场。
a电荷周围存在一种特殊物质。
提问：既然场是物质，为什么我们看不到呢？
答：物质形式
实体（由分子组成）：看得见，摸得着场（形式）：看不见，摸不着，不以人的感官意识为转移的客观存在b、电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用，此力称电场力。
c、静电场：静止电荷的电场。
场有能和力的特性，我们先看电场中力的性质，它是本章的重要内容，先以点电荷为例。
如图1所示，在＋Q电场中A点分别放入电荷q1、q2、q3则它们分别受电场力为：A：F1=KQq1r2；F2=kQq2r2；F3=kQq3r2
看看上式，我们可发现场电荷Q对不同的检验电荷q有不同的电场力，但只要A点位置不变，F与q的比值就不变。
F1q1=F2q2=F3q3=kQr2
若换到B点，则Fq=kQr2
从上面分析看出：Q固定则电场的空间分布固定，对于场中某固定点，Fq值仅与Q、r有关，与检验电荷无关，它反映的是电场的性质，反映的是电场的强弱，称场强。
2.电场强度
a、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该点的电场强度，简称场强。
b、定义式：
F——电场力国际单位：牛（N）
q——电量国际单位：库（C）
E——电场强度国际单位：牛／库（N／C）
c物理意义：
电场中某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。
d、电场强度是矢量，规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向。电场中同一点，＋q、－q受力方向不同，场强只能有一个方向，规定以＋q的受力方向为正。
例：在图2中标出A、B、C、D四点的电场强度的方向。
正点电荷电场中某点电场强度方向Q；负点电荷电场中某点电场强度方向沿连线指向－Q。
e、单位：牛／库N／C
借助于点电荷场强推出，可适用于任意电场。
3.一个点电荷电场的场强。
A真空中：E=kQr2（与检验电荷q无关，仅与场电荷Q及r有关）
B方向：正电荷在该点受电场力方向（以后还会遇到各点场强大小，方向均相同的匀强电场）
4.两个点电荷产生的电场的叠加原理。
