第1讲 电场力的性质
目标要求
内容 1.电荷和电要求 通过实验，了解静电现象．能用原子结构模型和电荷说明 带电粒子在匀强电场中知道电场是一种物质．了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法．会用电场线描述电场． 知道静电场中的电荷具有电势能．了解电势能、电势和电势差的含义．知道匀强电场中电势差与电场强度的关系． 能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象． 运动的计算限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强实验九 观察电容器的的充、放电现象 的情况.
第1讲 电场力的性质
荷守恒定律 守恒的知识分析静电现象． 2.点电荷和库仑定律 3.电场和电场强度 电场线 4.电势能 电势 电势差 5.带电粒子在电场中的运动 知道点电荷模型．知道两个点电荷间相互作用的规律．体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法． 6.静电现象 了解生产生活中关于静电的利用与防护． 7.电容器与电容 观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象．能举例说明电容器的应用．
一、电荷 电荷守恒定律 1．元电荷、点电荷 (1)元电荷：e＝1.60×10
－19
C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍．
(2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况的理
想化模型． 2．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． (2)三种起电方式：摩擦起电、感应起电、接触起电． (3)带电实质：物体得失电子．
(4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体，接触后再分开，二者带等量同种电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分．
自测1 如图1所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开( )
图1
A．此时A带正电，B带负电 B．此时A带正电，B带正电
C．移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合
D．先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合 答案 C
解析 由静电感应可知，A左端带负电，B右端带正电，选项A、B错误；若移去C，A、B两端电荷中和，则贴在A、B下部的金属箔都闭合，选项C正确；先把A和B分开，然后移去C，则A、B带的电荷不能中和，故贴在A、B下部的金属箔仍张开，选项D错误． 二、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． 2．表达式
q1q2
F＝k2，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫做静电力常量．
r3．适用条件
真空中的静止点电荷．
(1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式． (2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷．
4．库仑力的方向
由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． 判断正误 (1)由库仑定律公式F＝kq1q2
可知，当r→0时，F为无穷大．( × ) r2
(2)两个带电体之间的库仑力是一对相互作用力，大小相等，方向相反．( √ ) (3)库仑定律是通过实验总结出的规律．( √ ) 三、电场、电场强度 1．电场
(1)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； (2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用． 2．电场强度
(1)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． (2)定义式：E＝；单位：N/C或V/m.
(3)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电场强度的方向． 3．点电荷的电场：真空中距场源电荷Q为r处的场强大小为E＝k2.
自测2 如图2所示，电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点．已知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零，且PR＝2RQ.则( )
图2
A．q1＝2q2 C．q1＝－2q2 答案 B
解析 由题意知q1、q2为同种电荷，设RQ＝r，则PR＝2r，有k四、电场线的特点
1．电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷． 2．电场线在电场中不相交．
3．在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏． 自测3 两个带电荷量分别为Q1、Q2的质点周围的电场线如图3所示，由图可知( )
B．q1＝4q2 D．q1＝－4q2
FqQrq12r2
＝k2，q1＝4q2.
q2r
图3
A．两质点带异号电荷，且Q1>Q2 B．两质点带异号电荷，且Q1 1．库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用． 2．对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离． 3．对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图4所示． 图4 (1)同种电荷：F＜kq1q2q1q2 . 2；(2)异种电荷：F＞krr2 4．不能根据公式错误地认为r→0时，库仑力F→∞，因为当r→0时，两个带电体已不能看成点电荷了． 例1 (2018·全国卷Ⅰ·16)如图5，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为 ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm.小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线．设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则( ) 图5 16 A．a、b的电荷同号，k＝ 9 16 B．a、b的电荷异号，k＝ 964 C．a、b的电荷同号，k＝ 2764 D．a、b的电荷异号，k＝ 27答案 D 解析 由小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线知a、b带异号电荷．a对c的 库仑力Fa＝ k0qaqc① ac2 k0qbqc② bc2 FaacFbbcb对c的库仑力Fb＝ 设合力向左，如图所示，根据几何关系得＝③ ac?qa?由①②③得k＝??＝bc?qb? 33 ＝ 64 ，若合力向右，结果仍成立，D正确． 27 变式1 (2020·湖北宜昌市调研)如图6所示，在边长为l的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中a和b电荷量均为＋q，c和d电荷量均为－q.则a电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力大小是( ) 图6 A．0B. 2kq2 l2 kq23kq2 C.2D.2 l2l答案 D 解析 a和b电荷量为＋q，c和d电荷量为－q，则c、d电荷对a电荷的库仑力为引力，b电荷对a电荷的库仑力为斥力．根据库仑定律，|Fca|＝ 2 kq2 2lq2 ；|Fba|＝|Fda|＝k2；根据力2 l3kq的合成法则，a电荷所受的电场力大小为：F＝2，故A、B、C错误，D正确． 2l
江苏省2021高考物理一轮复习第七章静电场第1讲电场力的性质教案
