恩施高中物理·选修3-1 导学案 第一章 静电场
第一章 静电场
【本章地位】
场和粒子是物质存在的两种基本形式。本章学习场的基本观念、研究场的基本方法，为以后高中物理学习的基础，是高中物理学习的重要内容。 【学法指导】
1、严重重视本章的学习——充分的预习、高效听课、及时记背概念公式、多做练习； 2、本章新的概念较多，公式也多，在深入理解这些内容的基础上，必须熟悉各个概念和公式之间的联系，建立起有机的知识网络。
1、电荷及其守恒定律
【学习目标】
1、知道电荷的种类及物体带电的本质，知道什么是元电荷；
2、知道摩擦起电和感应起电并不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开； 3、知道电荷守恒定律，会用电荷守恒定律分析一些简单的问题。 【重点难点】
三种起电方式及电荷守恒定律。 【学法指导】
认真研读课本，深入理解三种起电方式，在此基础上理解电荷守恒定律。 【自主预习】
1、电荷：自然界中只存在两种电荷： 电荷和 电荷。电荷间的作用规律是：同种电荷相互 ，异种电荷相互 。电荷的多少叫 ，单位是 ；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 。
2、三种起电方式：接触起电——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；摩擦起电——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 电荷；感应起电——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。
3、电荷守恒定律：电荷既不能 ，也不会 ，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 。或者表述为：一个与外界没有电荷交换的系统， 。 【自主探究】
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？
【问题集中】
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2、库仑定律
【学习目标】
1、掌握库仑定律，理解点电荷的概念，并理解真空中的库仑定律。 2、会用库仑定律进行有关的计算。 【重点难点】
重点：点电荷、掌握库仑定律
难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算 【学法指导】
1、通读课文，仔细体会库仑定律的发现过程，尤其是库仑扭秤实验中的方法与技巧；在此基础上深刻领会库仑定律的内容；
2、注意把握库仑定律的适用条件，记背静电力常量数值。 【自主预习】
一、库仑扭秤实验
1、库仑做实验用的装置叫做 ，当把另一个带电的金属球插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度度可以比较 ，改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度并比较作用力，便可找到力F与距离r的关系，结果是 。
2、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就会分给后者 ，库仑就用这个方法，把带电小球的电荷分为 ，这样库仑又发现了电荷间的作用力与电荷量的关系为 。 二、库仑定律
1、内容表述：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成 ，跟它们的距离的二次方成 。作用力的方向在两个点电荷的 上。
2、公式： 。
3、静电力常量k = 。 4、适用条件： 。 【自主探究】
试比较电子和质子间的静电引力和万有引力．已知电子的质量m1=9.10×10kg，质子的质量m2=1.67×10kg．电子和质子的电荷量都是1.60×10C．
【问题集中】
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4、电势能和电势
【学习目标】
1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。
2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功的关系。了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。 【重点难点】 电场力做功的计算及与电势能的关系、电势与电场线的关系、电势与电势能的关系 【学法指导】
1、类比法：类比重力势能，理解电势能概念的建立，及其与重力做功的关系；类比电场强度，理解电势概念的建立（比值定义法）、意义；
2、记背：记住一些重要结论并学会应用，如：Ep?q?，沿电场线方向电势降低等。 【自主预习】
1、静电力做功的特点是： 。静电力做功与电势能的关系是：静电力做正功，电势能 ；静电力做负功，电势能 ；这个关系的表达式为： 。 2、若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定 ；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 静电力所做的功W。
3、对于电场中某点，不同的试探电荷q具有不同的电势能EP ，但
Epq却是
的，这个比值与引入的试探电荷 ，而是由 决定；对于电场中不同的点，
??Epq一般 。A点这个比值φ叫做A点电势，电势的单位为 ，它是
反映电场 能 的性质的物理量。顺着电场线的方向，电势 。
4、电场中 的各点构成的面叫做等势面。在同一等势面上，电荷具有 的电势能，因此在同一等势面上移动电荷，静电力 功。电场线跟等势面一定 ，并且由电势 的等势面指向电势 的等势面。 【自主探究】
若规定离场源电荷无限远处的电势为零，则：
⑴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 ，负电荷在任一点具有的电势能都为 。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 ，负电荷在任意一点具有的电势能都为 。（填“正”“负”）
⑵等量同种电荷，连线上：中点电势 ，中垂线上：由中点到无穷远电势 ，无穷远电势 。等量异种电荷，连线上：由正电荷到负电荷电势 ；中垂线上：各点电势 。（填“最高”“最低”“等于零”“升高”“降低”“相等”等） 【问题集中】
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5、电势差
【学习目标】
掌握电势差的概念。会应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。 【重点难点】 电势差与电势的关系，用电势差求静电力的功。 【学法指导】
1、类比法：类比重力做功与高度差的关系理解静电力做功与电势差的关系； 2、理解电势差的正负，注意公式WAB?qUAB中各物理量的正负。 【自主预习】
1．选择不同位置作为电势零点，电场中某点电势的数值会________ ，但电场中某两点间电势的差值却________ ，电场中两点间电势的差值叫做________ ，也叫________ ，表达式____________________ ．
2．静电力对电荷q做功与电势差的关系 3、电场中两点的电势差，由 决定，与在这两点间移动电荷的电荷量、电场力做功的多少无关．在确定的电场中，即便不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值，不能认为UAB与WAB成正比，与q成反比．只是可以利用WAB、q来测量A、B两点电势差UAB． 【自主探究】
1、电势差的值可否为负值？它是标量吗？
2、计算电场力做功时，除了用W=FScosθ，还有什么方法？
3、电场力做功与路径有关吗？类似哪个力做功？
4、电场中的电势差类似于重力场中的什么量呢？
【问题集中】
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6、电势差与电场强度的关系
【学习目标】
1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed,并能推导出这个关系式。 2、会用关系式U=Ed进行计算。
3、通过分析寻找物理量之间的内在联系,培养分析、推理能力。 【重点难点】
场强与电势差关系的理解及应用。 【学法指导】
认真研读课本，通过理论探究，分析寻找匀强电场中U、E、d之间的内在联系，从而深刻理解各物理量的确切含义，方能正确应用。 【自主预习】
1、电势差与电场强度：在匀强电场中两点间的电势差等于_____________与这两点沿__________方向上距离的乘积．
2、电场强度与电势差：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的_____________与两点沿___________方向距离的比值，公式E＝___________，单位___________．
3、从右图中可以认识到：场强方向是指向 最快的方向。
4、正确理解公式
（1）公式仅适用于 电场；
（2）d为匀强电场中两点沿 方向的距离（等势面间的距离）；
（3）顺着电场线方向移动电势降低，场强方向是 最快的方向；匀强电场中沿同一方向，相等距离间的 相等；
（4）场强在数值上等于沿场强方向单位距离上的电势差，但是场强的大小与两点间距离和两点间的电势差 。（填“有关”或“无关”）
5、电势差和电场强度关系的应用扩展：
在非匀强电场中各点电场强度不同，因此，不能应用公式 求解，但可以根据某些位置的场强大小 分析电势差或场强的大小。 【自主探究】
如图所示将电荷量为q的电荷由A移动到B点，AB间距离为d，场强为E， AB两点间电势差为UAB，
（1）求电场力的功。
（2）推导U和E的关系。
【问题集中】