选修模块3-1系列1

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1、物理课程选修模块3系列简介本系列模块侧重让学生较全面地学习物理学的基本内容，进一步了解物理学的思想和方法，较为深入地认识物理学在技术中的应用以及对经济、社会的影响。本系列模块主要供具有理科志向的同学选修。本系列模块包括的二级主题（内容）：3-1静电场恒定电流磁场3-2电磁感应交变电流传感器3-3分子动理论与统计思想固体液体与气体热力学定律与能量守恒能源与可持续发展3-4机械振动机械波光电磁波相对论简介3-5碰撞与动量守恒原子结构原子核波粒二象性第一章静电场本章是选修3系列的第一章，是高中阶段电学内容的开始。这一章的内容是高中阶段基础的内容

2、之一。它既是电磁学知识的基础，又是光学等其他物理学知识的重要基础。本章的核心内容是电场的概念及描述电场特性的物理量。本章从电荷在电场中受力入手，引入电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量。然后，通过将电场力做功与路径无关和重力做功与路径无关类比，得出电荷在电场中具有由位置决定的能量——电势能。在此基础上，同引入电场强度的方法相同（比值定义法），引入电场的另一种描述，即电势的概念。通过几个相关物理概念的讨论，完成对静电场性质的初步认识。第一讲电荷及其守恒定律库仑定律一、内容梳理1、电荷的种类自然界只有两种电荷（正电荷和负电荷）。得出结

3、论的判断是：“没有发现对上述两种电荷都排斥或都吸引的电荷。”2、起电的方式及本质（1）摩擦起电实质上是摩擦时，电子从一个物体转移到另一个物体。电子转移的情况，取决于两个物体的微观结构。（2）感应起电由于金属导体内存在大量自由电子，电子受力而从物体的一部分移动到另一部分。需要注意实验的操作步骤。（3）接触起电不带电的导体与带电体接触，电子从一个物体转移到另一个物体使不带电的导体带上与带电体相同的电性。需要注意：两个完全相同的（带点）金属球接触后分开带点的情形。3元电荷的理解带电体的电荷量是不能连续变化的，或者等于e，或者是e的整数倍。关于“

4、夸克”问题，应注意没有独立存在的“夸克”，当它们“集体”存在时，电荷量为e或者为零。4、库仑定律库仑定律不仅是电磁学的基本定律，也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律，为整个电磁学奠定了基础。，适用条件：真空、静止的点电荷。对均匀带点的球体（球壳）可适用。应用时应将电荷量绝对值代入求静电力大小，静电力方向可根据电荷带电性确定。二、学法指导注意认真观察实验，积极思考并进行逻辑分析、推理。注意概念和规律的适用条件，积极应用所学解决具体问题。三、拓展应用例1：目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成

5、。u夸克带电量为e，d夸克带电量e，e为元电荷。下列论断可能正确的是A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成解析：我们知道，质子电荷量为e，中子不带电。根据电荷守恒定律，可知：质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成答案：B例2：图所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体

6、，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分开后移去C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，把A与B分开后移去C再用手摸一下A，则A所带的正电荷就被中和，再把A与B接触一下，A和

7、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。其它的方法可以进一步思考。例3：两个完全相同的金属球A和B，A带+6×10-8C的电量，B带－2×10-8C的电量。把两球接触后再分开，两球分别带电多少？在此过程中电子是如何转移的？转移的电子数是多少：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)+

8、(－2×10-8)]/2C=2×10-8C，带正电。电子从B转移到A，转移的电子数n，则：个。例4：如图，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，