《广东版 普通高中教科书 物理必修 第三册.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广东版 普通高中教科书 物理必修 第三册.pdf（162页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、批准文号：粤发改价格2017434号 举报电话:12315定价：11.67元物理普通高中教科书 必 修 第三册广东教育出版社普 通 高 中 教 科 书 W U L I必 修物 理第三册广东教育出版社物理fm版式必修第三册.indd 12020/12/3 下午5:57物 理普通高中教科书主编 熊建文 必 修第三册广东教育出版社广州物理fm版式扉页.indd 32019/5/29 下午6:00图书在版编目(CIP)数据物理：必修第三册/熊建文主编广州：广东教育出版社，2019.8（2022.1重印）普通高中教科书ISBN 978-7-5548-2815-1.物.熊.中学物理课高中教材.G634.7
2、1中国版本图书馆CIP数据核字（2019）第091620号编 写 单 位 广东教育出版社主 编 熊建文副 主 编 王笑君 姚跃涌本 册 主 编 姚跃涌本 册 副 主 编 陈汉光核心编写人员（以姓氏笔画为序）许桂清 李朝明 李德安 何晋中 何琴玉 张军朋 陈炳社 周少娜出 版 人 朱文清责任编辑 蔡潮生 李敏怡责任技编 杨启承 陈 瑾装帧设计 何 维 梁 杰物理必修第三册WULI BIXIU DI-SANCE广 东 教 育 出 版 社 出 版（广州市环市东路472号12-15楼）邮政编码：510075网址：http:/广东新华发行集团股份有限公司发行广州市新思程印刷有限公司印刷（广州市番禺区沙头
3、街大富村白仙岗4号）890毫米1240毫米16开本10印张250 000字2019年8月第1版2022年1月第7次印刷ISBN 978-7-5548-2815-1定价：11.67元批准文号：粤发改价格2017434号 举报电话：12315著作权所有请勿擅用本书制作各类出版物违者必究如有印装质量或内容质量问题，请与我社联系。质量监督电话：020-87613102 邮箱：gjs-购书咨询电话：020-8777243813Y3094前言（印刷）.indd 22022/2/23 9:46:31.1.欢迎进入物理必修第三册的学习在必修第一册和必修第二册中，我们通过学习“机械运动与物理模型”“相互作用与运
4、动定律”“机械能及其守恒定律”“曲线运动与万有引力定律”“牛顿力学的局限性与相对论初步”等内容，形成运动与相互作用观念、能量观念和模型建构、科学推理、科学论证等物理核心素养，提高了科学探究能力.在必修第三册中，我们将重点学习“静电场”“电路及其应用”“能源与可持续发展”“电磁场与电磁波初步”四个主题，围绕“静电场的描述静电场的应用恒定电流闭合电路电能与能源的可持续发展电磁现象与电磁波”这条线索进行学习、探索与发现.人类很早就认识了电现象和磁现象.但是，对电磁现象的系统研究却是在欧洲文艺复兴之后才逐渐开展起来的，到19世纪才建立了完整的电磁学理论.电磁学及其应用对人类的影响十分巨大，在电磁学研究
5、基础上发展起来的电能的生产和利用，打开了通往电气化时代的大门，标志着科学技术的质的飞跃.当今社会层出不穷的新技术，都是在电磁学的基础上发展起来的.尤其是微电子技术和计算机技术的应用，正以前所未有的速度渗透到人类生产生活的各个方面.学习物理是一个动手动脑、体验物理学魅力的过程，为此，本书设计了一系列引人入胜的栏目“观察与思考”栏目，锻炼我们观察、描述、分析物理现象的能力“实验与探究”栏目，使我们体会问题、证据、解释、交流等要素在开展科学探究中的重要性“讨论与交流”栏目，让我们展示对物理问题的见解，感受思维碰撞的乐趣“实践与拓展”栏目，使我们发散思维，在实践性的课题探索中提升创新能力，认识科学、技
6、术、社会与环境发展的关系“资料活页”栏目，让我们感悟物理学史上科学家们的智慧，感受前沿科技的成就“练习”和“习题”栏目，巩固我们对物理概念与规律的理解以及解决实际问题的方法“本章小结”栏目，通过知识结构图梳理全章的知识主线，让我们回顾和整理学习成果，反思自己的学习情况前 言13Y3094前言（印刷）.indd 12022/2/23 9:46:26.2.学习物理，不仅是为了记住物理概念和认识物理规律，而且是为了帮助我们形成正确的物理观念，指导我们认识自然万物；培养科学思维，辩证地分析实际生产和生活中遇到的问题；学会科学探究的方法，培养基于观察和实验探究自然规律的能力；形成正确的科学态度与社会责任
7、意识这才是物理学习的要义，让我们共同努力！前言PHYSICS13Y3094前言（印刷）.indd 22022/2/23 9:46:26第二章 静电场的应用 第一节电容器与电容 第二节带电粒子在电场中的运动 第三节静电的利用与防护第一章 静电场的描述 第一节静电现象 第二节库仑定律 第三节电场电场强度 第四节电势能与电势 第五节电势差及其与电场强度的关系27131924132333945目 录第三章 恒定电流 第一节导体的伏安特性曲线 第二节决定导体电阻大小的因素 第三节测量金属丝的电阻率 第四节电阻的串联和并联5560646854.1.13Y3094前言（印刷）.indd 12022/2/23
8、 9:46:28第五章 电能与能源的可持续发展 第一节电路中的能量 第二节能源的利用方式 第三节能量的转化与守恒 第四节能源与环境第四章 闭合电路 第一节常见的电路元器件 第二节闭合电路的欧姆定律 第三节测量电源的电动势和内阻 第四节练习使用多用电表 第五节家庭电路与安全用电第六章 电磁现象与电磁波 第一节磁现象与磁场 第二节磁感应强度 第三节电磁感应现象 第四节电磁波及其应用 第五节量子化现象103761271041091141187781879094128134138143148.2.目录PHYSICS13Y3094前言（印刷）.indd 22022/2/23 9:46:31书书书?第 一
9、 节静 电 现 象在 干 燥 的 冬 天，人 们 常 有 这 样 的 经 历：经 过 铺 有 地 毯 的 走 道 来 到 房 门 口，在 伸 手 接 触金 属 门 把 的 一 刹 那，突 然 听 到“啪”的 一 声，手 被 电 了 一 下，是 哪 里 来 的 电 呢？答 案 可 能令 人 有 点 意 外，原 来 是 电 荷 在 作 怪各 种 起 电 方 式公 元 前年 左 右，希 腊 人 泰 勒 斯（，约 前 约 前）发 现 了 用 毛 皮 摩 擦过 的 琥 珀 能 吸 引 羽 毛、头 发 等 轻 小 物 体公 元世 纪，我 国 学 者 王 充 在 论 衡 一 书 中 写下“顿 牟 掇 芥”一
10、 语，指 的 是 经 过 摩 擦 的 玳 瑁 壳 能 够 吸 引 轻 小 的 物 体物 体 有 了 这 种 吸 引轻 小 物 体 的 性 质，就 说 它 带 了 电，或 者 说 荷 了 电 荷那 么，有 哪 些 方 法 能 使 原 来 不 带 电 的物 体 带 上 电 呢？图 摩 擦 起 电 实 验：如 图 所 示，拿 一 把 塑 料 直 尺 在 头 发 上来 回 摩 擦 几 下，然 后 将 塑 料 直 尺 移 近 碎 纸 屑 堆，观 察 发 生 的现 象，探 究 其 中 的 原 因实 验：如 图 所 示，将 带 有 绝 缘 柄 的 金 属 小 球先 与 带 电 体 接 触，再 与 验 电 器
11、 上 部 的 金 属 球接 触，观 察两 片 金 属 箔、是 否 张 开重 复 多 次，观 察 金 属 箔 张 开 角图 电 荷 传 导度 的 变 化 情 况，探 究 其 中 的 原 因实 验：如 图 （）所 示，取 两 个 由 绝 缘 柱 支 撑着 的 空 心 铝 罐和，起 初 它 们 彼 此 接 触 且 不 带 电，铝 罐的 左 端 和 铝 罐的 右 端 各 自 安 装 有 两 片 金 属 箔（）如 图 （）所 示，将 带 电 金 属 小 球移 近铝 罐的 左 侧，观 察 铝 罐和各 自 的 两 片 金 属 箔 有 什 么变 化？第一节静电现象（）如 图 （）所 示，金 属 小 球和 铝
12、罐保 持 在 原 来 的 位 置 上，手持 铝 罐的 绝 缘 柱，将 其 移 开，观 察 铝 罐、各 自 的 两 片 金 属 箔 有 什 么 变 化？（）如 图 （）所 示，把 金 属 小 球和 铝 罐轻 轻 移 走，观 察 铝 罐的 两 片 金 属 箔 又 有 什 么 变 化？（）（）（）（）图 静 电 感 应从 实 验可 见，经 摩 擦 后 的 塑 料 直 尺 会 吸 引 碎 纸 屑，这 是 因 为 经 过 摩 擦 的 塑 料 直 尺 带上 了 电 而 对 碎 纸 屑 有 了 吸 引 力这 种 用 摩 擦 的 方 法 使 物 体 带 电 的 过 程 叫 作摩 擦 起 电相 互摩 擦 的 两
13、 个 物 体 一 般 选 择 不 同 的 材 料，比 如 丝 绸 和 玻 璃 棒、毛 皮 和 硬 橡 胶 棒 等从 实 验可 见，验 电 器 的 两 片 金 属 箔 张 开 了 一 定 的 角 度，重 复 次 数 越 多，两 片 金 属 箔张 开 的 角 度 越 大这 是 由 于 通 过 传 导，金 属 小 球上 的 电 荷 不 断 传 递 至 两 片 金 属 箔从 实 验的（）中 可 见，铝 罐和各 自 的 两 片 金 属 箔 都 张 开 了 相 同 的 角 度从（）中 可 见，铝 罐的 两 片 金 属 箔 张 开 的 角 度 比（）中 的 稍 大 一 点，铝 罐的 两 片 金 属箔 张 开
14、 的 角 度 比（）中 的 稍 小 一 点从（）中 可 见，铝 罐的 两 片 金 属 箔 张 开 的 角 度 比（）中 的 稍 小 一 点这 说 明 铝 罐、都 带 上 了 电 荷由 于 电 荷 间 相 互 吸 引 或 排 斥，导 体靠 近 带 电 体 的 一 端 带 异 种 电 荷，远 离 带 电 体 的 一 端 带 同 种 电 荷这 种 由 于 受 附 近 带 电 体 影响 而 引 起 导 体 中 正 负 电 荷 重 新 分 布 的 现 象 叫 作静 电 感 应（）元 电 荷物 体 所 带 电 荷 数 量 的 多 少 叫 作电 荷 量（），简 称 电 量在 国 际 单 位 制中，它 的 单
15、 位 是 库 仑，简 称 库，符 号 是研 究 发 现，自 然 界 只 存 在 两 种 电 荷：正 电 荷 和负 电 荷我 们 把 用 丝 绸 摩 擦 过 的 玻 璃 棒 所 带 的 电 荷 叫 作 正 电 荷，用 毛 皮 摩 擦 过 的 硬 橡 胶 棒所 带 的 电 荷 叫 作 负 电 荷电 子 带 有 最 少 的 负 电 荷，质 子 带 有 最 少 的 正 电 荷，它 们 的 电 量 的绝 对 值 相 等电 子 的 电 量 最 早 是 由 美 国 物 理 学 家 密 立 根（，）通 过 油 滴 实验 测 定 的实 验 还 发 现，任 何 油 滴 所 带 的 电 量 都 等 于 电 子 或
16、质 子 所 带 电 量 的 整 数 倍，因此，人 们 把 一 个 电 子（或 质 子）所 带 电 量 的 绝 对 值 叫 作元 电 荷（），用表 示在 科 学 研 究 中，常 常 用 元 电 荷 作 为 电 量 的 单 位?根 据年 发 布 的 数 据，元 电 荷 的 精 确 值 （）在 通 常 的计 算 中，可 取 电 子 的 电 量与 电 子 的 质 量之 比，叫 作 电 子 的比 荷电 子 的 质 量，因 此，电 子 的 比 荷 它 是 一 个 重 要 的 物 理 常 量电 荷 守 恒 定 律为 什 么 通 过 摩 擦 或 感 应 能 使 物 体 带 电？下 面 我 们 从 物 质 的
17、微 观 结 构 来 认 识 静 电 现 象 的本 质我 们 知 道，构 成 物 质 的 原 子 由 原 子 核 和 绕 核 运 动 的 电 子 组 成原 子 核 带 正 电，核 外 电子 带 负 电原 子 核 的 正 电 荷 数 与 核 外 电 子 的 负 电 荷 数 相 等，所 以 整 个 原 子 呈 电 中 性图 验 证 电 荷 守 恒 的 实 验 手 持 有 机 玻 璃 棒，用 力 将 两 块 由不 同 材 料 制 成 的 起 电 板 快 速 地 摩 擦 后分 开，如 图 （）所 示将 其 中 一 块 板 插 入 箔 片 验 电 器 上端 的 空 心 金 属 球（注 意 不 要 接 触
18、金 属球），如 图 （）所 示，我 们可 以 观 察 到 什 么 现 象？接 着 抽 出 这 块 板，再 将 两 块 板 互不 接 触 地 同 时 插 入 空 心 金 属 球（同 样不 接 触 金 属 球），如 图 （）所 示，我 们 可 以 观 察 到 什 么 现 象？请 解 释 实 验 中 所 发 生 的 现 象实 验 中，两 块 起 电 板 摩 擦 前 呈 电 中 性，净 电 荷 量 为 零在 图 （）中 可 看 到箔 片 张 开，即 箔 片 带 电，说 明 插 入 验 电 器 上 端 空 心 金 属 球 内 的 起 电 板 带 上 了 电 荷；在图 （）中 可 看 到 箔 片 闭 合，
19、说 明 两 块 起 电 板 带 有 等 量 异 种 电 荷，净 电 荷 量 为 零，所 以 系 统 的 电 荷 是 守 恒 的实 验 中，物 体 带 电 的 过 程 实 际 上 就 是 得 失 电 子 的 过 程，从 而 使 物 体 内 的 正 电 荷 数 与 负电 荷 数 不 再 相 等，这 时 物 体 就 带 电 了但 带 电 的 两 个 物 体 所 组 成 的 系 统 的 电 量 总 和 保 持不 变 第一节静电现象 大 量 事 实 证 明：电 荷 既 不 能 被 创 造，也 不 能 被 消 灭，它 们 只 能 从 一 个 物 体 转 移 到 其 他物 体，或 者 从 物 体 的 一 部
20、 分 转 移 到 另 一 部 分在 任 何 转 移 的 过 程 中，电 荷 的 总 量 保 持 不变这 个 规 律 叫 作电 荷 守 恒 定 律（）电 荷 守 恒 定 律 是 自 然 界 的 基 本 守 恒 定 律，它 不 仅 在 一 切 宏 观 物 理 过 程 中 成 立，而 且 也是 一 切 微 观 物 理 过 程（如 核 反 应 过 程）所 普 遍 遵 循 的 规 律静 电 现 象 的 解 释图 硬 橡 胶 棒 与 毛 皮 摩 擦，毛 皮 带 正 电，硬 橡 胶 棒 带 等 量 的 负 电 荷从 前 面 实 验 中 可 知，利 用 摩 擦 的 方 法 能 够 使物 体 带 电这 是 因
21、为 两 种 不 同 材 料 的 物 体 相 互 摩擦 时，使 一 个 物 体 中 一 些 原 子 的 电 子 获 得 了 能 量，挣 脱 了 原 子 核 的 束 缚，转 移 到 了 另 一 个 物 体 上如 图 所 示，当 毛 皮 摩 擦 硬 橡 胶 棒 时，毛 皮中 原 子 的 电 子 便 转 移 到 了 硬 橡 胶 棒 上，硬 橡 胶 棒上 出 现 多 余 的 电 子 而 带 负 电；失 去 电 子 的 毛 皮 则带 正 电但 是，由 这 两 个 物 体 组 成 的 系 统 的 电 荷总 量 保 持 不 变，即 电 荷 是 守 恒 的这 说 明，摩 擦 起 电 的 实 质 是 电 子 从
22、一 个 物 体 转 移 到 另 一个 物 体 的 过 程从 前 面 实 验 中 还 可 知，利 用 静 电 感 应 能 够 使 导 体 带 电这 是 因 为 当 带 电 体 靠 近 导 体时，导 体 内 的 自 由 电 子 会 向 靠 近 或 远 离 带 电 体 的 地 方 移 动如 图 （）所 示，若 带正 电 的 金 属 小 球靠 近 铝 罐的 左 侧，根 据 异 种 电 荷 相 互 吸 引 的 性 质，铝 罐与 金 属 小 球距 离 最 近 的 左 端 则 带 负 电；根 据 同 种 电 荷 相 互 排 斥 的 性 质，铝 罐与 金 属 小 球距 离 最远 的 右 端 带 正 电当 把
23、铝 罐移 开，铝 罐上 的 负 电 荷 由 于 金 属 小 球的 正 电 荷 的 吸 引 而继 续 保 留；接 着 移 走 金 属 小 球，铝 罐就 带 上 了 负 电 荷，如 图 （）所 示因此，静 电 感 应 的 实 质 是 在 带 电 体 上 的 电 荷 的 作 用 下，导 体 上 的 正 负 电 荷 重 新 分 布，使 电 荷从 导 体 的 一 部 分 转 移 到 另 一 部 分从 以 上 的 两 种 情 况 中 我 们 可 以 看 到，电 荷 既 不 能 被 创 造，也 不 能 被 消 灭，只 是 发 生 了转 移例 题：真 空 中 两 个 完 全 相 同 的 带 等 量 异 种 电
24、 荷 的 小 球和，分 别 被 固 定 在 两 处用一 个 不 带 电 的 相 同 小 球先 和 小 球接 触，再 与 小 球接 触，然 后 移 走 小 球，则 小 球、的 带 电 量 各 是 原 来 带 电 量 的 多 少？分 析：完 全 相 同 的 带 电 小 球 相 接 触，在 电 荷 的 转 移 过 程 中，电 荷 的 分 配 遵 循 如 下 规 律：（）不 带 电 小 球 与 带 电 小 球 接 触，电 量 平 分（）带 同 种 电 荷 的 小 球 互 相 接 触，电 量 相 加 再 平 分（）带 异 种 电 荷 的 小 球 互 相 接 触，正 负 电 量 中 和 后 再 平 分?解
25、：先 设 小 球带 正 电，则 小 球带 负 电，带 电 量 大 小 均 为，再 采 用 如 下 思 路 分 析：由 以 上 分 析 可 知，小 球的 电 性 与 原 来 相 同，带 电 量 为 原 来 的；小 球的 电 性 与 原来 相 同，带 电 量 为 原 来 的 查 找 资 料，了 解 范 德 格 拉 夫（，）起 电 机 的 起 电原 理，并 了 解 起 电 机 在 生 产 生 活 中 的 应 用图 在 如 图 所 示 的 实 验 中，两 片 金 属 箔 可 能 带 上什 么 性 质 的 电？为 什 么？实 验 重 复 次 数 越 多，两 片 金 属 箔 张开 的 角 度 越 大，这
26、又 是 为 什 么？请 用 原 子 结 构 模 型 和 电 荷 守 恒 的 知 识 分 析 摩 擦 起 电 和静 电 感 应 实 质 的 异 同某 同 学 将 用 毛 皮 摩 擦 过 的 硬 橡 胶 棒 靠 近 绝 缘 细 线 下 方悬 挂 的 金 属 小 球，如 图 所 示，观 察 金 属 小 球 的 摆 动情 况，并 解 释 其 原 因图 两 个 完 全 相 同 的 金 属 球和分 别 带 有 电 荷 和 ，两个 球 均 被 置 于 绝 缘 支 架 上（）将 两 球 接 触 一 下 后 分 开，它 们 分 别 带 有 多 少 电 荷？（）简 要 论 述 电 子 是 如 何 转 移 的，并
27、计 算 转 移 的 电 子 数 目打 开 水 龙 头，慢 慢 调 节 使 水 流 变 得 很 细，再 用 摩 擦 过的 气 球 靠 近 细 水 流，如 图 所 示，仔 细 观 察，会 发 现什 么 现 象？这 是 静 电 现 象 吗？第二节库仑定律第 二 节库 仑 定 律图 库 仑同 种 电 荷 互 相 排 斥，异 种 电 荷 互 相 吸 引，这 说 明 电 荷 之 间 存 在 着相 互 作 用 力物 理 学 上，把 静 止 电 荷 之 间 的 相 互 作 用 力 称 为静 电 力（）受 牛 顿 万 有 引 力 定 律 公 式 的 启 发，世 纪 的 科 学家 推 测 带 电 体 间 的 相
28、互 作 用 力 也 是 与 距 离 的 二 次 方 成 反 比 世 纪 末，法 国 物 理 学 家 库 仑（，）通 过 实 验 总 结 出 静止 电 荷 间 的 相 互 作 用 力 即 静 电 力 的 规 律点 电 荷研 究 表 明，带 电 体 之 间 的 相 互 作 用 力 除 了 与 它 们 所 带 的 电 量 及 相 对 位 置 有 关，还 与 它们 的 形 状 和 大 小 有 关，这 大 大 增 加 了 研 究 这 一 问 题 的 复 杂 性如 果 一 个 带 电 体 本 身 的 大 小比 它 与 其 他 带 电 体 的 距 离 小 得 多，那 么 在 研 究 它 与 其 他 带 电
29、体 的 相 互 作 用 时，电 荷 在 带 电体 上 的 具 体 分 布 情 况 可 以 忽 略，即 可 以 把 带 电 体 抽 象 成 一 个 点这 个 带 电 的 点 称 为点 电 荷（）与 力 学 中 的 质 点 模 型 一 样，点 电 荷 是 一 种 理 想 化 的 物 理 模 型带 电 体 能 否 被 视 为 点 电 荷，要 看 它 们 本 身 的 几 何 大 小 是 否 比 它 们 之 间 的 距 离 小 得 多，而 不 是 看 带 电 体 本 身 的 大 小即 使 是 两 个 比 较 大 的 带 电 体，只 要 它 们 之 间 的 距 离 足 够 大，也 可 以 被 视 为 点
30、电 荷至 于 带 电 体 本 身 的 大 小 比 它 们 之 间 的 距 离 小 多 少 才 能 被 视 为 点 电荷，应 由 对 两 者 之 间 相 互 作 用 的 影 响 大 小 和 测 量 的 要 求 决 定只 要 在 测 量 精 度 要 求 的 范 围内，带 电 体 的 形 状、大 小 以 及 电 荷 分 布 等 因 素 的 影 响 可 以 忽 略 不 计，即 可 视 为 点 电 荷 谈 谈 建 立 理 想 化 模 型 的 方 法 在 科 学 研 究 中 的 作 用与 质 点 模 型 相 比，体 会 在 什 么 情 况 下 可 将 带 电 体 抽 象 为 点 电 荷?影 响 静 电 力
31、 的 因 素两 个 带 电 体 之 间 存 在 相 互 作 用 力，这 种 相 互 作 用 力 的 大 小 与 哪 些 因 素 有 关 呢？让 我 们用 实 验 进 行 探 究图 探 究 影 响电 荷 间 相 互 作 用 力 的 因 素 如 图 所 示，用 摩 擦 起 电 的 方 法 分 别 让 球 形 导体和 通 草 球带 同 种 电 荷，并 使 球 形 导 体与 通 草 球处 在 同 一 水 平 面 上（）不 断 给增 加 电 量，观 察 摆 线 偏 角 的 变 化（）保 持和上 的 电 量 不 变，改 变与之 间 的水 平 距 离，观 察 摆 线 偏 角 的 变 化分 析 以 上 实 验
32、 现 象，这 两 个 带 电 体 之 间 的 静 电 力 可 能与 什 么 因 素 有 关？从 上 面 实 验 可 知，当 球 形 导 体电 量 增 加 时，摆 线 偏 角 增 大，说 明 静 电 力 随 带 电 体 电量 增 加 而 增 大；当 球 形 导 体和 通 草 球的 电 量 不 变，改 变和之 间 的 水 平 距 离，发 现距 离 越 近，摆 线 偏 角 越 大，说 明 静 电 力 越 大那 么，两 个 带 电 体 之 间 的 静 电 力 与 它 们 的 电 量、距 离 之 间 存 在 怎 样 的 定 量 关 系？我 们应 怎 样 进 行 探 究？库 仑 定 律如 图 所 示 的
33、实 验 只 能 定 性 探 究 影 响 静 电 力 的 因 素科 学 家 们 花 费 很 长 时 间，试 图 对 静 电 力 进 行 精 密 测 量 世 纪 中 叶 以 前，研 究 带 电 体 之 间 的 静 电 力 遇 到 三 大 困 难：一 是 这 种“电 力”非 常 小，没 有 仪 器 能 测 量 这 么 小 的 力；二 是 当 时 还 没 有 量 度 电 量 的 单位；三 是 任 意 带 电 体 上 的 电 荷 分 布 难 以 确 定，因 而 无 法 确 定 相 互 作 用 的 电 荷 之 间 的 距 离那 么，这 些 困 难 可 以 解 决 吗？年，库 仑 通 过 扭 秤 实 验 解
34、 决 了 这 些 困 难，并 在 实 验 的 基 础 上 提 出 了 两 个 点 电 荷 之间 相 互 作 用 的 规 律这 项 成 果 意 义 重 大，它 标 志 着 电 学 研 究 从 定 性 走 向 定 量下 面 我 们 借鉴 科 学 家 实 验 的 思 想 方 法，创 新 改 进 实 验 装 置，开 展 一 次 实 验 探 究 第二节库仑定律图 借 助 电 子 秤 探 究 库 仑 力 如 图 所 示，在 干 燥 的 环 境 中，高精 度 电 子 秤 上 有 两 块 金 属 圆 片、固 定 在 两个 轻 质 绝 缘 支 架 上，下 支 架 放 在 电 子 秤 检 测 台面 上，上 支 架
35、 等 距 贴 上 红 色 纸 圈，再 穿 过 固 定支 架 的 小 孔（）下 支 架 放 在 电 子 秤 检 测 台 面 上，将 电子 秤 的 示 数 归 零（）将、两 块 金 属 圆 片 正 对 距 离 调 为，然 后 用 起 电 机 让 两 块 金 属 圆 片 带 上 相 同 的电 量（设 为），通 过 读 出 此 时 电 子 秤 的 示 数，经 过 单 位 换 算 便 可 得 到对的 静 电 力 大 小（）保 持 电 量 不 变，把、两 块 金 属 圆 片 的 距 离 定 量 增 大，通 过 读 取 电 子秤 示 数，经 过 单 位 换 算 便 可 得 到对的 静 电 力 大 小，把 所
36、 得 数 据 记 录 在 表 中图 关 系 图 像表 探 究 静 电 力与 两 块 金 属 圆 片 距 离的 关 系探 究 变 量距 离 因越 大，而越 小，说 明与不 是 正 比 关 系利 用 计 算 器 计 算，描 点 作图，发 现 的 关 系 图 线 是 曲 线进 一 步 尝 试 作 的 关 系 图 像，概 括 实 验 结论（）保 持、两 块 金 属 圆 片 的 距 离 为，逐 次 用 另 一 相 同 且 不 带 电 的 金 属 圆片与接 触，使的 电 量 依 次 减 半，通 过 读 取 电 子 秤 的 示 数，经 过 单 位 换 算 便可 得 到每 次 对的 静 电 力 大 小，把 所
37、 得 数 据 记 录 在 表 中，尝 试 作 的 关 系 图 像，概 括 实 验 结 论?图 关 系 图 像表 探 究 静 电 力与 金 属 圆 片的 电 量的 关 系静 电 力电 量（）保 持 两 块 金 属 圆 片、的 距 离 为，逐 次 用 另 一 相 同 且 不 带 电 的 金 属 圆片与接 触，使的 电 量 依 次 减 半，通 过 读 取 电 子 秤 的 示 数，经 过 单 位 换 算 即可 得 到每 次 对的 静 电 力 大 小，把 所 得 数 据 记 录 在 表 中，尝 试 作 的 关 系 图 像，概 括 实 验 结 论图 关 系 图 像表 探 究 静 电 力与 金 属 圆 片的
38、 电 量的 关 系静 电 力电 量实 验 表 明，在 保 持 两 个 带 电 体 的 电 量 不 变 时，它 们 之 间 静 电 力 的 大 小 与 它 们 之 间 距 离的 二 次 方 成 反 比，即在 保 持 两 个 带 电 体 间 的 距 离 不 变 时，它 们 之 间 静 电 力 的 大 小与 每 个 带 电 体 的 电 量 成 正 比，即，库 仑 在 前 人 工 作 的 基 础 上 通 过 实 验 研 究 得 到：在 真 空 中 两 个 静 止 点 电 荷 之 间 的 相 互 作用 力，其 大 小 与 它 们 的 电 量、的 乘 积 成 正 比，与 它 们 之 间 距 离的 二 次
39、方 成 反 比作用 力 的 方 向 在 它 们 的 连 线 上这 个 规 律 称 为库 仑 定 律（）电 荷 之 间 的 这 种 相互 作 用 力 称 为静 电 力，也 称 为库 仑 力库 仑 力 的 大 小 可 表 示 为 （）式（）中是 一 个 常 量，叫 静 电 力 常 量若 式 中 各 物 理 量 均 使 用 国 际 单 位 制，即力 的 单 位 为，电 量 的 单 位 为，距 离 的 单 位 为，通 过 实 验 可 以 得 出 ，它 表 示 真 空 中 静 止 的 两 个 相 距 为、电 量 都 为 的 点 电 荷 的 静 电 力 大 小 为 第二节库仑定律电 量 的 单 位（库 仑
40、）是 为 了 纪 念 库 仑 而 命 名 的通 常，一 把 梳 子 和 衣 袖 摩 擦 后 所 带的 电 量 不 到 百 万 分 之 一 库 仑，但 天 空 中 发 生 闪 电 之 前，巨 大 的 云 层 中 积 累 的 电 量 可 达 几 百库 仑与 其 他 力 一 样，静 电 力 也 是 矢 量，它 既 有 大 小 又 有 方 向，上 面 的 库 仑 定 律 仅 仅 给 出 了静 电 力 的 大 小为 了 确 定 静 电 力 的 方 向，就 需 要 利 用 电 荷 之 间“同 种 电 荷 互 相 排 斥，异 种电 荷 互 相 吸 引”的 特 点 加 以 判 断两 个 或 两 个 以 上 点
41、 电 荷 对 某 一 点 电 荷 的 作 用 力，等 于 各点 电 荷 单 独 对 这 个 电 荷 的 作 用 力 的 矢 量 和 谈 谈 利 用 电 子 秤 探 究 库 仑 力 的 实 验 中，我 们 可 以 使 用 理 想 化 模 型 的 前 提 条 件相 隔 一 定 距 离 的 两 个 带 电 金 属 球，因 体 积 偏 大 而 不 能 被 视 为 点 电 荷，如 果用 两 个 金 属 球 的 球 心 间 距 离 来 计 算 库 仑 力，计 算 结 果 比 真 实 值 偏 大、偏 小 还 是 相等？为 什 么？例 题：氢 原 子 由 一 个 质 子 和 一 个 电 子 组 成根 据 经
42、典 模 型，电 子 绕 核 做 圆 周 运 动，轨道 半 径 已 知 质 子 的 质 量 ，电 子 的 质 量 ，万 有 引 力 常 量 （）求 电 子 受 到 质 子 的 静 电 力 和 万 有 引 力 的 大 小（）库 仑 定 律 和 万 有 引 力 定 律 的 表 达 式 有 哪 些 相 似 之 处？（）在 研 究 微 观 物 质 的 相 互 作 用 力 时，在 库 仑 定 律 和 万 有 引 力 定 律 中，哪 一 种 力 可 以被 忽 略 呢？请 说 明 理 由分 析：这 是 一 道 计 算 静 电 力 和 万 有 引 力，并 进 行 对 比 研 究 的 题 目在 氢 原 子 系 统
43、 中，质子 和 电 子 可 被 视 为 点 电 荷，也 可 被 视 为 质 点，根 据 库 仑 定 律 和 万 有 引 力 定 律 可 以 解 答 本 题解：（）由 库 仑 定 律，得 两 粒 子 间 的 静 电 力 的 大 小 为 （）（）由 万 有 引 力 定 律，得 两 粒 子 间 的 万 有 引 力 的 大 小 为 （）（）静 电 力 和 万 有 引 力 的 计 算 公 式 具 有 高 度 相 似 性它 们 都 包 含 一 个 常 量：静 电 力 常量或 万 有 引 力 常 量；都 包 含 两 个 物 质 的 参 量：电 量 或 质 量；都 表 现 为 与 距 离 的 二 次 方成 反
44、 比 关 系；计 算 结 果 单 位 都 一 致 等（）由（）的 计 算 结 果，可 得 静 电 力 与 万 有 引 力 的 大 小 之 比 为 根 据 计 算 结 果，可 知 氢 原 子 中 电 子 与 质 子 的 静 电 力 远 远 大 于 万 有 引 力因 此，在 研 究微 观 带 电 粒 子 的 相 互 作 用 时，万 有 引 力 通 常 可 以 忽 略?图 库 仑 扭 秤库 仑 扭 秤 的 结 构 如 图 所 示在 悬 丝 下 挂 一 根 秤杆，它 的 一 端 有 一 小 球，另 一 端 有 平 衡 体，在旁 还 放置 有 一 固 定 小 球先 使、各 带 一 定 的 电 荷，这 时
45、 秤 杆会 因端 受 力 而 偏 转通 过 观 察 悬 丝 扭 转 的 角 度 可 以 比 较 力的 大 小改 变、之 间 的 距 离，记 录 每 次 悬 丝 扭 转 的 角度，便 可 找 到 力与 距 离的 关 系，结 果 发 现 力与 距 离的 二 次 方 成 反 比，即 库 仑 当 时 还 不 知 道 怎 样 测 量 电 量，但 他 巧 妙 地 解 决 了 这个 难 题他 将 带 有 电 量的 小 球 与 另 一 相 同 的 不 带 电 小 球 接触，使 带 电 小 球 的 电 荷 减 半利 用 此 方 法，库 仑 把 带 电 小 球的 电 量 分 为，通 过 进 一 步 研 究，库 仑
46、 又 给 出 了 力与 电 量 的 关 系：力与和的 乘 积 成 正 比，即 这 样 就 可 以 用 一 个 公 式 来 表 示 库 仑 定 律，即 库 仑 定 律 是 库 仑 从 大 量 实 验 中 归 纳 出 来 的 基 本 实 验 定 律，是 电 学 发 展 史 上 的第 一 个 定 量 规 律，是 建 立 整 个 电 学 理 论 的 基 础在 真 空 中 两 个 点 电 荷 间 的 相 互 作 用 力，是 否 会 因 其 他 一 些 电 荷 被 移 近 而 改 变？试说 明 其 中 的 原 因图 如 图 所 示，在 一 条 直 线 上 有 两 个 相 距 为的 点 电荷、，带 电，带
47、电现 引 入 第 三 个 点 电 荷，恰 好使 三 个 点 电 荷 都 处 于 平 衡 状 态，则 点 电 荷应 带 什 么 性 质 的 电？放 于 何 处？所 带 电 量 为 多 少？假 定 我 们 正 在 用 一 个 带 正 电 的 小 塑 料 球 和 一 个 带 正 电 的 大 金 属 球 验 证 库 仑 定 律根 据 库 仑 定 律 可 知，它 们 之 间 的 静 电 力 与有 关，其 中是 两 球 球 心 间 的 距 离然 而，随着 两 球 间 距 离 的 减 小，它 们 之 间 的 静 电 力 比 用 库 仑 定 律 计 算 所 得 到 的 要 小，试 说 明 原 因 第三节电场电
48、场强度第 三 节 电 场电 场 强 度我 们 知 道，两 个 相 隔 一 定 距 离 的 电 荷 之 间 有 相 互 作 用 力这 种 相 互 作 用 力 与 手 推 车 的推 力、绳 拉 船 的 拉 力、滑 块 在 桌 面 上 滑 动 受 到 的 摩 擦 力 不 同，后 三 者 都 是 物 体 在 和 另 一 个物 体 直 接 接 触 的 情 况 下 产 生 的，而 电 荷 之 间 的 相 互 作 用 力 却 可 以 发 生 在 两 个 相 隔 一 定 距 离的 物 体 之 间那 么，电 荷 之 间 是 如 何 发 生 作 用 的 呢？电 场图 电 荷受 到电 荷的 电 场 施 加 的 力经
49、 过 长 期 的 科 学 研 究，人 们 认 识 到 电 荷 之 间 的 相 互 作 用是 通 过 电 场 发 生 的场 是 物 质 存 在 的 形 式 之 一，引 进 场 的 概念 对 物 理 学 的 发 展 有 重 要 意 义凡 是 有 电 荷 的 地 方，在 它 周围 就 存 在 电 场，电 场 对 处 于 其 中 的 其 他 电 荷 有 力 的 作 用下面 用 如 图 和 图 所 示 的 模 拟 示 意 图 来 分 析如 果 从 电 荷的 角 度 来 看，电 荷在 其 周 围 产 生 电 场，图 电 荷受 到电 荷的 电 场 施 加 的 力放 在 此 电 场 中 的 电 荷受 到 电
50、荷的 电 场 施 加 的 力，如 图 所 示如 果 从 电 荷的 角 度 来 看，电 荷在 其 周 围 产生 电 场，放 在 此 电 场 中 的 电 荷受 到 电 荷的 电 场 施 加 的 力，如 图 所 示我 们 把 产 生 电 场 的 电 荷 称 为 场 源 电荷；把 电 场 对 电 荷 的 作 用 力 称 为 电 场 力本 章 只 研 究 静 止 场 源电 荷 在 其 周 围 产 生 的 电 场，即静 电 场（）电 场 强 度电 场 的 基 本 性 质 之 一 是 对 放 入 其 中 的 电 荷 有 作 用 力，因 此 我 们 可 以 通 过 这 一 性 质 来 研究 电 场放 入 电