Giáo án Điện tích. Định luật Coulomb

Ngày soạn: 05 tháng 8 năm 2010 Tiết 1. Bài 1:  Mục tiêu: 1. Kiến thức: Trả lời được các câu hỏi: có cách nào để phát hiện một vật bị nhiễm điện ? Điện tích là gì ? Điện tích điểm là gì ? Có nhữngloại điện tích nào ? Tương tác giữa các điện tích xảy ra như thế nào ? 2. Kỹ năng: _ Phát biểu được định luật Coulomb và vận dụng định luật đó để giải được những bài tập đơn giản về cân bằng của hệ điện tích. _ Ý nghĩa của hằng số điện môi. ‚ Chuẩn bị: _ Giáo viên: Hình vẽ phóng to cân xoắn Coulomb. _ Học sinh: Xem lại kiến thức ở lớp 7. ƒ Nội dung: NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY TRÒ  Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện: Sự nhiễm điện của các vật: Điện tích. Điện tích điểm: Tương tác điện. Hai loại điện tích: _ Có 2 loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm. _ Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau. _ Các điện tích trái dấu thì hút nhau. ‚ Định luật Coulomb. Hằng số điện môi: Định luật: Lực hút hay đẩy giữa 2 điện tích điểm ………….. Trong đó: F là lực điện, đơn vị là N. q1, q2: độ lớn các điện tích, đơn vị là C. r: khoảng cách giữa hai điện tích, đơn vị là m. 2. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính. Hằng số điện môi: a. Điện môi là gì ? b. Công thức lực Coulomb khi các điện tích đặt trong điện môi đồng chất: : hằng số điện môi. GV: Yêu cầu học sinh đọc các mục 1, 2, 3 trong SGK và trả lời các câu hỏi: Cách nhận biết một vật bị nhiễm điện ? Điện tích, điện tích điểm là gì ? Có mấy loại điện tích ? Các điện tích tương tác với nhau như thế nào ? GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1. GV: Sự nhiễm điện của các vật được ứng dụng trong công nghệ sơn tĩnh điện là công nghệ sơn chất lượng cao vừa tiết kiệm nguyên liệu sơn, vừa không gây ô nhiễm môi trường. GV: Năm 1785, Coulomb nhà bác học người Pháp đã thiết lập được định luật về sự phụ thuộc của lực tương tác giữa các điện tích điểm. GV: Yêu cầu học sinh đọc phần giới thiệu cân xoắn Coulomb. GV: Kết quả: lực tương tác giữa 2 quả cầu tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa 2 quả cầu. GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C2. GV: Bằng thực nghiệm người ta cũng đã chứng minh được rằng: lực tương tác giữa 2 điện tích tỉ lệ thuận với tích độ lớn của 2 điện tích đó. GV: Phối hợp 2 kết quả trên, ta có nội dung của định luật Coulomb. GV: Yêu cầu học sinh đọc SGK và trả lời câu hỏi: Điện môi là gì ? Lực tương tác giữa 2 điện tích đặt trong chân không khác với lực tương tác khi đặt chúng trong điện môi đồng tính như thế nào ? GV: Cho học sinh tham khảo bảng 1.1. GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C3. GV: Sự nhiễm điện của các vật được ứng trong công nghệ sơn phun có chất lương cao và tránh ô nhiễm môi trường; lọc khí thải, bụi. „ Củng cố: Điện tích điểm là gì ? Có mấy loại điện tích ? Các điện tích tương tác với nhau như thế nào ? Hằng số điện môi của một chất cho ta biết điều gì ? Trả lời các câu hỏi trắc nghiệm trong SGK. … Dặn dò: Làm các bài tập 7, 8 trong SGK. Xem trước bài Thuyết electron. Định luật bảo toàn điện tích. Ngày soạn: 05 tháng 8 năm 2010 Tiết 2. Bài 2:  Mục tiêu: 1. Kiến thức: _ Trình bày được nội dung cơ bản của thuyết electron. _ Trình bày được cấu tạo sơ lược của nguyên tử về phương diện điện. 2. Kỹ năng: Vận dụng được thuyết electron để giải thích sơ lược các hiện tượng nhiễm điện. ‚ Chuẩn bị: _ Giáo viên: Hình vẽ phóng to mô hình nguyên tử heli. _ Học sinh: Ôn lại kiến thức về cấu tạo nguyên tử. ƒ Kiểm tra: Phát biểu định luật Coulomb, biểu thức. Tên gọi, đơn vị các đại lượng trong biểu thức. Hằng số điện môi của một chất cho ta biết điều gì ? „ Nội dung: NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY TRÒ  Thuyết electron: 1.Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tố: 2. Thuyết electron: ‚ Vận dụng: Vật dẫn điện và vật cách điện: Sự nhiễm điện do tiếp xúc: Sự nhiễm điện do hưởng ứng: ƒ Định luật bảo toàn điện tích: GV: Yêu cầu học sinh đọc SGK và trả lời câu hỏi của giáo viên: Nguyên tử được cấu tạo như thế nào ? Hạt nhân có cấu tạo như thế nào ? Tính chất của electron và proton ? Số proton và electron trong nguyên tử có đặc điểm gì ? GV: Cho học sinh quan sát mô hình nguyên tử heli. GV: Yêu cầu học sinh đọc nội dung thuyết electron và trả lời câu hỏi C1. GV: Cho học sinh trả lời các câu hỏi sau: Thế nào là ion dương ? ion âm ? Thế nào là vật nhiễm điện dương, nhiễm điện âm ? GV: Yêu cầu học sinh đọc SGK và nêu một số thí dụ về vật dẫn điện và vật cách điện. GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C2 và C3. GV: Cho học sinh đọc mục 2, 3 và trả lời câu hỏi C4, C5. GV: Trình bày nội dung định luật bảo toàn điện tích. … Củng cố: Nêu cấu tạo hạt nhân nguyên tử và hạt nhân. Trình bày nội dung thuyết electron. Trả lời các câu hỏi trắc nghiệm 5, 6. † Dặn dò: Xem trước bài Điện trường. Ngày soạn: 07 tháng 8 năm 2010 Tiết 3.  Mục tiêu: Củng cố kiến thức đã học. Rèn luyện kỹ năng tính toán: số mũ, đổi đơn vị về hệ đơn vị SI. ‚ Kiểm tra: Phát biểu định luật Coulomb, biểu thức. Lực tương tác giữa các điện tích khi đặt trong điện môi đồng chất sẽ thay đổi thế nào so với khi đặt chúng trong chân không ? ƒ Nội dung: NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY TRÒ Trang 10: Bài 8: Tìm Bài tập bổ sung: 1. Tìm khoảng cách giữa chúng. 2. Tìm : Tìm GV: Yêu cầu học sinh nhắc lại công thức tính lực tĩnh điện ? GV: Lưu ý học sinh đổi đơn vị của r. GV: Gọi học sinh lên bảng giải 2 bài tập bổ sung. Ngày soạn: 05 tháng 8 năm 2010 Tiết 4, 5. Bài 3:  Mục tiêu: 1. Kiến thức: _ Trình bày được khái niệm sơ lược về điện trường. _ Phát biểu được định nghĩa cường độ điện trường, viết được công thức tổng quát và nói rõ được ý nghĩa của các đại lượng vật lý trong công thức. Nêu được đơn vị cường độ điện trường, tính được cường độ điện trường của một điện tích điểm tại một điểm bất kỳ. _ Nêu được các đặc điểm về phương, chiều và độ lớn của vectơ cường độ điện trường. Vẽ được các vectơ cường độ điện trường của một điện tích điểm. _ Nêu được định nghĩa của đường sức điện và đặc điểm của đường sức. Khái niệm điện trường đều. 2. Kỹ năng: Vận dụng được các công thức về điện trường và nguyên lý chồng chất của điện trường để giải một số bài tập đơn giản về điện trường. ‚ Chuẩn bị: _ Giáo viên: Hình vẽ đường sức điện. _ Học sinh: Ôn lại lực Coulomb. ƒ Nội dung: NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY TRÒ  Điện trường: Điện trường là ………………………….. ‚ Cường độ điện trường: 1. Định nghĩa: Cường độ điện trường tại một điểm………… 2. Vectơ cường độ điện trường: có: Phương, chiều trùng với phương, chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q >0. Độ dài biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo 1 tỉ xích nào đó. 3. Đơn vị cường độ điện trường: V/m. Cường độ điện trường của một điện tích điểm Q: Nguyên lý chồng chất điện trường: ƒ Đường sức điện: Hình ảnh đường sức điện: Định nghĩa: Các đặc điểm của đường sức điện: Điện trường đều: GV: Xét 2 quả cầu tích điện đặt trong một bình kín rồi hút dần không khí ra. Hãy cho biết lực tương tác giữa 2 điện tích thay đổi thế nào ? HS: GV: Như vậy phải có một môi trường nào đó truyền lực tương tác điện giữa 2 quả cầu. Môi trường đó là điện trường. GV: Con người cũng như các sinh vật khác luôn sống trong môi trường chứa điện trường, từ trường, trọng trường và chịu ảnh hưởng của nó. GV: Xét thí dụ: O M Q r q GV: Hướng dẫn học sinh tìm lực tác dụng lên q. Xét q càng xa Q thì lực thay đổi thế nào ? từ đó có nhận xét gì về điện trường của Q tại các điểm khác nhau ? HS: GV: Theo định luật Coulomb, F ~ q, nhưng thương số không phụ thuộc và q. Khi đó thương số đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực và gọi là cường độ điện trường. GV: Trong công thức , hãy cho biết F, q là những đại lượng gì ? GV: Từ đó ta có E là đại lượng như thế nào ? GV: Trong , nếu F= 1 N; q= 1 C thì1 đơn vị cường độ điện trường E là V/m. GV: Hướng dẫn học sinh xác định do Q gây ra theo trình tự: 1. Xác định lực Coulomb giữa Q và q đặ cách nhau một khoảng r. 2. Áp dụng công thức . GV: E có phụ thuộc vào q không ? GV: Chiều của do Q>0 và Q<0 gây ra tại một điểm có những đặc điểm gì ? GV: được xác định bằng qui tắc hình bình hành. GV: Yêu cầu học sinh đọc mục 3 trong SGK và trả lời câu hỏi: Đường sức là gì ? Điểm kết thúc và bắt đầu của các đường sức ở hình 3.6 và 3.7 ? Chiều của đường sức được xác định như thế nào ? GV: Dựa vào hình vẽ, cho biết điện trường đều được tạo ra bằng cách nào ? GV: Đường sức điện của điện trường đều có đặc điểm gì ? „ Củng cố: 1. Điện trường có tác dụng gì ? 2. Đặc điểm của điện trường do một điện tích điểm Q gây ra tại một điểm ? 3. Trả lời các câu hỏi trắc nghiệm trong SGK. … Dặn dò: Làm các bài tập 11, 12, 13.Ngày soạn: 29 tháng 8 năm 2010 Tiết 6. Bài 4:  Mục tiêu: 1. Kiến thức: _ Trình bày được công thức tính công của lực điện trong sự di chuyển của một điện tích trong điện trường đều. _ Nêu được đặc điểm của công của lực điện. _ Nêu được mối liên hệ giữa công của lực điện và thế năng của điện tích trong điện trường. _ Nêu được thế năng của điện tích thử q trong điện trường luôn tỉ lệ thuận với q. 2. Kỹ năng: Giải bài toán tính công của lực điện trường và thế năng điện trường. ‚ Chuẩn bị: _ Học sinh: Ôn lại kiến thức tính công của trọng lực. _ Hình vẽ 4.1; 4.2 phóng to SGK. ƒ Kiểm tra: Điện trường là gì ? Tác dụng của điện trường là gì ? Đại lượng nào đặc trưng cho tác dụng mạnh hay yếu của điện trường ? Biểu thức, đơn vị của đại lượng đó. Điện trường của một điện tích điểm Q gây ra tại một điểm được xác định như thế nào ? Điện trường đều là gì ? „ Nội dung: NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY TRÒ  Công của lực điện trường: 1. Đặc điểm của lực điện tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường đều: _ q > 0. _ . _ Phương song song các đường sức. _ Chiều: từ bản dương sang bản âm. _ Độ lớn: F=qE. 2. Công của lực điện trong điện trường: _ Khi q di chuyển theo đường thẳng: A=qEd _ Khi q di chuyển theo đường gấp khúc: A=qEd * Kết luận: _ Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều là: A= qEd. _ Công này không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi; chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối. 3. Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kỳ: ‚ Thế năng của một điện tích trong điện trường: 1. Khái niệm về thế năng của một điện tích trong điện trường: Là khả năng sinh công của điện trường. A= qEd= WM WM= AM 2. Sự phụ thuộc của thế năng WM vào điện tích q: WM = AM= qVM VM: là hệ số tỉ lệ. VM phụ thuộc vào M và không phụ thuộc vào q. 3. Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường: AMN= WM - WN GV: Dựa vào hình vẽ, trả lời câu hỏi: Điện trường giữa 2 bản có đặc điểm gì ? Vectơ cường độ điện trường có đặc điểm gì ? Nếu điện tích q>0 đặt trong điện trường đều, thì lực điện có đặc điểm gì ? GV: Dựa vào hình vẽ, hướng dẫn học sinh tính công của lực điện khi q di chuyển từ M đến N theo các đường khác nhau ( đường thẳng, đường cong, đường gấp khúc,…). Từ đó nhận xét kết quả tính được. GV: Từ kết quả thu được, ta có kết luận gì về công của lực điện khi các điện tích di chuyển theo các đường có quỹ đạo khác nhau ? Công này phụ thuộc vào yếu tố nào ? GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1. GV: Yêu cầu học sinh đọc mục 3 trong SGK và trả lời câu hỏi C2. GV: Yêu cầu học sinh nhắc lại đặc điểm của thế năng trọng lực ? GV: WM là thế năng có số đo bằng công của lực điện làm cho q di chuyển từ M đến một điểm ở vô cực ( ở vô cực lực điện hết khả năng sinh công ). GV: Tại sao ở vô cực lực điện hết khả năng sinh công ? GV: Dựa vào biểu thức tính công, cho biết công A liên hệ như thế nào với q ? GV: Giữa lực điện F và điện tích q liên hệ như thế nào ? Từ các kết quả trên, suy ra mối liên hệ giữa WM với q ? GV: Xét 2 điểm M, N và một điểm ở vô cực; yêu cầu học sinh tính công trên đoạn đường MN ? GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C3 ? … Củng cố: Đặc điểm của công của lực điện trong điện trường đều có đặc điểm gì ? Thế năng của điện tích q trong một điện trường phụ thuộc vào q như thế nào ? Trả lời các câu hỏi trắc nghiệm trong SGK. † Dặn dò: Làm các Bài tập 4, 5, 6, 7, 8. Xem trước bài Điện thế, hiệu điện thế. Ngày soạn: 29 tháng 8 năm 2010 Tiết 7. Bài 5:  Mục tiêu: 1. Kiến thức: _ Nêu được định nghĩa và viết được công thức tính điện thế tại một điểm trong điện trường. _ Nêu được định nghĩa hiệu điện thế và viết được công thức liên hệ giữa hiệu điện thế và công của lực điện và cường độ điện trường. 2. Kỹ năng: Giải được một số bài tập đơn giản về điện thế và hiệu điện thế. ‚ Kiểm tra: Biểu thức tính công của lực điện khi một điện tích di chuyển trong một điện trường đều. Công này có đặc điểm gì ? Công thức tính thế năng của một điện tích trong điện trường đều. Thế năng này phụ thuộc vào q như thế nào ? „ Nội dung: NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY_TRÒ  Điện thế: 1. Khái niệm: : điện thế tại M. Điện thế đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích q. 2. Định nghĩa: Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q. 3. Đơn vị: Đơn vị điện thế là Vôn ( V ). 4. Đặc điểm của điện thế: _ Điện thế là đại lượng vô hướng. _ Vì q > 0 nên: * * * Điện thế đất và điện thế ở vô cực thường được chọn làm mốc ( bằng 0 ). ‚ Hiệu điện thế: Khái niệm: Định nghĩa: Hiệu điện thế giữa 2 điểm M, N trong điện trường ……………….. Đơn vị hiệu điện thế là V. 3. Đo hiệu điện thế: Dùng tĩnh điện kế. 4.Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường: GV: Thế năng của một điện tích trong điện trường đều được tính như thế nào ? GV: Thành phần VM có đặc điểm gì ? GV: Tại điểm M trong điện trường có năng lượng không ? Năng lượng này là dạng năng lượng nào ? GV: Nhắc lại đơn vị của A và q trong công thức điiện thế ? GV: Yêu cầu học sinh tính công trên đoạn MN của lực điện khi q di chuyển từ M đến N đến vô cực như hình vẽ sau: . . . M N GV: Nếu ta chia 2 vế của biểu thức tính công nói trên cho q thì ta được kết quả là gì ? GV: Khi đó ta có hiệu VM- VN gọi là hiệu điện thế giữa 2 điểm M, N trong điện trường. Ký hiệu là UMN. GV: Yêu cầu học sinh đọc SGK. GV: Xét điện tích q dịch chuyển trên đoạn đường MN trong điện trường đều dọc theo đường sức, tính công của lực điện và hiệu điện thế ? … Củng cố: Điện thế đặc trưng cho điện trường về mặt nào ? Hiệu điện thế đặc trưng cho điện trường về mặt nào ? Trả lời các câu hỏi trắc nghiệm trong SGK. † Dặn dò: Làm các bài tập 5, 6, 7, 8, 9.Ngày soạn: 29 tháng 8 năm 2010. Tiết 8.  Mục tiêu: _ Củng cố kiến thức đã học. _ Rèn luyện kỹ năng tính toán: số mũ, đổi đơn vị về hệ đơn vị SI. ‚ Kiểm tra: Điện trường là gì ? Tác dụng của điện trường Là gì ? Công thức tính điện trường của một điện tích điểm ? Biểu thức tính công của lực điện trường ? Biểu thức tính hiệu điện thế giữa 2 điểm bất kỳ trong điện trường ? ƒ Nội dung: NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY TRÒ Trang 21: Bài 11: Bài 12: Tìm C sao cho Trang 25: Bài 7: Tính Trang 29: Bài 8: Tìm VM cách bản âm 0,6 cm. GV: Hướng dẫn học sinh dựa vào công thức tính cường độ điện trường của điện tích điểm. GV: Lưu ý học sinh đổi đơn vị của r. GV: Hướng dẫn học sinh. GV: Yêu cầu học sinh nhắc lại công thức định lý động năng ? GV: Khi thì động năng lúc đầu bằng bao nhiêu ? GV: Khi thì Suy ra Khi thì và ( vì điện trường đều ). Ngày soạn: 05 tháng 9 năm 2010 Tiết 9. Bài 6:  Mục tiêu: 1. Kiến thức: _ Trả lời được câu hỏi “ tụ điện là gì ?” và nhận biết được một số loại tụ điện. _ Phát biểu được định nghĩa điện dung của tụ điện. _ Nêu được năng lượng của tụ điên. 2. Kỹ năng: Giải được một số bài tập đơn giản về tụ điện. ‚ Chuẩn bị: Một số loại tụ điện. ƒ Nội dung: NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY TRÒ  Tụ điện: 1. Tụ điện là gì ? Tụ điện là………………………… Tụ điện dùng để dự trữ điện tích. 2. Cách tích điện cho tụ điện: ‚ Điện dung của tụ điện: 1. Định nghĩa: Là dại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện………………………. Đơn vị điện dung: _ Đơn vị điện dung là Fara: F _ Các ước số của Fara: Các loại tụ điện: Năng lượng điện trường tụ điện: GV: Yêu cầu học sinh đọc mục 1 trong SGK và trả lời câu hỏi: Tụ điện là gì ? Cấu tạo của tụ điện ? Cách tích điện cho tụ điện ? Tụ điện dùng để làm gì ? GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1. GV: Các tụ điện khác nhau có khả năng tích điện khác nhau ở cùng một hiệu điện thế. GV: Để đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện, người ta đưa ra khái niệm điện dung của tụ điện. Điện dung ký hiệu là C. GV: Yêu cầu học sinh đọc mục các loại tụ điện trong SGK và trình bày trước lớp về các loại tụ điện. GV: Điện trường thực hiện công để đưa các điện tích đến các bản, như vậy điện trường có năng lượng gọi là năng lượng điện trường. „ Củng cố: Tụ điện là gì ? Tụ điện dùng để làm gì ? Ta tích điện cho tụ điện bằng cách nào ? Điện dung của tụ điện là gì ? Trả lời các câu hỏi trắc nghiệm trong SGK. … Dặn dò: Làm bài tập trong SGK. Ngày soạn: 29 tháng 8 năm 2010. Tiết 10.  Mục tiêu: _ Củng cố kiến thức đã học về các đại lượng của 1 tụ điện: Q, C, U. _ Rèn luyện kỹ năng tính toán: số mũ, đổi đơn vị về hệ đơn vị SI. ‚ Kiểm tra: Tụ điện là gì ? Tụ điện dùng để làm gì ? Điện dung của tụ điện đặc trưng cho cái gì ? Biểu thức tính. ƒ Nội dung: NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY TRÒ Trang 33: Bài 7: Tính Q: Tính Qmax: Bài 8*: U= 60 V. Ngắt tụ ra khỏi nguồn. Tính Q: Tính công A khi tụ phóng điện tích = 0,001q= q.10-3 C. c. Khi . Tính A’: GV: Yêu cầu học nhắc lại công thức tính điện tích của tụ điện ? GV: Ứng với hiệu điện thế nào thì điện tích của tụ điện có giá trị cực đại ? GV: Tương tự bài 7. GV: Do rất nhỏ nên điện tích, và do đó hiệu điện thế giữa 2 bản tụ hầu như không đổi.