网络构建与核心素养科学思维——模型建构能力的培养点电荷模型1.建模背景：抓住主要矛盾，突出主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，来简化研究的问题，是物理学中常用的研究方法。如果两个带电体相距很远，它们之间的距离比它们每一个的线度大得多，其体积、形状、电荷分布对研究的问题影响很小甚至没有影响，这时可以忽略它的形状和大小，近似地认为每一个带电体的电荷都集中在一个点上可将带电体看作点电荷。2.模型特点：没有大小和形状，且具有电荷量的理想化模型，类似于力学中的质点。[针对训练1]如图所示，半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为＋Q的电荷，另一电荷量为＋q的点电荷放在球心处，由于对称性，点电荷受力为零。现在球壳上挖去半径为r(r≪R)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受静电力的大小为多少？方向如何？(已知静电力常量为k)解析由于球壳上均匀带电，原来每条直径两端相等的一小块面积上的电荷对球心处点电荷＋q的库仑力相互平衡。当在球壳上挖去半径为r的小圆孔后，因为是绝缘球壳，其余部分的电荷分布不改变，所以其他直径两端的电荷对球心处点电荷＋q的作用力仍相互平衡，剩下的就是与小圆孔相对的半径也为r的一小块圆面上的电荷对它的作用力。又因为r≪R，所以这一带电小圆面可看成点电荷，库仑定律适用。小块圆面上的电荷量为q′＝Q＝Q根据库仑定律，它对球心处的点电荷＋q的库仑力大小F＝＝k＝其方向由球心指向小圆孔中心。答案见解析[针对训练2](多选)下列说法正确的是()A.电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B.均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷C.带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D.带电的金属球一定不能视为点电荷解析带电体能否视为点电荷，决定于其大小、形状及电荷量分布对所研究问题的影响是否可以忽略不计。同一个带电体可能在有的问题里面可视为点电荷，但在其他问题里面则不可以，故选项A、D错误，C正确；均匀带电的绝缘球体带电荷量的分布不受其他带电体的影响，可等效为一个带等量电荷、位于球心的点电荷，故选项B正确。答案BC科学态度与责任——静电在生活、科技中的应用及危害一、静电的危害静电不能像电线中的电荷那样定向移动，所以被称之为静电荷，简称静电。生活中常见的静电对人体基本无害，但有些静电也有危害。例如，飞机机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电，如果不采取措施，将会严重干扰飞机无线电设备正常工作；此外在煤矿里，静电会引起瓦斯爆炸等。二、静电的应用静电应用是指利用静电感应、高压静电场的气体放电等效应和原理，实现多种加工工艺和加工设备。在电力、机械、轻工、纺织、航空航天以及高技术领域有着广泛的应用。静电除尘和分选，静电除尘是利用静电场的作用来除尘的。1.静电喷涂、静电纺纱、静电植绒、静电复印、静电制版等。如静电消除棒。2.在高技术领域的应用静电在高技术领域也得到一些应用，主要有：①静电火箭发动机②静电轴承。③静电陀螺仪，又称电浮陀螺，是陀螺传感器的一种。④静电透镜，是电子透镜中的一种。[针对训练3]电视机的荧光屏表面经常有许多灰尘，主要的原因是()A.灰尘的自然堆积B.玻璃具有较强的吸附灰尘的能力C.电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘D.电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘答案D[针对训练4]下列关于电在生活中的应用说法正确的是()解析A.大厦顶部的避雷针用来将雷电导向大地，所以用导体制成，故A错误；B.油罐车尾部拖着一条铁链可以将静电导入大地，故B正确；C.保险丝用电阻大熔点低的材料制成，这样才能保证在电流过大时及时熔断，对电路起保护作用，故C错误；D.电炉子是利用电流的热效应工作，不是利用电流的磁效应，故D错误。答案B
