2018-2019高中物理 第1章 從富蘭克林到庫侖 1.1 從閃電談起學(xué)案 滬科版選修1-1

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1、1．1　從閃電談起 課 標(biāo) 導(dǎo) 思 1.理解摩擦起電的本質(zhì)和特點(diǎn)．(重點(diǎn)) 2．知道感應(yīng)起電現(xiàn)象． 3．理解電荷守恒定律，能用定律解釋起電現(xiàn)象．(難點(diǎn)) 4．知道閃電的本質(zhì). 一、靜電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 1．對摩擦玻璃起電的理解：電不能因摩擦而創(chuàng)生，而只是從摩擦物轉(zhuǎn)移到玻璃管，摩擦物失去的電與玻璃管獲得的電嚴(yán)格相同． 2．感應(yīng)起電：用帶電體靠近絕緣導(dǎo)體，使絕緣導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)． 二、電荷守恒規(guī)律 1．起電的實(shí)質(zhì)：物體的原子是由帶負(fù)電的電子和帶正電的原子核組成．兩個物體相互摩擦?xí)r，一個物體中的電子會轉(zhuǎn)移到另一個物體上去，該物體呈現(xiàn)正電，另一物體呈現(xiàn)負(fù)電．所以，帶電

2、是由于電子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的． 2．電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消失，它只能 從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，電荷的總量保持不變． 三、推動電學(xué)研究的科技發(fā)明 1．摩擦起電機(jī) 大約在1650年，德國的蓋里克發(fā)明了第一臺能產(chǎn)生大量電荷的摩擦起電機(jī)． 2．萊頓瓶 在1745年至1746年，物理學(xué)家克萊斯特和荷蘭萊頓大學(xué)的穆欣布羅克同時發(fā)明了一種貯存電的裝置——萊頓瓶． 摩擦起電機(jī)和萊頓瓶的發(fā)明，解決了如何獲得大量電荷和有效地貯存電荷的難題，為進(jìn)一步研究電現(xiàn)象提供了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)手段． 四、尖端放電 電荷在導(dǎo)體表面的分布一般是不均勻的，越是尖突的部分

3、，電荷密度越大，也越容易放電，這稱為尖端放電． 五、富蘭克林統(tǒng)一天電與地電 1752年美國科學(xué)家富蘭克林做了一次風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，證明摩擦起電所獲電的性質(zhì)和天空中的閃電是同樣的． 一、使物體帶電的三種方式 1．摩擦起電 (1)用摩擦的方法使物體帶電：兩個不同種的物體相互摩擦，其中一個物體失去電子而帶正電，另一個物體獲得電子而帶等量的負(fù)電． (2)摩擦起電的原因：不同物質(zhì)組成的物體，由于原子核對核外電子的束縛能力不同，在摩擦過程中由于摩擦力做功，對核外電子的束縛能力弱的原子失去電子而帶正電，對核外電子的束縛能力強(qiáng)的原子獲得電子而帶負(fù)電，且兩個物體帶等量的正、負(fù)電荷． (3)摩擦起電

4、的本質(zhì)：一個物體失去電子帶正電，另一個物體得到這些電子而帶負(fù)電．即摩擦起電是物體間電荷的轉(zhuǎn)移引起的． 2．感應(yīng)起電 (1)用帶電的物體靠近沒有帶電的物體，也能使沒有帶電的物體帶電．例如，將一個帶電的物體靠近一個原來沒有帶電的金屬導(dǎo)體，金屬內(nèi)部的自由電子就會發(fā)生移動，從而在導(dǎo)體表面出現(xiàn)“感應(yīng)電荷”． (2)感應(yīng)起電時，原來不帶電的導(dǎo)體的兩端同時感應(yīng)出等量的異種電荷，且靠近帶電體一端感應(yīng)出的電荷與帶電體帶的電荷是異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體一端感應(yīng)出的電荷與帶電體帶的電荷是同種電荷． (3)感應(yīng)起電的本質(zhì)：感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正、負(fù)電荷分開，使電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，即

5、物體中發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移． 【特別提醒】　1.感應(yīng)起電和摩擦起電的不同是前者沒有接觸而只是靠近，后者必須直接接觸. 2.感應(yīng)起電過程只是導(dǎo)體內(nèi)部的電荷重新分布使導(dǎo)體兩端顯出不同電性，而實(shí)質(zhì)上導(dǎo)體仍不帶電，導(dǎo)體上正負(fù)電荷的數(shù)目仍然相等. 3．接觸起電 (1)用一個不帶電的物體去接觸另一個帶電的物體，帶電物體的凈電荷的一部分就會轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上，使原來不帶電的物體帶電． (2)兩個完全相同的導(dǎo)體球發(fā)生接觸時，同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分；兩個導(dǎo)體球分離后，各帶等量的同種電荷(恰好中和時，兩導(dǎo)體球都不帶電)． (3)接觸帶電的本質(zhì)：兩個物體之間發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移．

6、【深化探究】　感應(yīng)起電能使物體帶電，你認(rèn)為對使用的物體應(yīng)有怎樣的要求？這種方式能使絕緣體帶電嗎？ 提示：感應(yīng)起電中要使物體帶電，物體內(nèi)的電荷必須能自由移動，在帶電體的作用下，電荷向兩端集聚，因此，物體應(yīng)是導(dǎo)體.而絕緣體內(nèi)部沒有可以自由移動的電荷，所以不能用感應(yīng)的方法起電，一般可以用接觸或摩擦的方式使其帶電. 二、電荷守恒定律的理解 “起電”并不是創(chuàng)造電荷，只是電荷在不同物體或物體不同部分間的轉(zhuǎn)移．當(dāng)一個物體得到電荷時，其他物體失去電荷；它所得到的電荷就是其它物體失去的電荷．任何孤立系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變．在一個系統(tǒng)的內(nèi)部，電荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，但是在這個過程中系統(tǒng)的總的電荷

7、是不改變的．這就是電荷守恒定律． 一、認(rèn)識靜電現(xiàn)象 　(多選)原來甲、乙、丙三個完全相同的物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，最后，得知甲物體帶正電1.6×10－15 C，丙物體帶電8×10－16 C．則對于最后乙、丙兩物體的帶電情況下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：17592000】 A．乙物體一定帶有負(fù)電荷8×10－16 C B．乙物體可能帶有負(fù)電荷2.4×10－15 C C．丙物體一定帶有正電荷8×10－16 C D．丙物體一定帶有負(fù)電荷8×10－16 C 【導(dǎo)析】　(1)相互摩擦后兩物體帶等量異種電荷． (2)完全相同的兩個物體接

8、觸后帶等量的同種電荷． 【解析】　由于甲、乙、丙原來都不帶電，即都沒有凈電荷，甲、乙摩擦導(dǎo)致甲失去電子而帶1.6×10－15 C的正電荷，乙物體得到電子而帶1.6×10－15 C的負(fù)電荷；乙物體與不帶電的丙物體相接觸，從而使一部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負(fù)電荷，由電荷守恒可知乙最終所帶負(fù)電荷為1.6×10－15 C－8×10－16 C＝8×10－16 C，故A、D正確． 【答案】　AD (1)摩擦起電和接觸起電均滿足電荷守恒定律. (2)只有完全相同的導(dǎo)體球接觸后等分總電量. 1．用毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近一個塑料小球時(　　) A．若塑料小球被硬

9、橡膠棒吸引，說明塑料小球必定帶正電 B．若塑料小球被硬橡膠棒吸引，說明塑料小球必定帶負(fù)電 C．若塑料小球被硬橡膠棒排斥，說明塑料小球必定帶正電 D．若塑料小球被硬橡膠棒排斥，說明塑料小球必定帶負(fù)電 【解析】　用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負(fù)電荷，塑料小球被吸引時，塑料小球可能不帶電(帶電體能吸引輕小物體)，也可能帶正電，但塑料小球如果被排斥，則小球必定帶電，且與橡膠棒帶同種電荷． 【答案】　D 二、感應(yīng)起電 　(多選)如圖1-1-1所示，將帶電棒移近兩個不帶電的導(dǎo)體球，兩個導(dǎo)體球開始時互相接觸且對地絕緣，下述幾種方法中能使兩球都帶電的是(　　) 圖1-1-1 A．先把兩球分開，

10、再移走棒 B．先移走棒，再把兩球分開 C．先將棒接觸一下其中的一球，再把兩球分開 D．棒的帶電量不變，兩導(dǎo)體球不能帶電 【導(dǎo)析】　理解感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是不帶電的導(dǎo)體在帶電體電荷的作用下，電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，從而使導(dǎo)體兩端帶上等量的異種電荷． 【解析】　帶電棒靠近兩導(dǎo)體球時，會在甲球感應(yīng)出異種電荷，乙球聚集同種電荷．此時若先分開甲、乙，再拿走棒，甲帶與帶電棒電性相反的電荷，乙?guī)c之相同的電荷；若先移走帶電棒，甲、乙兩球?qū)⒊孰娭行?，再分開甲、乙兩球，兩球都不帶電，故選項(xiàng)A對，選項(xiàng)B錯．將帶電棒與兩球接觸，帶電棒上的電荷將轉(zhuǎn)移到兩球上，分開后兩球帶與帶電棒同種性質(zhì)的電荷，故選項(xiàng)

11、C對． 【答案】　AC 感應(yīng)起電注意的問題 分析此類問題時，一定注意將導(dǎo)體分開和移走帶電體的先后順序，二者是不同的． 2.如圖1-1-2所示，放在絕緣支架上帶正電的導(dǎo)體球A，靠近放在絕緣支架上不帶電的導(dǎo)體B，導(dǎo)體B用導(dǎo)線經(jīng)開關(guān)接地，現(xiàn)把S先合上再斷開，再移走A，則導(dǎo)體B(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：17592001】 圖1-1-2 A．不帶電　　　　　 B．帶正電 C．帶負(fù)電 D．不能確定 【解析】　導(dǎo)體B和地相連，構(gòu)成一個大導(dǎo)體，離A較近的a端帶負(fù)電，地球離A較遠(yuǎn)帶正電，斷開S再移走A，則導(dǎo)體B帶負(fù)電． 【答案】　C 1．(多選)下列說法正確的是(　　)

12、 A．不帶電的導(dǎo)體靠近一個帶電體，導(dǎo)體兩端就會帶等量異號電荷 B．不帶電的物體上，既沒有正電荷也沒有負(fù)電荷 C．摩擦起電的過程中一個物體失去電子，另一個物體得到電子 D．玻璃棒與任何物體摩擦后均會帶上正電荷 【解析】　根據(jù)靜電感應(yīng)的規(guī)律可知，A項(xiàng)正確；由物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)可以否定B選項(xiàng)；起電的過程就是得失電子的過程，C對；玻璃棒與絲綢摩擦，玻璃棒帶正電，與其他物體摩擦就不一定了，D錯． 【答案】　AC 2．(多選)關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)，下列說法正確的是(　　) A．摩擦起電現(xiàn)象說明了機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，也說明通過做功可以創(chuàng)造電荷 B．摩擦起電說明電荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一

13、個物體 C．感應(yīng)起電說明電荷可以從物體的一個部分轉(zhuǎn)移到物體的另一個部分 D．感應(yīng)起電說明電荷從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上去了 【解析】　摩擦起電的實(shí)質(zhì)：兩物體互相摩擦?xí)r，束縛不緊的電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上．感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)：帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷之間的相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使靠近導(dǎo)體一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離的另一端帶同種電荷，即電荷在物體不同部分之間的轉(zhuǎn)移．根據(jù)電荷守恒定律，電荷不能被創(chuàng)生．選項(xiàng)B、C正確． 【答案】　BC 3．如圖1-1-3所示，當(dāng)將帶正電的球C移近不帶電的枕形金屬導(dǎo)體，枕形導(dǎo)體上電荷的移動情況是(　　) 圖1-1-3

14、 A．枕形金屬導(dǎo)體上的正電荷向B端移動，負(fù)電荷不移動 B．枕形金屬導(dǎo)體中的帶負(fù)電的電子向A端移動，正電荷不移動 C．枕形金屬導(dǎo)體中的正負(fù)電荷同時分別向B端和A端移動 D．枕形金屬導(dǎo)體中的正負(fù)電荷同時分別向A端和B端移動 【解析】　導(dǎo)體內(nèi)能夠移動的是自由電子，C帶正電，導(dǎo)體中自由電子向A端移動，正電荷不移動． 【答案】　B 4．如圖1-1-4所示，原來不帶電的金屬導(dǎo)體MN，在其兩端下面都懸掛著金屬驗(yàn)電箔；若使帶負(fù)電的金屬球A靠近導(dǎo)體的M端，可能看到的現(xiàn)象是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：17592002】 圖1-1-4 A．只有M端驗(yàn)電箔張開，且M端帶正電 B．只有N端驗(yàn)電箔張開

15、，且N端帶負(fù)電 C．兩端的驗(yàn)電箔都張開，且左端帶負(fù)電，右端帶正電 D．兩端的驗(yàn)電箔都張開，且兩端都帶正電或負(fù)電 【解析】　由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體MN兩端分別感應(yīng)出等量的異種電荷，靠近帶電體的M端帶上正電，遠(yuǎn)離帶電體的N端帶上負(fù)電，兩端的金屬驗(yàn)電箔都會張開． 【答案】　C 5.絕緣細(xì)線上端固定，下端懸掛一個輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的近旁有一絕緣金屬球b，開始時，a、b都不帶電，如圖1-1-5所示．現(xiàn)使a、b分別帶不等量的正、負(fù)電荷，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：17592003】 圖1-1-5 A．b將吸引a，吸引后不放開 B．b先吸引a，接觸后a、b迅速分開 C．a(chǎn)、b之間不發(fā)生相互作用 D．b立即把a(bǔ)排斥開 【解析】　因a帶正電，b帶負(fù)電，且a、b所帶電荷不等量，由異種電荷相互吸引，輕質(zhì)小球a將向b靠攏并與b接觸；當(dāng)小球a與b接觸后，兩球所帶的電荷先中和，然后再進(jìn)行重新分配，結(jié)果兩球帶同種電荷(正電或負(fù)電)，因此兩球?qū)懦忾_． 【答案】　B 7