遼寧省大連市高中物理 第1章 靜電場 1.1 電荷及其守恒定律課件 新人教版選修3-1.ppt

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1、自然界中存在兩種電荷:用絲綢摩擦的玻璃棒帶正電荷，用毛皮摩擦的橡膠棒帶負電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，根據(jù)電荷的這種特點制成了驗電器。,當(dāng)有帶電的導(dǎo)體接觸驗電器小球時，驗電器內(nèi)部的金屬箔有一定的張角。,知識回顧,驗電器,導(dǎo)入新課,為什么梳子能把小紙屑吸引起來呢？,為什么她的頭發(fā)會立起來呢？,油罐車的尾部有一條鐵鏈,為什么？,第一章靜電場,1.1電荷及其守恒定律,教學(xué)目標,1.知識與能力,知道自然界存在兩種電荷，正電荷和負電荷，知道同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，并能由此解釋生活中的一些物理現(xiàn)象。理解元電荷的概念，并知道電荷量只能是一系列不連續(xù)的整數(shù)值。記住元電荷的值和電子質(zhì)量，

2、會計算電子的比荷。,2.過程與方法,通過實踐摩擦起電的過程了解使物體帶電的方法和從微觀角度解釋帶電的本質(zhì)。通過靜電感應(yīng)實驗學(xué)會分析電荷的變化情況。,3.情感態(tài)度與價值觀,理解并掌握電荷守恒定律，并會用電荷守恒定律解釋近代微觀原子領(lǐng)域的一些實驗現(xiàn)象。,教學(xué)重難點,教學(xué)重點：,教學(xué)難點：,摩擦起電現(xiàn)象的分析感應(yīng)起電現(xiàn)象的分析電荷守恒定律,原子結(jié)構(gòu),一、電荷,二、電荷守恒定律,三、元電荷,內(nèi)容解析,1、原子結(jié)構(gòu),一、電荷,原子核內(nèi)部的質(zhì)子和中子被核力緊密地束縛在一起。核力來源于強相互作用，所以原子核的結(jié)構(gòu)一般是很穩(wěn)定的。核外電子靠質(zhì)子的吸引力維系在原子核附近。,不同物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)不同，原子中電子的多

3、少和運動狀況也不相同。,質(zhì)子、中子數(shù)目不同,電子運動軌道不同,核外電子繞原子核高速運動,離原子核較遠的電子受到的束縛力較小，容易受到外界的作用而脫離原子。當(dāng)兩個物體摩擦?xí)r，一些束縛的不緊的電子往往從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，于是，原來電中性的物體由于得到電子而帶負電，失去電子的物體帶正電。這就是摩擦起電。摩擦起電并不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開，并使電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。,2、摩擦起電,用絲綢摩擦的玻璃棒帶正電,用毛皮摩擦的橡膠棒帶負電,常見的摩擦起電現(xiàn)象：,金屬中離原子核最遠的電子往往會脫離原子核的束縛在金屬中自由活動，這種電子叫自由電子。失去這種電子的原子變成離子，它

4、們在金屬內(nèi)部排列起來，每個正離子都在自己的平衡位置上振動而不移動，只有自由電子穿梭其中，這就使金屬成為導(dǎo)體。,電子、離子對外顯電性，原子、分子對外不顯電性。,3、自由電子,在金屬導(dǎo)體中，金屬陽離子不發(fā)生移動，自由電子在外加電場的作用下，在金屬陽離子的縫隙中穿梭、碰撞，發(fā)生移動，這是金屬導(dǎo)體導(dǎo)電的根本原因。,金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu),取一對用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體A、B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在它們下面的金屬箔是閉合的。說明：A、B不帶電。,現(xiàn)在把帶正電荷的球C移近導(dǎo)體A,可以看到A、B上的金屬箔都張開了。說明：A、B帶電。,4、靜電感應(yīng),如果先把A、B分開，然后移去C，可以看到A、B上的金屬箔

5、仍然張開。說明：A、B仍然帶電。,如果再讓A、B接觸，A、B上的金屬箔全都閉合。說明：A、B不帶電。,感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開，使電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。,當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠離帶電體的一端帶同號電荷。這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。利用靜電感應(yīng)使物體帶點的過程叫感應(yīng)起電。,根據(jù)靜電感應(yīng)原理可以分析整個實驗過程：金屬箔未張開是由于開始階段導(dǎo)體不帶電；中金屬箔張開是由于靜電感應(yīng)，A側(cè)帶正電，B側(cè)帶負電；中A、B分離但電荷未發(fā)生移動，金屬箔仍然張開；中金屬箔閉合是由A、

6、B中由于感應(yīng)起電產(chǎn)生的正負電荷數(shù)量相等，等量異號電荷發(fā)生中和，使整個導(dǎo)體不顯電性。,學(xué)了靜電感應(yīng)再來回顧一下實驗:,想一想,摩擦起電：正負電荷的分開和物體間的轉(zhuǎn)移。靜電感應(yīng)：正負電荷的分開和物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移。,電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。,由此可以歸納出電荷守恒定律：,二、電荷守恒定律,近代物理學(xué)發(fā)現(xiàn)：一個高能光子可以產(chǎn)生一個正電子和一個負電子；一對正負電子可以同時湮沒，轉(zhuǎn)化為光子。,電荷守恒定律的現(xiàn)在描述是：,,但在實驗中，帶電粒子總是成對產(chǎn)生或湮沒，兩個粒子帶電數(shù)量相等但正負相反，而光子又不帶

7、電，所以電荷的代數(shù)和仍然不變。,迄今為止，科學(xué)上發(fā)現(xiàn)的最小電荷量就是電子所帶的電荷量，人們把這個最小的電荷量叫做元電荷，用表示,它的值為：在計算中常取值：,元電荷的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根（R.A.Millikan,1868-1953）測得的。,三、元電荷,,,密立根（R.A.Millikan,1868-1953）,密立根（R.A.Millikan,1868-1953）美國物理學(xué)家，最早測出電荷量的值，獲得了1923年的諾貝爾物理學(xué)獎。,定義：電荷的多少叫電荷量。,單位：庫倫（簡稱庫，用C表示）,大小：元電荷的整數(shù)倍,正負：正電荷帶正電加“+”，負電荷帶負電加“-”,質(zhì)子、金屬陽離子帶正

8、電，自由電子、非金屬陰離子帶負電。,電子的電荷量與電子的質(zhì)量之比，叫作電子的比荷，這是一個重要的物理量。,電子的電荷量:,電子的質(zhì)量：,電子的比荷：,質(zhì)子、中子、核外電子（帶正電的質(zhì)子數(shù)等于帶負電的核外電子數(shù)）,課堂小結(jié),一、電荷,原子結(jié)構(gòu)：,當(dāng)兩個物體摩擦?xí)r，一些束縛的不緊的電子往往從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，于是，原來電中性的物體由于得到電子而帶負電，失去電子的物體帶正電。摩擦起電實現(xiàn)了電荷的分開和在物體間的轉(zhuǎn)移。,摩擦起電：,金屬中離原子核最遠的電子往往會脫離原子核的束縛在金屬中自由活動，這種電子叫自由電子。（金屬導(dǎo)電的根本原因是自由電子的移動。）,自由電子：,當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由

9、于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠離帶電體的一端帶同號電荷。這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。（靜電感應(yīng)實現(xiàn)電荷的分開和在物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移。）,靜電感應(yīng)：,二、電荷守恒定律,電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。,三、元電荷,人們把最小的電荷量叫做元電荷，（等于電子的電荷量）。其為：。在計算中常?。?。電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍。,1.手拿不帶電的金屬棒靠近帶正電的驗電器，那么驗電器金屬箔張開的角度（）A.因為金屬棒本來不帶電所以張角不變；B.因為金屬棒即使有

10、感應(yīng)電荷也要通過人體導(dǎo)入地球上，所以張角不變；C.因為金屬棒上感應(yīng)電荷是等量異號電荷，對驗電器的作用抵消，所以張角不變；D.略有減少，因為金屬棒感應(yīng)有負電荷。,課堂練習(xí),D,2.以下關(guān)于摩擦起電與靜電感應(yīng)現(xiàn)象的描述，說法正確的是（）,A.摩擦起電是因為電荷的轉(zhuǎn)移，感應(yīng)起電是因為產(chǎn)生電荷。B.摩擦起電是因為產(chǎn)生電荷，感應(yīng)起電是因為電荷的轉(zhuǎn)移。C.摩擦起電的兩物體必是絕緣體，而感應(yīng)起電的物體必是導(dǎo)體。D.不論是摩擦起電還是感應(yīng)起電，都是電荷的轉(zhuǎn)移。,,D,3.絕緣細線上端固定，下端掛一輕質(zhì)小球a，a的表面有鋁膜。在a的近旁有一底座絕緣球b,開始時a、b球都不帶電，如圖所示，現(xiàn)使b帶電，則（）。,A

11、.ab之間不發(fā)生相互作用；B.b將吸引a，吸引在一起不放；C.b立即把a排斥開；D.b先吸引a，接觸后又把a排斥開。,D,6.56810-19C13.1310-19C8.20410-19C16.4810-19C11.5010-19C18.0810-19C19.2110-19C26.13110-19C26.13110-19C,根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以推算元電荷的值為。,,4.電荷量的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根用實驗測得的。他在不同時刻測得單個油滴上呈現(xiàn)的電荷量，其結(jié)果（絕對值）如下：,1.64110-19C,5.把兩個小球接觸一下再分開一小段距離，發(fā)現(xiàn)兩小球相互排斥，則這兩個金屬小球原來的帶電情況可

12、能是（）,A.兩小球原來帶有等量異種電荷；B.兩小球原來帶有同種電荷；C.兩小球原來帶有不等量異種電荷；D.兩下球原來只有一個帶電；,BCD,高考鏈接,（2006年北京）使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的金屬箔張開。下列各圖表示驗電器上感應(yīng)電荷分布情況正確的是(),B,本題主要考查了兩個知識點：同種電荷相互排斥異種電荷相互吸引。靜電感應(yīng)現(xiàn)象。由可直接判斷帶電體接近驗電器時引起的張角變化;由兩個知識點亦可解決中性導(dǎo)體接近帶電體的驗電器時張角的變化。,點撥,觀察,當(dāng)驗電器接觸電荷不同時，張角一樣嗎？,1.答：在天氣干燥的季節(jié)，脫掉外衣時，由于摩擦，外衣和身體各帶了等量、異號的電荷。接著用手去摸金屬門把手時，身體放電，于是產(chǎn)生電擊的感覺。,2.答：由于A、B都是金屬導(dǎo)體，可移動的電荷是自由電子，所以，A帶上的是負電荷，這是電子又B移動到A的結(jié)果。其中，A得到的電子數(shù)為與B失去的電子數(shù)相等。,教材習(xí)題答案,3.答：圖1-4是此問題的示意圖。導(dǎo)體B中的一部分自由電子受A的正電荷吸引會聚集在B的左端，右端會因失去電子而帶正電。A對B左端的吸引力大于對右端的排斥力，A、B之間產(chǎn)生吸引力。,4.答：此現(xiàn)象并不是說明制造出了永動機，也沒有違背能量守恒定律。因為，在把A、B分開的過程中要克服A、B之間的靜電力做功。這是把機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。,