高中物理選修3-1第一章第一節(jié)

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第一章 靜電場(chǎng) 1.1 電荷及其守恒定律 導(dǎo)學(xué)案 【教學(xué)目標(biāo)】 （一）知識(shí)與技能 1．知道兩種電荷及其相互作用．知道電量的概念． 2．知道摩擦起電，知道摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負(fù)電荷分開． 3．知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象，知道靜電感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷分開． 4．知道電荷守恒定律． 5．知道什么是元電荷． （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 【自主預(yù)習(xí)】 1．自然界中存在兩種電荷，即 電荷和 電荷． 2．原子核的正電荷數(shù)量與核外電子的負(fù)電荷的數(shù)量一樣多，所以整個(gè)原子對(duì) 表現(xiàn)為電中性． 3．不同物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)不同，核外電子的多少和運(yùn)動(dòng)情況也不同。在金屬中離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動(dòng)，這種電子叫做自由電子。失去這種電子的原子便成為帶正電的離子，離子都在自己的平衡位置上振動(dòng)而不移動(dòng)，只有自由電子穿梭其中。所以金屬導(dǎo)電時(shí)只有 在移動(dòng)． 4．物體的帶電方式：（1）摩擦起電：兩個(gè)不同的物體相互摩擦，失去電子的帶 電，獲得電子的帶 電．（2）感應(yīng)起電：導(dǎo)體接近（不接觸）帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體一端帶上與帶電體相 的電荷，而另一端帶上與帶電體相 的電荷． 5．電荷守恒定律：電荷既不能 ，也不會(huì) ，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷量的總量保持不變． 6．電子和質(zhì)子帶有等量的異種電荷，電荷量e＝ C．實(shí)驗(yàn)指出，所有帶電體的電荷量都是電荷量e的 ．所以，電荷量e稱為 ．電荷量e的數(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家 測(cè)得的。 7．下列敘述正確的是（ ） A．摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過(guò)程 B．帶等量異種電荷的兩個(gè)導(dǎo)體接觸后電荷會(huì)消失，這種現(xiàn)象叫電荷的湮沒(méi) C．接觸起電是電荷轉(zhuǎn)移的過(guò)程 D．玻璃棒無(wú)論和什么物體摩擦都會(huì)帶正電 8．關(guān)于元電荷的理解，下列說(shuō)法正確的是 （ ） A．元電荷就是電子 B．元電荷是表示跟電子所帶電量數(shù)值相等的電量 C．元電荷就是質(zhì)子 D．物體所帶的電量只能是元電荷的整數(shù)倍 【互動(dòng)交流】 思考問(wèn)題 1、初中學(xué)過(guò)自然界有幾種電荷，兩種電荷是怎樣定義的？它們間的相互作用如何？電荷的多少用什么表示？ 2、電荷的基本性質(zhì)是什么呢？ 一．電荷 1.電荷的種類：自然界中有 種電荷 ①.用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒上所帶的電荷，叫 電荷；②.用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒上所帶的電荷，叫 電荷。 2.電荷間相互作用的規(guī)律： 同種電荷相互 ， 異種電荷相互 。 二．使物體帶電的三種方法 問(wèn)題一： 思考a：一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)是否存在電荷？物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的？ 思考b：什么是摩擦起電，為什么摩擦能夠使物體帶電呢？實(shí)質(zhì)是什么呢？ （1）原子的核式結(jié)構(gòu)及摩擦起電的微觀解釋（原子：包括原子核（質(zhì)子和中子）和核外電子。） （2）摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同． 實(shí)質(zhì)：______________； 結(jié)果：兩個(gè)相互摩擦的物體帶上了______________電荷． 1. 摩擦起電 實(shí)質(zhì)：摩擦起電實(shí)質(zhì)是電子從一個(gè)物體 到另一個(gè)物體上。得到電子，帶 ；失去電子，帶 例1．毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因?yàn)椋? ） A．毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上了 B．毛皮上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上了 C．橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到了毛皮上了 D．橡膠棒上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到毛皮上了 問(wèn)題二： 思考a：接觸帶電的實(shí)質(zhì)是什么呢？ 思考b：兩個(gè)完全相同的帶電導(dǎo)體,接觸后再分開,二者所帶電量怎樣分配呢？ 電中和現(xiàn)象及電荷均分原理： a.兩個(gè)帶 電荷的物體相互接觸后都不顯電性，這種現(xiàn)象叫做電中和現(xiàn)象。 b.兩個(gè)相同的帶電金屬導(dǎo)體接觸后，電荷要重新 分配，這種現(xiàn)象叫做電荷均分原理。 2. 接觸帶電 實(shí)質(zhì)：自由電子在 的轉(zhuǎn)移。 例2. 兩個(gè)完全相同的金屬球，一個(gè)帶+610-8C的電量，另一個(gè)帶－210-8C的電量。把兩球接觸后再分開，兩球分別帶電多少？ 問(wèn)題三： （1）思考a：金屬為什么能夠成為導(dǎo)體？ （2）【演示】 思考a：把帶正電荷的球C移近導(dǎo)體A，箔片有什么變化，現(xiàn)象說(shuō)明了什么呢？然后又移走C呢？ 思考b：如果先把A和B分開，然后移開C，箔片什么變化，這種現(xiàn)象又說(shuō)明什么呢？ 思考c：在上一步的基礎(chǔ)上，再讓A和B接觸，又會(huì)看到什么現(xiàn)象呢？這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了什么呢？ （3）什么是靜電感應(yīng)和感應(yīng)起電？感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)什么呢？ 3. 感應(yīng)起電 ⑴靜電感應(yīng)：當(dāng)一個(gè)帶電體 導(dǎo)體時(shí)，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應(yīng)。 ⑵感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過(guò)程。 實(shí)質(zhì)：自由電子從 物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。 規(guī)律：近端感應(yīng) 種電荷，遠(yuǎn)端感應(yīng) 種電荷。 靜電感應(yīng)的原因？ 分析物質(zhì)的微觀分子結(jié)構(gòu)，分析起電的本質(zhì)原因：把帶電的球C移近金屬導(dǎo)體A和B時(shí)，由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，使導(dǎo)體上的自由電子被吸引過(guò)來(lái)，因此導(dǎo)體A和B帶上了等量的異種電荷．感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負(fù)電荷分開，是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。 例3. 如圖所示，將用絕緣支柱支持的不帶電金屬導(dǎo)體A和B 接觸，再將帶負(fù)電的導(dǎo)體C移近導(dǎo)體A，然后把導(dǎo)體A、B分開，再移去C，則 ( ) A．導(dǎo)體A帶負(fù)電，B帶正電 B．導(dǎo)體A帶正電，B帶負(fù)電 C．導(dǎo)體A失去部分負(fù)電荷，導(dǎo)體C得到負(fù)電荷 D．導(dǎo)體A帶正電是由于導(dǎo)體B的部分電子轉(zhuǎn)移到A上，故A、B帶等量異種電荷 小結(jié)：使物體帶電的方式及本質(zhì) 三．電荷守恒定律 1、電荷守恒定律的兩種表述： 表述一： 表述二：一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變。 例4．關(guān)于電荷守恒定律，下列敘述正確的是： ( ) A．一個(gè)物體所帶的電量總是守恒的； B．在與外界沒(méi)有電荷交換的情況下，一個(gè)系統(tǒng)所帶的電量總是守恒的； C．在一定的條件下，一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的等量的正負(fù)電荷即使同時(shí)消失，但是這并不違背電荷守恒定律； D．電荷守恒定律并不意味著帶電系統(tǒng)一定和外界沒(méi)有電荷交換； 四．元電荷 閱讀課本并回答 （1）電荷的多少如何表示？它的單位是什么？ （2）什么是元電荷？一個(gè)電子就是一個(gè)元電荷嗎？ （3）元電荷的數(shù)值是多少？它的數(shù)值最早是由哪位物理學(xué)家測(cè)定的？ （4）什么是比荷？電子的比荷是多少？ 1. 電荷量（ ）：電荷的多少，簡(jiǎn)稱電量。單位： ，符號(hào)： 2. 元電荷是一個(gè)電子或質(zhì)子所帶的電荷量，它是電荷量的最 單位。 元電荷的值：e= ，最早由美國(guó)物理學(xué)家 測(cè)定。 注意：所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的整數(shù)倍。就是說(shuō)，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。 3. 比荷（荷質(zhì)比）：帶電體的 與其 的比值。 比荷：電子的電荷量e和電子的質(zhì)量me的比值,為C/㎏ 例5．關(guān)于物體的帶電荷量，以下說(shuō)法中正確的是（ ） A．物體所帶的電荷量可以為任意實(shí)數(shù) B．物體所帶的電荷量應(yīng)該是某些特定值 C．物體帶電＋1.6010-9C，這是因?yàn)樵撐矬w失去了1.01010個(gè)電子 D．物體帶電荷量的最小值為1.610-19C 例6．5個(gè)元電荷的電量是________， 16 C電量等于________元電荷． 五．驗(yàn)電器和靜電計(jì) 1、人們選用什么儀器來(lái)判斷物體是否帶電？它的工作原理是什么？ 閱讀課本了解驗(yàn)電器和靜電計(jì)的結(jié)構(gòu)和功能 靜電計(jì)(指針式驗(yàn)電器) 2、思考:是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接觸時(shí),金屬箔片才開始張開?解釋看到的現(xiàn)象. 【小結(jié)】 【隨堂檢測(cè)】 1．下列說(shuō)法正確的是 （ ） A．摩擦起電和靜電感應(yīng)都是使物體正負(fù)電荷分開，而總電荷量并未變化 B．毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶負(fù)電，摩擦過(guò)程中橡膠棒上正電荷轉(zhuǎn)移到毛皮上 C．用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電是摩擦過(guò)程中玻璃棒得到電子 D．物體不帶電，表明物體中沒(méi)有電荷 2．帶電微粒所帶電量不可能是下列值中的 ( ) A．2.410-19C B．-6.410-19C C．-1.610-18C D．4.010-17C .3．關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)，下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A．摩擦起電說(shuō)明機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，也說(shuō)明通過(guò)做功可以創(chuàng)造出電荷 B．摩擦起電說(shuō)明電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 C．感應(yīng)起電說(shuō)明電荷可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分 D．感應(yīng)起電說(shuō)明電荷可以從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來(lái)不帶電的物體 4．如圖所示，原來(lái)不帶電的絕緣金屬導(dǎo)體MN，在其兩端下面都懸掛著金屬驗(yàn)電箔．若使帶負(fù)電的絕緣金屬球A靠近導(dǎo)體的M端，可能看到的現(xiàn)象是（ ） 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，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，且左端帶正電，右端帶負(fù)電 5． 如圖所示，A．B是被絕緣支架分別架起的金屬球,并相隔一定距離，其中A帶正電，B不帶電，則以下說(shuō)法中正確的是（ ） A．導(dǎo)體B帶負(fù)電 B．導(dǎo)體B左端出現(xiàn)負(fù)電荷，右端出現(xiàn)正電荷，并且電荷量大小相等 C．若A不動(dòng)，將B沿圖中虛線分開，則左邊的電荷量小于右邊的電荷量 D．若A、B接觸一下，A、B金屬體所帶總電荷量保持不變 6科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時(shí)，為了方便，常常用元電荷作為電量的單位，關(guān)于元電荷，下列論述正確的是：（ ） A．把質(zhì)子或電子叫元電荷． B．電子帶有最小的負(fù)電荷，其電量的絕對(duì)值叫元電荷． C．1.6010-19C的電量叫元電荷 D．質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電量的絕對(duì)值叫元電荷． 7．用毛皮摩擦橡膠棒時(shí)，橡膠棒帶 電荷，毛皮帶 電荷.當(dāng)橡膠棒帶有3.210-9庫(kù)侖的電量時(shí)，電荷量為1.6 10-19庫(kù)侖的電子有 個(gè)從 移到 上. 8．絕緣細(xì)線上端固定，下端懸掛一輕質(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(shí)a、b都不帶電，如圖所示.現(xiàn)使b帶電，則 ( ) A．a(chǎn)b之間不發(fā)生相互作用 B．b將吸引a，吸在一起不分開 C．b立即把a(bǔ)排斥開 D．b先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開 3．關(guān)于電現(xiàn)象的敘述,正確的是 ( ) A．玻璃棒無(wú)論與什么物體摩擦都帶正電,膠木棒無(wú)論與什么物體摩擦都帶負(fù)電. B．摩擦可以起電,是普遍存在的現(xiàn)象,相互摩擦的兩個(gè)物體總是同時(shí)帶等量異種電荷. C．帶電現(xiàn)象的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,物體得到多余電子就一定顯負(fù)電性,失去電子就一定顯正電性. D．當(dāng)一種電荷出現(xiàn)時(shí),必然有等量異號(hào)的電荷出現(xiàn),當(dāng)一種電荷消失時(shí),必然有等量異號(hào)電荷同時(shí)消失 4