高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 1 電荷及其守恒定律課件 新人教版選修3-1

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1、第 一 章 靜 電 場(chǎng)1 電 荷 及 其 守 恒 定 律 知道自然界中只有兩種電荷，知道電荷間的相互作用規(guī)律知道元電荷的概念，認(rèn)識(shí)各種起電方法及實(shí)質(zhì)理解電荷守恒定律的內(nèi)容 在干燥的冬天，當(dāng)你伸手接觸掛在衣架上衣服的一剎那，突然聽(tīng)到“啪”的一聲，手麻了一下，弄得你虛驚一場(chǎng)，是誰(shuí)在惡作?。?哦，原來(lái)是電荷在作怪)這些電荷是哪里來(lái)的？ 1 知 識(shí) 自 主 梳 理2 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 突 破3 考 點(diǎn) 題 型 設(shè) 計(jì)4 易 錯(cuò) 案 例 剖 析5 課 堂 知 識(shí) 結(jié) 構(gòu)6 隨 堂 鞏 固 提 升7 課 時(shí) 作 業(yè) 知 識(shí) 自 主 梳 理 1兩 種 電 荷自然界中只存在兩種電荷，即_電荷和_電荷。(1)正電

2、荷：用絲綢摩擦過(guò)的_所帶的電荷叫做正電荷。(2)負(fù)電荷：用毛皮摩擦過(guò)的_所帶的電荷叫做負(fù)電荷。2相 互 作 用同種電荷相互_，異種電荷相互_。電 荷 及 相 互 作 用知 識(shí) 點(diǎn) 1正負(fù)玻璃棒橡膠棒排斥吸引 (2)原子電性：原子核的正電荷的數(shù)量與核外電子負(fù)電荷的數(shù)量_，整個(gè)原子對(duì)外界較遠(yuǎn)的位置表現(xiàn)為_(kāi)。正電負(fù)電相等電中性 1接觸起電指一個(gè)帶電的金屬導(dǎo)體跟另一個(gè)_的金屬導(dǎo)體_后分開(kāi)，而使不帶電的導(dǎo)體帶上電荷的方式(如圖)。知 識(shí) 點(diǎn) 2 三 種 起 電 方 式不帶電接觸 2摩 擦 起 電兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，一些束縛不緊的_從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，使得原來(lái)呈電中性的物體由于得到_而帶負(fù)電，失

3、去_的物體帶正電。(如圖)電子電子電子 3感 應(yīng) 起 電(1)自由電子：金屬中離原子核_的能脫離原子核的束縛而在金屬中_的電子。(2)靜電感應(yīng)：當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互_或_，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶_電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶_電荷的現(xiàn)象。(3)感應(yīng)起電：利用_使金屬導(dǎo)體帶電的過(guò)程(如圖)。較遠(yuǎn)自由活動(dòng)吸引排斥異種同種靜電感應(yīng) 表 述 一 ：電荷既不會(huì)_，也不會(huì)_，它只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到_，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到_。在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷的總量_。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_。知 識(shí) 點(diǎn) 3 電 荷 守 恒 定

4、律創(chuàng)生消滅另一部分另一個(gè)物體保持不變保持不變 1電 荷 量電荷的多少。其國(guó)際制單位是_，簡(jiǎn)稱庫(kù)，用_表示。2元 電 荷最小的電荷量，即_所帶的電荷量，用e表示。e_ C，最早由美國(guó)物理學(xué)家_測(cè)得。知 識(shí) 點(diǎn) 4 元 電 荷庫(kù)侖C電子1.61019密立根質(zhì)量1.761011 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 突 破 一 、 三 種 起 電 方 式 的 比 較 方式內(nèi)容摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生及條件兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠近帶電體時(shí)導(dǎo)體與帶電導(dǎo)體接觸時(shí)現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，且電性與原帶電體“近異遠(yuǎn)同”導(dǎo)體上帶上與帶電體相同電性的電荷原因不同物質(zhì)的原子核對(duì)核外電子的束縛力不同而發(fā)生電

5、子得失導(dǎo)體中的自由電子受帶正(負(fù))電物體吸引(排斥)而靠近(遠(yuǎn)離)自由電荷在帶電體與導(dǎo)體之間發(fā)生轉(zhuǎn)移舉例摩擦后的毛皮與橡膠棒分別帶正電和負(fù)電放于電場(chǎng)中的導(dǎo)體兩端帶有等量異種電荷驗(yàn)電器的工作原理實(shí)質(zhì)均為電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移 特 別 提 醒 (1)感應(yīng)起電成功的關(guān)鍵在于先分開(kāi)兩物體(或先斷開(kāi)接地線)然后再移去帶電體。(2)摩擦起電中對(duì)原子核外電子束縛能力差的物體失去電子而帶正電，對(duì)原子核外電子束縛能力強(qiáng)的物體得到電子而帶負(fù)電。 答 案 ：梳頭發(fā)時(shí)由于摩擦起電，梳子和頭發(fā)上產(chǎn)生異種電荷，又由于異種電荷相互吸引，使得頭發(fā)順著梳子飛了起來(lái)。梳子浸入水中后再梳，潮濕的梳子能將頭發(fā)上的靜電導(dǎo)走，也

6、就不再出現(xiàn)上面的現(xiàn)象。 1守 恒 的 廣 泛 性電荷守恒定律同能量守恒定律一樣，是自然界中最基本的規(guī)律，任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律。物體的起電過(guò)程，其本質(zhì)都是電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是說(shuō)物體所帶電荷的重新分配。不論哪一種起電過(guò)程都沒(méi)有創(chuàng)造電荷，也沒(méi)有消滅電荷。2“中 性”與“中 和”的 理 解(1)中性：物體內(nèi)有電荷存在，但正、負(fù)電荷的絕對(duì)值相等，對(duì)外不顯電性。(2)中和：兩個(gè)帶有等量異種電荷的帶電體相遇達(dá)到電中性的過(guò)程。二 、 電 荷 守 恒 定 律 CD 解 析 ：帶負(fù)電的驗(yàn)電器在潮濕的空氣中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球上的負(fù)電荷(電子)被潮濕的空氣導(dǎo)走了，但電荷在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中仍然守恒，故C、D

7、正確。 三 、 驗(yàn) 電 器 與 靜 電 計(jì) 的 區(qū) 別 與 聯(lián) 系 驗(yàn)電器靜電計(jì)結(jié)構(gòu)玻璃瓶?jī)?nèi)有兩片金屬箔片，用金屬絲掛在一根導(dǎo)體棒的下端，棒的上端通過(guò)瓶塞從瓶口伸出驗(yàn)電器中的金屬箔片換成指針，并用金屬作外殼原理同號(hào)電荷相互排斥，帶電越多，排斥力越大，金屬箔片被排斥的張角越大同號(hào)電荷相互排斥，導(dǎo)體間電勢(shì)差(電壓)越大、排斥力越大，指針偏角越大作用判斷物體是否帶電以及所帶電荷的種類和多少粗略測(cè)量?jī)蓪?dǎo)體間電勢(shì)差(電壓)的大小聯(lián)系靜電計(jì)是驗(yàn)電器通過(guò)改造得來(lái)的，兩者原理相同 考 點(diǎn) 題 型 設(shè) 計(jì) 題 型 1 三 種 起 電 方 式 的 理 解 與 應(yīng) 用AC 解 析 ： 當(dāng)帶電棒移近甲、乙兩球時(shí)，甲、

8、乙兩球由于靜電感應(yīng)分別感應(yīng)出與帶電棒相反和相同的電荷。若在移走棒前先把兩球分開(kāi)，則甲、乙兩球所帶電荷無(wú)法中和而帶上等量異號(hào)電荷；若把兩球分開(kāi)前，已經(jīng)移走棒，甲、乙兩球感應(yīng)出的電荷立即中和而不會(huì)帶電，可判定選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。若棒與其中一個(gè)球接觸，則由于接觸帶電，甲、乙兩球都會(huì)帶上與帶電棒相同性質(zhì)的電荷，分開(kāi)后仍帶電，選項(xiàng)C正確。棒的帶電荷量即使不變，仍可在滿足一定條件下，甲、乙兩球感應(yīng)出等量異號(hào)電荷而帶電，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。點(diǎn) 評(píng) ：三種起電方式都可以使物體帶上電，其中接觸起電帶電體與物體必須接觸，感應(yīng)起電雖不需接觸，但需滿足一定的操作條件。 解 析 ：摩擦起電是因?yàn)殡娮佑梢粋€(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物

9、體上，失去電子的物體因缺少電子而帶正電，得到電子的物體帶負(fù)電。毛皮與橡膠棒摩擦，毛皮上的電子轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上，毛皮帶正電，橡膠棒帶負(fù)電，故選項(xiàng)C正確。 C 題 型 2 電 荷 守 恒 定 律 及 元 電 荷 的 理 解 及 應(yīng) 用 答 案 ：均為1.6109C；電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，轉(zhuǎn)移了3.01010個(gè)點(diǎn) 評(píng) ： (1)金屬球中發(fā)生定向轉(zhuǎn)移的是自由電子，兩球接觸時(shí)，自由電子由B向A轉(zhuǎn)移。(2)兩球接觸后帶電量相等、電性相同，電荷再分配時(shí)符合電荷均分原理。 解 析 ：元電荷是指電子或質(zhì)子所帶的電荷量，不是電子或質(zhì)子本身，故A錯(cuò)誤；所有帶電體的電荷量都等于元電荷的整數(shù)倍，故B正確；元電荷e的值最

10、早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，故C正確；元電荷的數(shù)值通常取e1.601019C，故D正確。 B 題 型 3 開(kāi) 放探 究 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程和觀察到的現(xiàn)象，回答下列問(wèn)題：(1)步驟二的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說(shuō)明_；(2)步驟三的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說(shuō)明_；(3)該研究性實(shí)驗(yàn)_ (選填“能”或“不能”)驗(yàn)證電荷守恒定律。起電板使驗(yàn)電器感應(yīng)起電兩塊板帶有等量異種電荷能 解 析 ：解答本題時(shí)應(yīng)明確起電板經(jīng)摩擦后的帶電情況，還要理解驗(yàn)電器金屬箔片張開(kāi)和閉合的原因。用力將兩塊起電板快速摩擦后分開(kāi)，兩板分別帶上了等量異種電荷。步驟二中金屬球與箔片組成的整體發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象故箔片張開(kāi)，步驟三中兩塊板同時(shí)插入空心金屬球，總

11、電荷量為零，不發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，故箔片不張開(kāi)，該實(shí)驗(yàn)?zāi)茯?yàn)證電荷守恒定律。點(diǎn) 評(píng) ：在電荷轉(zhuǎn)移和重新分配的過(guò)程中，整個(gè)系統(tǒng)電荷是守恒的，實(shí)驗(yàn)中箔片張開(kāi)后又閉合，驗(yàn)證了電荷守恒定律的正確性。 BD A若用左手也去摸金屬球，會(huì)被電擊B若用左手與旁邊的觀眾握手，會(huì)被電擊C若右手離開(kāi)金屬球，則頭發(fā)會(huì)立刻恢復(fù)常態(tài)D若右手離開(kāi)金屬球而且走下絕緣凳，頭發(fā)會(huì)立刻恢復(fù)常態(tài)解 析 ： 若用左手也去摸金屬球，不會(huì)被電擊，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若用左手與旁邊的觀眾握手，會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象而被電擊，選項(xiàng)B正確；若右手離開(kāi)金屬球，電荷不會(huì)轉(zhuǎn)移，則頭發(fā)仍然四處散開(kāi)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若右手離開(kāi)金屬球而且走下絕緣凳，則電荷將進(jìn)入大地，人體將不再帶電，頭發(fā)會(huì)立刻恢復(fù)常態(tài)，選項(xiàng)D正確。故選BD。 易 錯(cuò) 案 例 剖 析 C 正 確 解 答 ：在感應(yīng)起電的過(guò)程中，遠(yuǎn)端帶同種電荷，近端帶異種電荷。將B的左端接地后，B和地球組成了一個(gè)大導(dǎo)體，地球是導(dǎo)體的遠(yuǎn)端，故B成了近端，帶負(fù)電。易 錯(cuò) 分 析 ：對(duì)于絕緣柱支持的導(dǎo)體B，由于靜電感應(yīng)，其左端帶負(fù)電，右端帶正電。左端接地，左端電荷被導(dǎo)走，導(dǎo)體B帶正電，故選B。 課 堂 知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 隨 堂 鞏 固 提 升 課 時(shí) 作 業(yè)