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

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成才之路 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,靜電場,第一章,1 電荷及其守恒定律,第一章,如圖所示，在寒冷干燥的天氣里，當我們脫掉外衣用手去拉車門時，常常會受到電擊，這是為什么？,,電荷及相互作用,1．兩種電荷 自然界中只存在兩種電荷，即______電荷和_____電荷。 (1)正電荷：用絲綢摩擦過的__________所帶的電荷叫做正電荷。 (2)負電荷：用毛皮摩擦過的__________所帶的電荷叫做負電荷。 2．相互作用 同種電荷相互________，異種電荷相互________。,正,負,玻璃棒,橡膠棒,排斥,吸引,正電,負電,相等,電中性,三種起電方式,1．接觸起電 指一個帶電的金屬導體跟另一個__________的金屬導體__________后分開，而使不帶電的導體帶上電荷的方式(如圖)。,不帶電,接觸,2．摩擦起電 兩個物體相互摩擦時，一些束縛不緊的__________從一個物體轉移到另一個物體上，使得原來呈電中性的物體由于得到__________而帶負電，失去__________的物體帶正電。(如圖),電子,電子,電子,,3．感應起電 (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：當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間相互________或_______，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶________電荷，遠離帶電體的一端帶________電荷的現(xiàn)象。 (3)感應起電：利用__________使金屬導體帶電的過程(如圖)。,較遠,自由活動,吸引,排斥,異種,同種,靜電感應,,表述一：電荷既不會________，也不會________，它只能從物體的一部分轉移到__________，或者從一個物體轉移到____________。在轉移的過程中，電荷的總量__________。 表述二：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和__________。,電荷守恒定律,創(chuàng)生,消滅,另一部分,另一個物體,保持不變,保持不變,元電荷,1．電荷量 電荷的多少。其國際制單位是__________，簡稱庫，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，最早由美國物理學家__________測得。,庫侖,C,電子,1.610－19,密立根,質量,1.761011,一、三種起電方式的比較,[特別提醒](1)感應起電成功的關鍵在于先分開兩物體(或先斷開接地線)然后再移去帶電體。 (2)摩擦起電中對原子核外電子束縛能力差的物體失去電子而帶正電，對原子核外電子束縛能力強的物體得到電子而帶負電。,(青州市實驗中學2014～2015學年高二上學期期中)如圖所示，如果天氣干燥，晚上脫毛衣時，會聽到“噼啪”的響聲，還會看到電火花，關于這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，下列說法正確的是( ) A．人身體上產(chǎn)生電流 B．接觸帶電造成的 C．摩擦起電造成的 D．感應起電造成的 答案：C,,解析：脫毛衣時由于摩擦起電，衣服間產(chǎn)生異種電荷，當電荷積累到一定程度時，會產(chǎn)生電火花，并伴有“噼啪”聲，選項C正確，A、B、D錯誤。,二、電荷守恒定律 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。 物體的起電過程，其本質都是電子發(fā)生了轉移，也就是說物體所帶電荷的重新分配。不論哪一種起電過程都沒有創(chuàng)造電荷，也沒有消滅電荷。,2．“中性”與“中和”的理解 (1)中性：物體內有電荷存在，但正、負電荷的絕對值相等，對外不顯電性。 (2)中和：兩個帶有等量異種電荷的帶電體相遇達到電中性的過程。,(南京金陵中學2014～2015學年高二上學期檢測)對物體帶電現(xiàn)象的敘述，正確的是( ) A．不帶電的物體一定沒有電荷 B．帶電物體一定具有多余的電子 C．一根帶電的導體棒放在潮濕的房間，過了一段時間后，發(fā)現(xiàn)導體棒不帶電了，這過程中電荷不守恒 D．摩擦起電實際上是電荷從一個物體轉移到另一個物體 答案：D,解析：不帶電的物體內部正電荷的電量和負電荷的電量相等，體現(xiàn)出電中性，故A錯誤；物體帶電可能有多余的正電荷，也有可能有多余的負電荷，故B錯誤；導體棒上面的電荷通過潮濕的空氣發(fā)生了轉移，電荷仍然守恒，故C錯誤；物體帶電的本質都是電荷的轉移，故D正確。,三、驗電器與靜電計的區(qū)別與聯(lián)系,如圖所示，有一金屬箔驗電器，起初金屬箔閉合，當帶正電的棒靠近驗電器上部的金屬板時，金屬箔張開。在這個狀態(tài)下，用手指接觸驗電器的金屬板，金屬箔閉合，問當手指從金屬板上離開，然后使棒也遠離驗電器，金屬箔的狀態(tài)如何變化？從下圖中的①～④ 4個選項中選取一個正確的答案。( ),A．圖① B．圖② C．圖③ D．圖④ 答案：B 解析：手指接觸驗電器后，驗電器上端帶負電，手指離開，驗電器上電荷分布不變，金屬箔仍閉合，將棒遠離后，驗電器上電荷重新分布，金屬箔張開，B正確。,如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支架支持的金屬導體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是( ),對起電方式的理解,,A．把C移近導體A時，A、B上的金屬箔片都張開 B．把C移近導體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開 C．先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開 D．先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合,解析：(1)C移近A時，帶正電的小球C對A、B內的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動，使得A端積累了負電荷，B端積累了正電荷，其下部的金屬箔片也分別帶上了與A、B同種性質的電荷。由于同種電荷間的斥力，所以金屬箔片都張開，A正確。 (2)C靠近后保持不動，把A、B分開，A、B上的電荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍帶等量的異種感應電荷，此時即使再移走C，因A、B已經(jīng)絕緣，所帶電荷量也不會變，金屬箔片仍張開，B正確。,(3)先移走C，再把A、B分開，A、B上的感應電荷會馬上在其相互之間的引力作用下吸引中和，不再帶電，所以箔片都不會張開，C錯。 (4)先把A、B分開，移走C，然后重新讓A、B接觸，A、B所帶的異種電荷馬上中和，箔片都不會張開，D錯。 答案：AB,用棉布分別與丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦實驗結果如圖所示，由此對摩擦起電說法正確的是( ),,A．兩個物體摩擦時，表面粗糙的易失去電子 B．兩個物體摩擦起電時，一定同時帶上種類及數(shù)量不同的電荷 C．兩個物體摩擦起電時，帶上電荷的種類不同但數(shù)量相等 D．同一物體與不同種類物體摩擦，該物體的帶電荷種類可能不同 答案：CD,解析：兩物體摩擦時得失電子取決于原子對電子的束縛力大小，A錯。由于摩擦起電的實質是電子的得失，所以兩物體帶電種類一定不同，數(shù)量相等，B錯C對。由題中例子不難看出同一物體與不同種類物體摩擦，帶電種類可能不同，D對。,有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量Q1＝6.410－9C，Q2＝－3.210－9C，讓兩絕緣金屬小球接觸。在接觸后，A、B帶電量各是多少？此接觸過程中，電子如何轉移，轉移了多少個電子？,電荷守恒定律及元電荷的理解,答案：均為1.610－9C；電子由B球轉移到A球，轉移了3.01010個,(濰坊市2014～2015學年高二下學期三校聯(lián)考)下列說法正確的是( ) A．元電荷實質就是電子(或質子)本身 B．元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量 C．摩擦起電是通過摩擦創(chuàng)造出了等量的異種電荷的過程 D．不論是摩擦起電還是感應起電，都是電荷的轉移 答案：BD 解析：元電荷是表示電子所帶電荷量的數(shù)值，而不是電子本身，故A錯、B對。由電荷守恒定律，電荷不能創(chuàng)造，也不能消失，C錯、D對。,某研究性學習小組的同學設計了以下實驗方案來驗證電荷守恒定律。,開放探究,根據(jù)以上實驗過程和觀察到的現(xiàn)象，回答下列問題： (1)步驟二的實驗現(xiàn)象，說明_______________________ _________________________________________； (2)步驟三的實驗現(xiàn)象，說明____________________ ____________________________________________； (3)該研究性實驗________(選填“能”或“不能”)驗證電荷守恒定律。,解析：解答本題時應明確起電板經(jīng)摩擦后的帶電情況，還要理解驗電器金屬箔片張開和閉合的原因。 用力將兩塊起電板快速摩擦后分開，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)生靜電感應現(xiàn)象故箔片張開，步驟三中兩塊板同時插入空心金屬球，總電荷量為零，不發(fā)生靜電感應現(xiàn)象，故箔片不張開，該實驗能驗證電荷守恒定律。 答案：(1)起電板使驗電器感應起電 (2)兩塊板帶有等量異種電荷 (3)能,點評：在電荷轉移和重新分配的過程中，整個系統(tǒng)電荷是守恒的，實驗中箔片張開后又閉合，驗證了電荷守恒定律的正確性。,(杭州二中2014～2015學年高二上學期質檢)如圖所示為科技館里一個趣味體驗項目的照片和簡化圖，核心裝置為一個金屬球，在干燥的空氣里，體驗者雙腳站在絕緣凳上，手(圖中為右手)按在金屬球上，并遠離周圍其他物體。一條特殊傳送帶(圖中未畫出)給金屬球不斷地輸送電荷，過一段時間后，體驗者的頭發(fā)便會四處散開，甚至倒立，十分有趣，在此狀態(tài)下，下列分析正確的是( ),A．若用左手也去摸金屬球，會被電擊 B．若用左手與旁邊的觀眾握手，會被電擊 C．若右手離開金屬球，則頭發(fā)會立刻恢復常態(tài) D．若右手離開金屬球而且走下絕緣凳，頭發(fā)會立刻恢復常態(tài) 答案：BD,,解析：若用左手也去摸金屬球，不會被電擊，選項A錯誤；若用左手與旁邊的觀眾握手，會發(fā)生放電現(xiàn)象而被電擊，選項B正確；若右手離開金屬球，電荷不會轉移，則頭發(fā)仍然四處散開，選項C錯誤；若右手離開金屬球而且走下絕緣凳，則電荷將進入大地，人體將不再帶電，頭發(fā)會立刻恢復常態(tài)，選項D正確。故選BD。,易錯點：對感應起電中的遠端的理解不清導致錯誤。 案例：如圖所示，放在絕緣支架上帶正電的導體球A，靠近放在絕緣支架上不帶電的導體B，導體B用導線經(jīng)開關S接地，現(xiàn)把S先合上再斷開，再移走A，則導體B( ) A．不帶電 B．帶正電 C．帶負電 D．不能確定,,易錯分析：對于絕緣柱支持的導體B，由于靜電感應，其左端帶負電，右端帶正電。左端接地，左端電荷被導走，導體B帶正電，故選B。 正確解答：在感應起電的過程中，遠端帶同種電荷，近端帶異種電荷。將B的左端接地后，B和地球組成了一個大導體，地球是導體的遠端，故B成了近端，帶負電。 正確答案：C,