2019-2020学年高中物理第1章静电场第1节电荷及其守恒定律课件 人教版选修3-1

2019-2020学年高中物理第1章静电场第1节电荷及其守恒定律课件 人教版选修3-1

第 1 节　电荷及其守恒定律 1 ． 物质的电结构 (1) 原子的组成：原子由带 ___________ 的原子核和带 ___________ 的电子组成，电子绕原子核高速旋转．原子核的正电荷的数量跟核外的电子的负电荷数量 ___________ ，所以整个原子对外界较远位置表现为 ____________. 课前教材预案 要点一　电荷 正电 负电 相等 电中性 (2) 自由电子和离子：金属中离原子核最远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做 _____________ ，失去这种电子的原子便成了带正电的 ___________. 自由电子 离子 2 ． 三种起电方式 (1) 摩擦起电：当两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的 ______ 往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带 __________ 电，失去电子的物体则带 __________ 电． (2) 感应起电：把带电体移近不带电的导体，可以使不带电的导体靠近带电体的一端带 ___________ 电荷，远离的一端带 __________ 电荷，这种现象叫做 _____________ ，利用静电感应使金属导体带电的过程叫做 _____________. 电子 负 正 异号 同号 静电感应 感应起电 (3) 接触起电：不带电的物体与带电的物体接触，能使不带电的物体带上同种电荷．两个完全相同的物体接触后，两物体所带电荷量相等． 3 ． 两种电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒带 ____________ ，则丝绸带有 ____________ ，这是因为玻璃棒上的部分 ___________ 转移到了丝绸上；用毛皮摩擦过的橡胶棒带 ____________ ，毛皮带 ____________ ，这是因为毛皮上的部分 ___________ 转移到了橡胶棒上． 正电荷 负电荷 电子 负电荷 正电荷 电子 1 ．表述一：电荷既不会 ___________ ，也不会 ___________ ，它只能从一个物体转移到 ______________ ，或者从物体的一部分转移到 _____________ ；在转移过程中，电荷的 ___________ 保持不变． 2 ．表述二：一个与外界没有 ___________ 交换的系统，电荷的 ____________ 保持不变． 要点二　电荷守恒定律 创生 消灭 另一个物体 另一部分 总量 电荷 代数和 1 ．电荷量：电荷的 ___________ 叫电荷量，国际单位是 ___________ ，简称库，用 C 表示． 2 ．元电荷：人们把 ___________ 的电荷量叫做元电荷，用 __________ 表示． 所有带电体的电荷量或者等于 e ，或者是 e 的整数倍，其中 e ＝ _____________________. 这就是说电荷量是不能 _____________ 的物理量，电荷量 e 的数值最早是由美国物理学家 ____________ 通过实验测得的． 要点三　元电荷 多少 库仑 最小　 e 　 1.60×10 － 19 C 　 连续变化 密立根 1.76×10 11 C/kg 　 思考： 你认为物体所带电荷量是任意的，还是不连续的？ 是不连续的．所有带电体的电荷量是 e ，或者是 e 的整数倍，也就是说，电荷量是不能连续变化的物理量． 1 ． 三种起电方式的比较 课堂深度拓展 考点一　三种起电方式的理解 摩擦起电 感应起电 接触起电 产生 条件 两不同绝缘体摩擦时 导体靠近带电体时 导体与带电导体接触时 现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体 “ 近异远同 ” 导体带上与带电体相同电性的电荷 摩擦起电 感应起电 接触起电 原因 不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子得失 导体中的自由电子受带正 ( 负 ) 电物体吸引 ( 排斥 ) 而靠近 ( 远离 ) 电荷之间的相互排斥 实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移 2 ． 感应起电的操作步骤 3 ． 验电器的工作原理 (1) 当带电的物体与验电器的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开．物体带电越多，电荷转移的越多，两金属箔片的斥力越大，张开的角度也越大． (2) 当带电体靠近但不接触验电器的金属球时，金属箔片也可张开．因为带电体会使近端金属球上感应出异种电荷，而远端箔片上会感应出同种电荷，在斥力作用下箔片张开． (1) 静电感应判断方法 ① 带电体靠近导体时，靠近带电体的近端带异种电荷，远离带电体的远端带同种电荷． ② 凡遇到接地问题时，该导体与地球组成一个导体，则该导体为近端物体，带异种电荷，地球为远端，带同种电荷． (2) 静电感应只适用于导体，绝缘体因其无自由移动的电荷而不会发生静电感应． 【例题 1 】 如图所示，当将带正电的球 C 移近不带电的枕形金属导体，枕形导体上电荷的移动情况是 ( 　　 ) A ．枕形金属导体上的正电荷向 B 端移动，负电荷不移动 B ．枕形金属导体中的带负电的电子向 A 端移动，正电荷不移动 C ．枕形金属导体中的正负电荷同时分别向 B 端和 A 端移动 D ．枕形金属导体中的正负电荷同时分别向 A 端和 B 端移动 思维导引： 解答本题要点 (1) 导体内有带负电荷的自由电子． (2) 异种电荷之间有相互的吸引力． (3) 自由电荷受力发生定向移动． 答案 B 解析 导体内能够移动的是自由电子， C 带正电，导体中自由电子向 A 端移动，正电荷不会移动，选项 B 正确． 【变式 1 】 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．如图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是 ( 　　 ) 解析 由于验电器原来不带电，因此，验电器的金属球和箔片带异号电荷，选项 A 、 C 错误；验电器靠近带电金属球的一端感应出与带电金属球异号的电荷，选项 D 错误， B 正确． B 1 ． 接触起电过程中电子转移的规律 带正电的物体与带负电的物体接触，电子由带负电的物体转移到带正电的物体上． 带正电的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电的物体上． 带负电的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电的物体转移到中性物体上． 考点二　电荷守恒定律的理解 2 ． 对电荷守恒定律的理解 (1) 电荷守恒定律是自然界重要的基本规律之一． (2) 两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是电子． (3) 起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离或转移． (4) 电荷中和的实质是正、负电荷的结合，对外表现的电性相互抵消，使得净电荷减少或为零． 【例题 2 】 两个相同的金属小球 A 、 B 带有等量电荷，相隔一定的距离，现让第三个相同的不带电的金属小球 C 先后与 A 、 B 接触后再移开．试求： (1) 若 A 、 B 两球带同种电荷，则金属球 C 依次接触后 A 、 B 两球的电荷量之比； (2) 若 A 、 B 两球带异种电荷，则金属球 C 依次接触后 A 、 B 两球的电荷量之比． 思维导引： 解答本题时应把握以下三点 (1) 同种电荷时，两球将平分总电荷量． (2) 异种电荷时，两球先中和后再将剩余电荷量平分． (3) C 接触 A 后带上了一定量的电荷，再与 B 接触． 答案 (1)2∶3 　 (2)2∶1 【变式 2 】 ( 多选 ) M 和 N 是两个原来不带电的物体，它们相互摩擦后， M 带 1.6×10 － 10 C 的正电荷，则下列判断正确的是 ( 　　 ) A ．摩擦前， M 和 N 的内部没有任何电荷 B ．摩擦过程中，电子从 M 转移到 N C ．摩擦后， N 一定带 1.6×10 － 10 C 的负电荷 D ．摩擦过程中， M 失去 1.6×10 － 10 个电子 答案 BC 解析 原来不带电的物体处于电中性，不是内部没有电荷，而是正负电荷的个数相等，整体对外不显电性，故选项 A 错误；摩擦起电过程中转移的是自由电子，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，即摩擦过程中 M 失去电子，转移到了 N 上，故选项 B 正确；由电荷守恒定律可知，在电子的转移过程中电荷的总量保持不变， M 带电荷量为 1.6 × 10 － 10 C ， N 的带电荷量一定为－ 1.6 × 10 － 10 C ，故选项 C 正确；摩擦过程中， M 失去 1.0 × 10 9 个电子，故选项 D 错误． 1 ．关于摩擦起电、接触起电、感应起电，下列说法错误的是 ( 　　 ) A ．这是起电的三种不同方式 B ．这三种方式都产生了电荷 C ．这三种起电方式的实质是一样的，都是电子在转移 D ．这三种方式都符合电荷守恒定律 课末随堂演练 B 　 解析 这是三种不同的起电方式，选项 A 正确；不管是哪种起电方式，其实质是自由电子的转移，并不是产生了电荷，且遵守电荷守恒定律，选项 B 错误， C 、 D 正确． 2 ． ( 多选 ) 某一验电器的金属小球和金属箔片均带负电，金属箔片处于张开状态．现在将带有少量负电荷的硬橡胶棒向验电器的金属小球稍许靠近，则验电器金属箔片 ( 　　 ) A ．张角稍许增大 B ．张角稍许减小 C ．硬橡胶棒的稍许靠近，致使金属小球上的电子向金属箔片移动 D ．硬橡胶棒的稍许靠近，致使金属箔片上的质子向金属小球移动 AC 　 解析 带负电的橡胶棒靠近验电器，验电器金属小球上的自由电子向远端 ( 金属箔片 ) 移动，金属箔片张角增大，故选项 A 、 C 正确， B 、 D 错误． 3 ．如图所示，不带电导体 B 在靠近带正电的导体 A 后， P 端及 Q 端分别感应出负电荷和正电荷，则下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A ，则导体 B 将带负电 B ．若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A ，则导体 B 将带正电 C ．若用导线将 P 端接地，然后断开，再取走 A ，则导体 B 将不带电 D ．若用导线将 P 端接地，然后断开，再取走 A ，则导体 B 将带正电 答案 A 解析 当导体 B 靠近带正电的导体 A 后，由于静电感应，靠近 A 的 P 端感应出负电荷，而远离 A 的 Q 端感应出等量的正电荷，此时无论哪一端接地，导体 B 与大地成为一个新的大导体，这时大地变成了这个新导体的远端，而 P 端仍然是近端，故负电荷仍然留在 P 端，而 Q 端原来感应出的正电荷被从大地流来的负电荷中和了，当断开导线再取走 A 后， P 端的负电荷就留在导体 B 上，所以导体 B 带负电，选项 A 正确． 4 ． 有三个相同的金属小球 A 、 B 、 C ，其中小球 A 带有 2.0×10 － 5 C 的正电荷，小球 B 、 C 不带电，现在让小球 C 先与小球 A 接触后取走，再让小球 B 与小球 A 接触后分开，最后让小球 B 与小球 C 接触后分开，最终三球的带电荷量分别为 q A ＝ __________C ， q B ＝ ___________C ， q C ＝ ___________C ． 5×10 － 6 　 7.5×10 － 6 　 7.5×10 － 6