2019春高中物理 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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1、第一章,靜電場,情景切入電閃雷鳴，是一種常出現(xiàn)在暴風雨中的自然現(xiàn)象，它是那樣的神秘，來去匆匆，稍縱即逝。它給人們帶來甘霖，同時也給人們帶來恐懼。幾千年以來，人們一直想探究其中的奧秘，更想將它駕馭于手中。美國科學家富蘭克林就曾冒著生命危險，嘗試用風箏去捕捉雷電。雷電是怎樣形成的？物體帶電是怎么回事？電荷有哪些特性？電荷間的相互作用遵從什么規(guī)律？人類應該怎樣利用這些規(guī)律？這些問題正是本章要探究并做出解答的知識。,知識導航本章是高中階段電學內(nèi)容的開始，在整個高中物理知識體系中具有承上(力學)啟下(電磁學)的重要位置。本章知識在結(jié)構(gòu)上可以分為三個單元：13節(jié)為第一單元，主要學習電學中兩個最基本的定律電

2、荷守恒定律和庫侖定律，學習描述電場力的性質(zhì)的物理量電場強度；46節(jié)為第二單元，學習描述電場能的性質(zhì)的物理量電勢、電勢差，電勢差與電場強度的關系；78節(jié)為第三單元，主要學習電場知識的應用電容器、電容，帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)，還簡單介紹了靜電現(xiàn)象在生產(chǎn)和生活中的應用。,學法指導1要重視對基本概念、基本規(guī)律的理解?；靖拍疃嗲页橄笫沁@一章的突出特點。在學習中要重視對物理現(xiàn)象的深入觀察和對物理規(guī)律的親身體驗，例如課本的“說一說”“做一做”“靜電感應”“電容器的電容”等，經(jīng)過深入觀察和親身體驗后，物理知識不僅容易領悟而且印象深刻。,2要重視科學研究方法的學習。本章中涉及許多重要的研究方法，例如理想

3、化物理模型點電荷、電場線、等勢面等；比值法定義物理量電場強度、電勢及電容器的電容等概念；類比方法的運用電場與重力場有許多相似之處，電場力做功與電勢能的變化關系和重力做功與重力勢能的變化關系也有相似之處。這些方法需要認真地體會和理解，以提高認知的境界。3理清本章分析問題的兩個角度。一是電場力的性質(zhì)從電荷在電場中受力的角度研究，側(cè)重于利用牛頓運動定律分析處理問題。二是電場能的性質(zhì)從電場力做功使能量變化的角度研究，側(cè)重于利用功能關系、能量守恒分析處理問題。,1電荷及其守恒定律,課前預習,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

4、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___________。,電荷及相互作用,正,負,玻璃棒,橡膠棒,排斥,吸引,正電,負電,相等,電中性,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)。,三種起電方式,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(zhuǎn)移到另一個物體上，使得原來呈電中性的物體由于得到_________

5、__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_

6、__________，也不會___________，它只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到_____________，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到______________。在轉(zhuǎn)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,庫侖,C,電子,1.61019,密立根,質(zhì)量,1.761011,判一判(1)兩個正電荷之間的作用力為斥力，兩個負電荷之間的作用力為引力。()(2)摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過程。()(3)玻璃棒和其他物體摩擦后不一定帶正電。()(4)當一個

7、帶電體靠近導體時，產(chǎn)生靜電感應現(xiàn)象，導體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠離帶電體的一端帶同種電荷。()(5)電荷守恒定律和能量守恒定律一樣，也是自然界中最基本的守恒定律。()(6)元電荷就是最小的電荷。(),,B,選一選(2018山東師大附中第三次學分認定)使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的箔片張開。下列各圖表示驗電器上感應電荷的分布情況，正確的是(),,解析：把帶電金屬球移近不帶電的驗電器，根據(jù)靜電感應現(xiàn)象的規(guī)律，若金屬球帶正電荷，則將導體上的自由電子吸引上來，這樣驗電器的上部將帶負電荷，箔片帶正電荷；若金屬球帶負電荷，則將導體上的自由電子排斥到最遠端，這樣驗電器的上部將帶正電荷，箔片

8、帶負電荷。B項正確。,想一想在干燥的天氣里，用梳子梳頭發(fā)的時候，頭發(fā)會不聽指揮，順著梳子飛起來(如圖)，這時如果將梳子浸入水中片刻再梳，頭發(fā)就服貼了。試解釋這一現(xiàn)象。解析：梳頭發(fā)時由于摩擦起電，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。梳子浸入水中后再梳，潮濕的梳子能將頭發(fā)上的靜電導走，也就不再出現(xiàn)上面的現(xiàn)象。,課內(nèi)探究,圖甲是古老的摩擦起電機，圖乙是感應起電機。結(jié)合圖片，思考：(1)兩個絕緣體發(fā)生摩擦為什么會帶上電荷？(2)感應起電能發(fā)生在絕緣體上嗎？原因是什么？提示：(1)兩個絕緣體摩擦時，其中一個物體失去電子，另一個物體得到電子，分別帶上了正、負電荷；(

9、2)感應起電不會發(fā)生在絕緣體上，因為絕緣體中的電子不能自由移動。,探究一電荷及起電方式,1,1物體帶電物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，我們就說它帶了電，或有了電荷。2兩種電荷自然界中只存在兩種電荷：正電荷和負電荷，由美國科學家富蘭克林命名。(1)正電荷用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷叫做正電荷。,(2)負電荷用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷叫做負電荷。(3)電荷間的相互作用規(guī)律：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。,3三種起電方式的比較,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

10、縛能力強的物體得到電子而帶負電。,C,解析：摩擦起電是因為電子由一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，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，橡膠棒帶負電，故選項C正確。,對點訓練1(2018北京市朝陽區(qū)高二上學期期末)用絕緣支柱支撐著貼有小金屬箔的導體A和B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在它們下部的并列平行雙金屬箔是閉合的?，F(xiàn)將帶正電荷的物體C移近導體A，發(fā)現(xiàn)金屬箔都張開了一定的角度。如圖所示，則()A導體B下部的金屬箔感應出負電荷B導體B下部的金屬箔感應出正電荷C導體A和B下部的金屬箔都感應出負電荷D導體A感應出正電荷

11、，導體B感應出等量的負電荷,B,,,解析：感應帶電是使物體帶電的一種方法，把帶正電荷的物體C移近導體A，靠近的一端A會感應出異種電荷而帶負電，導體B的右端要感應出等量的正電荷，故選B。,某同學兩手各拿一帶電小球做實驗時不小心兩小球接觸了一下，結(jié)果兩小球都沒電了！電荷到哪里去了呢？是否違背了電荷守恒定律？提示：電荷“中和”了，不違背電荷守恒定律。,探究二電荷守恒定律,2,1物體帶電的實質(zhì)：使物體帶電不是創(chuàng)造了電荷，使物體不帶電也不是消滅了電荷。物體帶電的實質(zhì)是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是物體間電荷的重新分配。2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

12、恒定律。物體的起電過程，其本質(zhì)都是電子發(fā)生了轉(zhuǎn)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。,答案：均為1.6109C；電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，轉(zhuǎn)移了3.01010個,對點訓練2(多選)小明同學用自制的驗電器進行了一些探究實驗。如圖所示，小明使驗電器帶了負電荷，經(jīng)過一段時間后，他發(fā)現(xiàn)該驗電器的金屬箔片(用包裝巧克力的錫箔紙制作)幾乎閉合了。關于此問題，他跟學習小組討論后形成了下列觀點，你認為哪些是正確的()A小球上原有的負電荷逐漸消失了B在此現(xiàn)象中，電荷不守恒,CD,,,C小球上負電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導走了D該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的，仍

13、然遵循電荷守恒定律,解析：帶負電的驗電器在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時間后，小球上的負電荷(電子)被潮濕的空氣導走了，但電荷在轉(zhuǎn)移的過程中仍然守恒，故C、D正確。,素養(yǎng)提升,誤區(qū)1：相互吸引的一定是帶異種電荷的物體。點撥：除了帶異種電荷的物體相互吸引之外，帶電體有吸引輕小物體的特性，這里的“輕小物體”可能不帶電。誤區(qū)2：兩個帶電體相互接觸后電荷量平分。點撥：并不是所有情況下接觸后電荷量都能夠進行平分，電荷量平分只能在一種情況下滿足，那就是兩個相互接觸的物體必須是兩個完全相同的球體。誤區(qū)3：通過一定的方法可以使物體帶上任意大小的電量。點撥：電荷量不能連續(xù)變化，因為最小的電荷量為1.601019C。質(zhì)子及電子所帶電荷量的絕對值與元電荷電荷量相等，但不能說它們就是元電荷。,誤區(qū)點撥,解析：若兩個小球相互吸引，則兩個小球帶異號電荷，或者一個小球帶電，一個小球不帶電。由題中圖示情況知三個小球中有一個小球帶正電，一個小球帶負電，一個小球不帶電，故選項D正確。,D,,