2019-2020學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 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電荷及其守恒定律 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 一 電荷閱讀教材第2頁(yè)第一至第四自然段和 電荷 部分 知道電荷間有相互作用力 初步從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理解物體帶電的本質(zhì) 1 種類(lèi) 自然界中的電荷只有兩種 用絲綢摩擦玻璃棒 玻璃棒上的電荷叫正電荷 用毛皮摩擦橡膠棒 橡膠棒上的電荷叫負(fù)電荷 2 作用 同號(hào)電荷相互排斥 異號(hào)電荷相互吸引 3 物體的帶電本質(zhì) 構(gòu)成物質(zhì)的原子本身就包括了帶電粒子 帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子構(gòu)成原子核 核外有帶負(fù)電的電子 原子核的正電荷數(shù)量和電子的負(fù)電荷數(shù)量一樣多 所以整個(gè)原子對(duì)外界較遠(yuǎn)位置表現(xiàn)為電中性 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 二 電荷守恒定律閱讀教材第4頁(yè) 電荷守恒定律 部分 知道電荷不能被創(chuàng)造 初步理解電荷守恒定律 知道什么是電荷量 初步理解元電荷的概念 1 電荷守恒定律的內(nèi)容 電荷既不會(huì)創(chuàng)生 也不會(huì)消滅 它只能從一個(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)移過(guò)程中 電荷的總量保持不變 2 電荷守恒定律的另一表述 一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng) 電荷的代數(shù)和保持不變 三 元電荷1 電荷量 電荷的多少 國(guó)際單位是庫(kù)侖 2 元電荷 最小的電荷量 數(shù)值 e 1 60 10 19C 最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根測(cè)得 3 帶電體的電荷量規(guī)律 等于e 或者是e的整數(shù)倍 4 電子的比荷 電子的電荷量e與其質(zhì)量me之比 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 四 驗(yàn)電器閱讀教材第3頁(yè) 做一做 部分 能識(shí)別驗(yàn)電器和靜電計(jì) 知道它們的結(jié)構(gòu) 了解其工作原理 1 類(lèi)別 下圖中甲是驗(yàn)電器 乙是靜電計(jì) 2 工作原理 用帶電的物體接觸上圖中兩器材上端后 甲中兩箔片張開(kāi) 乙中指針張開(kāi)一定角度 的原因是甲中兩箔片帶同種電荷相互排斥 乙中指針和金屬桿帶同種電荷相互排斥 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 1 正誤判斷 1 玻璃棒和絲綢摩擦后玻璃棒帶正電說(shuō)明絲綢上的正電荷移動(dòng)到玻璃棒上 解析 原子核是穩(wěn)定的 正電荷并不移動(dòng) 移動(dòng)的是核外電子 玻璃棒和絲綢摩擦?xí)r 電子會(huì)由玻璃棒移動(dòng)到絲綢上 所以玻璃棒多余了正電荷 即帶了正電 答案 2 兩物體相互摩擦?xí)刮矬w帶電的原因是兩物體的原子核對(duì)核外電子束縛的能力不同導(dǎo)致的 解析 由于原子核對(duì)核外電子的束縛程度不同 離核較遠(yuǎn)的電子受到的束縛較弱 容易受到外界的作用而脫離原子 從而產(chǎn)生摩擦帶電現(xiàn)象 答案 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 3 甲物體帶有 1C電荷 乙物體帶有 3C電荷 甲的電荷量大于乙的電荷量 解析 正負(fù)號(hào)表示電荷的正負(fù) 比較電荷多少時(shí)只能看帶電荷的數(shù)量 與正負(fù)無(wú)關(guān) 答案 4 元電荷就是電子 解析 最小的電荷量叫做元電荷 電荷量為1 60 10 19C 電子帶負(fù)電 電荷量與元電荷相同 但它是微觀粒子 答案 5 質(zhì)子和電子的比荷相同 解析 質(zhì)子和電子的電荷量相同 但質(zhì)子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量 所以電子的比荷大于質(zhì)子的比荷 答案 知識(shí)自學(xué) 自我檢測(cè) 2 下列對(duì)物體帶電現(xiàn)象的敘述正確的是 A 不帶電的物體一定沒(méi)有電荷B 帶電物體一定具有多余的電子C 一根帶電的導(dǎo)體棒放在潮濕的房間 過(guò)了一段時(shí)間后 發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒不帶電了 這個(gè)過(guò)程中電荷不守恒D 摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體解析 不帶電的物體內(nèi)部含有等量的正電荷和負(fù)電荷 對(duì)外顯示不帶電 A錯(cuò)誤 帶電物體可能有多余的正電荷 也可能有多余的負(fù)電荷 B錯(cuò)誤 一根帶電的導(dǎo)體棒放在潮濕的房間 過(guò)了一段時(shí)間后 發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒不帶電了 是因?yàn)殡姾杀恢泻土?這個(gè)過(guò)程中電荷仍然守恒 C錯(cuò)誤 摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 D正確 答案 D 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 三種起電方式的比較與各自遵循的規(guī)律圖甲是古老的摩擦起電機(jī) 圖乙是感應(yīng)起電機(jī) 結(jié)合圖片 思考 1 兩個(gè)絕緣體發(fā)生摩擦為什么會(huì)帶上電荷 2 感應(yīng)起電能發(fā)生在絕緣體上嗎 原因是什么 要點(diǎn)提示 1 兩個(gè)絕緣體摩擦?xí)r 其中一個(gè)物體失去電子 另一個(gè)物體得到電子 分別帶上了正 負(fù)電荷 2 感應(yīng)起電不會(huì)發(fā)生在絕緣體上 因?yàn)榻^緣體中的電子不能自由移動(dòng) 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 當(dāng)堂檢測(cè) 三種起電方式的比較 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 帶電方式有三種 摩擦 接觸與感應(yīng) 三種方式的共同點(diǎn)都是電子在轉(zhuǎn)移 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 例題1 多選 如圖所示 A B為相互接觸的用絕緣柱支撐的金屬導(dǎo)體 在它們的下部貼有金屬箔片 起初它們不帶電 C是帶正電的小球 下列說(shuō)法正確的是 A 把C移近導(dǎo)體A時(shí) A B上的金屬箔片都張開(kāi)B 把C移近導(dǎo)體A后 先把A B分開(kāi) 然后移去導(dǎo)體C A B上的金屬箔片仍張開(kāi)C 把C靠近A穩(wěn)定后 先把C移走 再把A B分開(kāi) A B上的金屬箔片仍張開(kāi)D 把C靠近A穩(wěn)定后 先把A B分開(kāi) 再把C移走 然后重新讓A B接觸 A上的金屬箔片張開(kāi) 而B(niǎo)上的金屬箔片閉合 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 思考問(wèn)題 1 C移近導(dǎo)體A時(shí) 原來(lái)呈電中性的A B上的電荷如何移動(dòng) 為什么 答案 由于C上正電荷的吸引作用 使B上的負(fù)電荷向A移動(dòng) 2 把C移近導(dǎo)體A后 先把A B分開(kāi) 然后移去導(dǎo)體C A B各帶什么電荷 兩個(gè)物體的電荷量有什么關(guān)系 答案 A帶負(fù)電 B帶正電 電荷量相等 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 解析 雖然A B起初都不帶電 但帶正電的導(dǎo)體C對(duì)A B內(nèi)的電荷有力的作用 使A B中的自由電子向左移動(dòng) 使A端積累了負(fù)電荷 B端積累了正電荷 其下部貼的金屬箔片分別帶上了與A B同種的電荷 由于同種電荷間的斥力 所以金屬箔片都張開(kāi) 選項(xiàng)A正確 C在A B附近時(shí) 先把A B分開(kāi) 則A B分別帶上了等量的異種電荷 移去C后 A B上的電性和電荷量不變化 兩金屬箔片張開(kāi) 選項(xiàng)B正確 如果先移走C A B上的感應(yīng)電荷會(huì)在其相互之間的作用下吸引中和 不再帶電 所以金屬箔片都不會(huì)張開(kāi) 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 先把A B分開(kāi) 再移走C A B仍然帶電 但重新讓A B接觸后 A B上的感應(yīng)電荷完全中和 金屬箔片都不會(huì)張開(kāi) 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 AB 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 感應(yīng)起電的分析方法 1 靜電感應(yīng)中 中性導(dǎo)體在兩側(cè)同時(shí)感應(yīng)等量異種電荷 感應(yīng)的過(guò)程 就是導(dǎo)體內(nèi)電荷重新分布的過(guò)程 2 注意靜電感應(yīng)現(xiàn)象中要放上帶電體后再將兩物體分開(kāi) 兩物體帶等量異種電荷 若先將物體分開(kāi)再移入帶電體 兩物體均不會(huì)帶電 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 電荷守恒定律的理解及其應(yīng)用小明同學(xué)用自制的驗(yàn)電器進(jìn)行了一些探究實(shí)驗(yàn) 如圖所示 小明使驗(yàn)電器帶了負(fù)電荷 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后 他發(fā)現(xiàn)該驗(yàn)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(guān)于此問(wèn)題 他跟學(xué)習(xí)小組討論后形成了下列觀點(diǎn) 你認(rèn)為哪些是正確的 小球上原有的負(fù)電荷逐漸消失了 在此現(xiàn)象中 電荷不守恒 小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了 該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的 仍然遵循電荷守恒定律 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 要點(diǎn)提示 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 正確 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 1 物體帶電的實(shí)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 實(shí)質(zhì)均是電荷發(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 1 電荷守恒定律和能量守恒定律一樣 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 2 電荷守恒定律另一表述是 一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng) 電荷的代數(shù)和保持不變 電荷不會(huì)產(chǎn)生也不會(huì)消滅 只能轉(zhuǎn)移 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 例題2 有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬球A B 分別帶有電荷量QA 6 4 10 9C QB 3 2 10 9C 問(wèn) 1 讓兩絕緣金屬球接觸后 A B所帶電荷量各是多少 此過(guò)程中電荷發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移了多少 2 A B兩球接觸前固定好 讓第三個(gè)與它們相同的不帶電小球C反復(fù)與A B接觸 最終A B兩球的電荷量和電性如何 思考問(wèn)題 1 兩小球所帶的總電荷量為多少 答案 兩小球所帶電荷量的代數(shù)和為3 2 10 9C 2 C小球與A B小球反復(fù)接觸 最后三個(gè)小球的帶電荷量多少有什么特點(diǎn) 答案 三個(gè)小球的帶電荷量相等 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 解析 1 兩小球接觸時(shí) 電荷量少的負(fù)電荷先被中和 剩余的正電荷再重新分配 即接觸后兩小球的電荷量 在接觸過(guò)程中 電子由B球轉(zhuǎn)移到A球 自身的 凈 電荷全部中和后 繼續(xù)轉(zhuǎn)移 直至其帶QB 的正電荷 這樣 共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為 Q QB QB 1 6 10 9C 3 2 10 9C 4 8 10 9C 2 由于三球完全相同 反復(fù)接觸后三球最終電荷量相同 均分中和后的電荷量 故A B均帶正電 電荷量為 答案 1 均為1 6 10 9C電子由B球轉(zhuǎn)移到了A球 轉(zhuǎn)移的電荷量為 4 8 10 9C 2 均為 10 9C均為正電 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 當(dāng)堂檢測(cè) 問(wèn)題探究 名師精講 典例剖析 感應(yīng)起電的分析方法 1 靜電感應(yīng)中 中性導(dǎo)體在兩側(cè)同時(shí)感應(yīng)等量異種電荷 感應(yīng)的過(guò)程 就是導(dǎo)體內(nèi)電荷重新分布的過(guò)程 2 注意靜電感應(yīng)現(xiàn)象中要放上帶電體后再將兩物體分開(kāi) 兩物體帶等量異種電荷 若先將物體分開(kāi)再移入帶電體 兩物體均不會(huì)帶電 當(dāng)堂檢測(cè) 探究一 探究二 1 2 3 1 冬天人穿毛衣時(shí)很容易產(chǎn)生靜電 這種產(chǎn)生靜電的方式屬于 A 感應(yīng)起電B 接觸起電C 摩擦起電D 毛衣本身就帶電解析 感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是在其他帶電體的影響下電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 毛衣本身不帶電 但在與皮膚摩擦?xí)r很容易產(chǎn)生靜電 這種產(chǎn)生靜電的方式屬于摩擦起電 選項(xiàng)C正確 答案 C 探究一 探究二 1 2 3 當(dāng)堂檢測(cè) 2 帶電體所帶的電荷量不可能是 A 4 0 10 18CB 6 4 10 19CC 1 6 10 10CD 2 0 10 19C解析 任何帶電體帶的電荷量都等于元電荷的整數(shù)倍 即q ne n 1 2 3 e 1 6 10 19C 由于2 0 10 19C不是1 6 10 19C的整數(shù)倍 所以D是不可能的 答案 D 探究一 探究二 1 2 3 當(dāng)堂檢測(cè) 3 使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器 驗(yàn)電器的金屬箔片張開(kāi) 如圖所示表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況 正確的是 探究一 探究二 1 2 3 當(dāng)堂檢測(cè) 解析 把帶電金屬球移近不帶電的驗(yàn)電器 若金屬球帶正電荷 則將導(dǎo)體上的自由電子吸引上來(lái) 這樣驗(yàn)電器的上部將帶負(fù)電荷 箔片帶正電荷 若金屬球帶負(fù)電荷 則將導(dǎo)體上的自由電子排斥到最遠(yuǎn)端 這樣驗(yàn)電器的上部將帶正電荷 箔片帶負(fù)電荷 故選項(xiàng)B正確 答案 B