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.ppt

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成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,靜電場(chǎng),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(dāng)我們脫掉外衣用手去拉車門時(shí)，常常會(huì)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(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________。,正,負(fù),玻璃棒,橡膠棒,排斥,吸引,正電,負(fù)電,相等,電中性,三種起電方式,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)。,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__________。,電荷守恒定律,創(chuàng)生,消滅,另一部分,另一個(gè)物體,保持不變,保持不變,元電荷,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。,庫(kù)侖,C,電子,1.610－19,密立根,質(zhì)量,1.761011,一、三種起電方式的比較,[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。,(青州市實(shí)驗(yàn)中學(xué)2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期期中)如圖所示，如果天氣干燥，晚上脫毛衣時(shí)，會(huì)聽(tīng)到“噼啪”的響聲，還會(huì)看到電火花，關(guān)于這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，下列說(shuō)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(yīng)起電造成的 答案：C,,解析：脫毛衣時(shí)由于摩擦起電，衣服間產(chǎn)生異種電荷，當(dāng)電荷積累到一定程度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電火花，并伴有“噼啪”聲，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)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(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。,(南京金陵中學(xué)2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))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，這過(guò)程中電荷不守恒 D．摩擦起電實(shí)際上是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 答案：D,解析：不帶電的物體內(nèi)部正電荷的電量和負(fù)電荷的電量相等，體現(xiàn)出電中性，故A錯(cuò)誤；物體帶電可能有多余的正電荷，也有可能有多余的負(fù)電荷，故B錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒上面的電荷通過(guò)潮濕的空氣發(fā)生了轉(zhuǎn)移，電荷仍然守恒，故C錯(cuò)誤；物體帶電的本質(zhì)都是電荷的轉(zhuǎn)移，故D正確。,三、驗(yàn)電器與靜電計(jì)的區(qū)別與聯(lián)系,如圖所示，有一金屬箔驗(yàn)電器，起初金屬箔閉合，當(dāng)帶正電的棒靠近驗(yàn)電器上部的金屬板時(shí)，金屬箔張開(kāi)。在這個(gè)狀態(tài)下，用手指接觸驗(yàn)電器的金屬板，金屬箔閉合，問(wèn)當(dāng)手指從金屬板上離開(kāi)，然后使棒也遠(yuǎn)離驗(yàn)電器，金屬箔的狀態(tài)如何變化？從下圖中的①～④ 4個(gè)選項(xiàng)中選取一個(gè)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(yàn)電器后，驗(yàn)電器上端帶負(fù)電，手指離開(kāi)，驗(yàn)電器上電荷分布不變，金屬箔仍閉合，將棒遠(yuǎn)離后，驗(yàn)電器上電荷重新分布，金屬箔張開(kāi)，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(dǎo)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(shuō)法正確的是( ),對(duì)起電方式的理解,,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，先把A、B分開(kāi)，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開(kāi) C．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．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,解析：(1)C移近A時(shí)，帶正電的小球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)，使得A端積累了負(fù)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(zhì)的電荷。由于同種電荷間的斥力，所以金屬箔片都張開(kāi)，A正確。 (2)C靠近后保持不動(dòng)，把A、B分開(kāi)，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(yīng)電荷，此時(shí)即使再移走C，因A、B已經(jīng)絕緣，所帶電荷量也不會(huì)變，金屬箔片仍張開(kāi)，B正確。,(3)先移走C，再把A、B分開(kāi)，A、B上的感應(yīng)電荷會(huì)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(huì)張開(kāi)，C錯(cuò)。 (4)先把A、B分開(kāi)，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(huì)張開(kāi)，D錯(cuò)。 答案：AB,用棉布分別與丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，由此對(duì)摩擦起電說(shuō)法正確的是( ),,A．兩個(gè)物體摩擦?xí)r，表面粗糙的易失去電子 B．兩個(gè)物體摩擦起電時(shí)，一定同時(shí)帶上種類及數(shù)量不同的電荷 C．兩個(gè)物體摩擦起電時(shí)，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?xí)r得失電子取決于原子對(duì)電子的束縛力大小，A錯(cuò)。由于摩擦起電的實(shí)質(zhì)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(cuò)C對(duì)。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(duì)。,有兩個(gè)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(guò)程中，電子如何轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移了多少個(gè)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(zhuǎn)移到A球，轉(zhuǎn)移了3.01010個(gè),(濰坊市2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期三校聯(lián)考)下列說(shuō)法正確的是( ) A．元電荷實(shí)質(zhì)就是電子(或質(zhì)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(guò)摩擦創(chuàng)造出了等量的異種電荷的過(guò)程 D．不論是摩擦起電還是感應(yīng)起電，都是電荷的轉(zhuǎn)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(cuò)、B對(duì)。由電荷守恒定律，電荷不能創(chuàng)造，也不能消失，C錯(cuò)、D對(duì)。,某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證電荷守恒定律。,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。,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。 答案：(1)起電板使驗(yàn)電器感應(yīng)起電 (2)兩塊板帶有等量異種電荷 (3)能,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。,(杭州二中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期質(zhì)檢)如圖所示為科技館里一個(gè)趣味體驗(yàn)項(xiàng)目的照片和簡(jiǎn)化圖，核心裝置為一個(gè)金屬球，在干燥的空氣里，體驗(yàn)者雙腳站在絕緣凳上，手(圖中為右手)按在金屬球上，并遠(yuǎn)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(guò)一段時(shí)間后，體驗(yàn)者的頭發(fā)便會(huì)四處散開(kāi)，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(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) 答案：BD,,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)點(diǎn)：對(duì)感應(yīng)起電中的遠(yuǎn)端的理解不清導(dǎo)致錯(cuò)誤。 案例：如圖所示，放在絕緣支架上帶正電的導(dǎo)體球A，靠近放在絕緣支架上不帶電的導(dǎo)體B，導(dǎo)體B用導(dǎo)線經(jīng)開(kāi)關(guān)S接地，現(xiàn)把S先合上再斷開(kāi)，再移走A，則導(dǎo)體B( ) A．不帶電 B．帶正電 C．帶負(fù)電 D．不能確定,,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。 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。 正確答案：C,