教科版高中物理选修3-1课件第1章-1

教师用书独具演示1电荷电荷守恒定律●课标要求1．知道电荷的概念，了解电荷间的相互作用规律．2．认识使物体带电的方法和实质．3．理解电荷守恒定律●课标解读1．知道自然界存在两种电荷，并且只存在两种电荷，知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．2．经历摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质．3．理解电荷守恒定律的内容，并能解答相关问题．4．知道电荷量的概念及其国际单位．5．关注存在元电荷的事实，知道元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化．●教学地位本节知识在高考中尽管很少直接命题，但它是电学的最基本知识，是以后学习的基础．●新课导入建议在干燥的冬天，你也许有过这样的经历：当脱下外套或者毛衣时，会听到“啪啪”的声音，甚至还能看到电火花，若此时伸手接触房门的金属把手，你的手也会被“电”得麻一下，如何解释这些现象呢？通过这节课的学习，我们就能明白这些问题了．●教学流程设计演示结束课标解读重点难点1.知道常用的起电方法以及各种起电方法的实质．2.理解电荷守恒定律的内容．3.知道元电荷的概念及其数值.1.电荷守恒定律的理解与应用．(重点)2.利用电荷守恒定律分析解决摩擦起电问题和感应起电问题．(难点)摩擦起电两种电荷1.基本知识(1)摩擦起电：带有电荷的物体叫做带电体．通过摩擦使物体带电的方法称为．摩擦起电(2)电荷间的相互作用①大量实验表明，自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷，同种电荷相互，异种电荷相互，电荷的多少叫做，简称为电量，在国际单位制中，电荷量的单位是，用字母表示，通常正电荷的电荷量用表示，负电荷的电荷量用表示．②常用的电荷量单位还有微库(μC)和纳库(nC)1μC＝,1nC＝.排斥吸引电荷量库仑C正数负数10－6C10－9C2．思考判断(1)不带电的物体和带电体一定不能发生相互作用．(×)(2)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电．(√)(3)电荷间同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥．(×)3．探究交流刚洗过头发后，干燥的头发越梳越乱，为什么会出现这种现象？【提示】梳头时梳子与头发摩擦使发丝带电，不同发丝都带有相同性质的电荷，由于同种电荷相互排斥，故各发丝之间相互排斥而出现蓬松凌乱的现象.摩擦起电的解释1.基本知识(1)材料不同的两物体相互摩擦时，一个物体的原子中有一些外层电子挣脱原子核的束缚到另一个物体上．(2)失去电子的物体带，得到电子的物体带．转移正电负电2．思考判断(1)摩擦起电就是通过摩擦创造了电荷．(×)(2)摩擦起电的实质是电荷的转移．(√)(3)任何两个物体相互摩擦都可发生明显的起电现象．(×)3．探究交流用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，丝绸带电吗？如果带电，带什么电？该过程中哪个物体的原子核对核外电子的束缚本领强？【提示】带电，带负电，丝绸的原子核对核外电子的束缚本领强.电荷守恒定律1.基本知识电荷既不能也不能，它们只能从一个物体到另一个物体，或者从物体的一部分到另一部分．在转移过程中，电荷的保持不变．被消灭被创造转移转移代数和2．思考判断(1)一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变．(√)(2)一个带正电的氢离子和一个带负电的氯离子接触形成不带电的氯化氢原子(HCl)，与电荷守恒定律矛盾．(×)(3)带负电的绝缘金属小球放在潮湿的空间中，经过一段时间该小球上的负电荷几乎为零，可见小球上的负电荷逐渐消失了．(×)3．探究交流有同学认为用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，因此玻璃棒没有负电荷，你是怎样认识这个问题的？【提示】在丝绸和玻璃棒摩擦过程中，玻璃棒中的一部分负电荷转移到了丝绸上，使得玻璃棒上的正电荷多于负电荷．从而使玻璃棒显示正电，所以该同学的认识是错误的.静电感应与感应起电1.基本知识(1)静电感应和感应起电：当带电体球不带电的枕形导体时，由于同种电荷相互、异种电荷相互，导体中可以自由移动的电荷将会，以至于枕形导体靠近带电导体球的一端带上与导体球的电荷，远离带电球的一端带上与导体球的电荷．这种现象叫静电感应．利用静电感应使导体带电的方法称为．靠近排斥吸引发生运动电性相反电性相同感应起电(2)感应起电的方法：①保持带电球不动．②将枕形导体分开，再移走带电球．如图1－1－1所示．图1－1－12．思考判断(1)发生静电感应时，导体靠近带正电的物体的一端带负电荷．(√)(2)带电体靠近导体，导体感应起电，拿走带电体后导体仍然带电．(×)(3)感应起电的实质是带电体的电荷飞到了导体上．(×)3．探究交流绝缘体是否会发生静电感应现象？为什么？【提示】不能，因为绝缘体没有自由移动的电荷.三种起电方式【问题导思】1．两个绝缘体发生摩擦为何会带电？2．感应起电能否发生在绝缘体之间？感应起电的实质是什么？3．除了摩擦起电和感应起电两种起电方式外还有没有其他起电方式？三种起电方式的比较方式内容摩擦起电感应起电接触起电产生及条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时导体与带电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”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚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)自由电荷在带电体与导体之间发生转移举例摩擦后的毛皮与橡胶棒分别带正电和负电放于电场中的导体两端带有等量异种电荷验电器的工作原理实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移1．摩擦起电适用于绝缘体，感应起电和接触起电适用于导体．2．无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移．(2013·绵阳中学高二检测)如图1－1－2所示，A、B为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是()图1－1－2A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合【审题指导】在分析感应带电时，首先要明确带电小球的电性及感应电荷的分布情况，其次要注意区分“移近”“接触”“分开”等关键词语，更应注意C移走的时机不同，A、B感应带电的情况不同．【解析】C移近A时，带正电的小球C对A、B内的电荷有力的作用，使A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累了负电荷，B端积累了正电荷，其下部贴有的金属箔片也分别带上了与A、B同种性质的电荷．由于同种电荷间的斥力，所以金属箔片都张开，A正确．C靠近后保持不动，把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍带等量的异种感应电荷，此时即使再移走C，因A、B已经绝缘，所带电荷量也不会变，金属箔片仍张开，B正确．先移走C，再把A、B分开，A、B上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下中和，不再带电，所以箔片都不会张开，C错．先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，箔片都不会张开，D错．【答案】AB感应起电的判断方法1．带电体靠近导体时，导体上靠近带电体的一端感应出与带电体性质不同的电荷，远离带电体的一端感应出与带电体相同性质的电荷．2．接地的某导体与地球组成一个新导体，在感应起电时该导体为近带电体端，感应出与带电体不同性质的电荷，地球为远带电体端，感应出与带电体相同性质的电荷．1．将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，如图1－1－3所示．下列几种方法中能使两球都带电的是()甲乙图1－1－3A．先把两球分开，再移走棒B．先移走棒，再把两球分开C．先将棒接触一下其中一球，再把两球分开D．棒带的电荷量如果不变，不能使两导体球带电【解析】带电棒移近导体球，会发生静电感应现象，但先把两球分开，再移去棒可使两球带电，而先移去棒，再把两球分开，两球不带电，故A正确，B错误．C项为接触带电，故C正确，D错误．【答案】AC电荷守恒定律的理解和应用【问题导思】1．静电感应的实质是什么？是不是创造了电荷？2．电荷均分规律适用于什么样的导体间？1．物体带电的实质使物体带电不是创造了电荷，也不是消灭了电荷．物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配．摩擦起电、感应起电和接触起电，均符合电荷守恒定律．2．守恒定律的广泛性电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律，也涵盖了近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律．如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变．3．电荷的中和与净电荷将带有等量异种电荷的物体相接触，它们所带正、负电荷的代数和为零，表现为对外的电效应相互抵消，就如不带电一样．这时，它们呈电中性，这种现象叫做电中和．即电中和是正、负电荷相互抵消，使得净电荷减少或为零的现象，但正、负电荷本身依然存在，并不是正、负电荷的消失．正、负电荷都是物质，是既不能被消灭，也不能被创造出来的．所以电荷守恒是物质守恒的体现．我们通常讲一个物体带多少电，实质上指的是带多少“净”电荷，只是习惯上将“净”字省略掉而已．4．应用电荷守恒定律分析接触带电现象中电荷量的分配(1)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关．完全相同的金属球接触时，电荷量平均分配；形状、大小不同的导体接触时电荷量不能平均分配．无论哪种情况，接触前后电荷总量不变．(2)完全相同的带电金属球接触时电荷量的分配情况：若两个完全相同的金属小球的带电量分别为Q1、Q2，则它们接触后再分开都带有Q1＋Q22的电量，式中电量Q1、Q2均包含它们的正负号．完全相同的两个金属小球接触后再分开，两球的带电量一定相同．且带电量为原来两球所带总电量的一半．若原来两球带同种电荷，电量相加后平分；若原来两球带有异种电荷，则电荷先中和再均分．有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量Q1＝6.4×10－9C、Q2＝－3.2×10－9C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少个电子？【审题指导】(1)两小球带异种电荷，接触后先中和再等分．(2)接触过程中真正移动的电荷是电子．【解析】当两个小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量相等，QA′＝QB′＝Q1＋Q22＝6.4×10－9－3.2×10－92C＝1.6×10－9C在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带QB′的正电荷，这样，共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q2＋QB′＝(3.2×10－9＋1.6×10－9)C＝4.8×10－9C转移的电子数n＝ΔQe＝4.8×10－91.6×10－19个＝3.0×1010个【答案】电子由B球转移到A球，共转移了3.0×1010个电子1．一般导体接触起电时，两物体最终一定带同种电荷，但电荷的分配规律很复杂，大多靠实验才能确定．2．只有完全相同的导体球接触时才能等分总电荷量．2．甲物体与乙物体相互摩擦，没有其他物体参与电荷的交换，发现甲物体带了9.6×10－16C的正电荷，以下结论正确的是()A．甲物体失去了6×103个电子B．乙物体失去了6×103个电子C．乙物体带9.6×10－16C的负电荷D．乙物体带9.6×10－16C的正电荷【解析】根据电荷守恒可知C项对，甲、乙交换的电子个数为n＝9.6×10－161.6×10－19(个)＝6×103(个)，甲带正电，甲失去电子，A对．【答案】AC综合解题方略——电荷间的相互作用规律(2012·浙江高考)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图1－1－4所示．对上述现象的判断与分析，下