2012《优化课堂》课件：物理粤教版选修3-1 第一章 第一节 认识静电

第一章电场第一节认识静电1．自然界中只存在________种电荷，习惯上规定用丝绸摩擦过的玻璃棒带____________电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带_________电荷．同种电荷相互____________，异种电荷相互________．2．物体所带电荷的多少叫________，在国际单位制中，单位是______，符号是______．等量的异种电荷完全抵消的现象叫________．3．电荷守恒定律：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，电荷的代数和______．两正负排斥吸引电荷量库仑C中和创造消灭转移转移不变4．下列叙述正确的是()A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．自然界只存在三种电荷：正电荷、负电荷和元电荷图1－1－1B轻小物体B被A吸引，如图1－1－1所示，可能的原因是()A．物体B带负电，A、B相互吸引B．B不带电C．因物体B太轻D．以上分析均不对5．(双选)一绝缘金属球A带正电，用绝缘丝线悬挂的一个AB知识点1起电的三种方式1．日常生活中，用塑料梳子梳干燥的头发时，头发会随梳子飘起来；在黑暗的地方脱毛衣时会看见小火花，听见“噼啪”声．这些都是什么现象？答案：摩擦起电现象．图1－1－22．如图1－1－3所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的金属小球.把球C移近导体A和将C与导体A接触，两种情形下A、B上的金属箔片都会张开．原因是什么？图1－1－3答案：C移近异体A，通过感应，A、B上的金属箔片带上了异种电荷；C与导体A接触，通过接触，A、B上的金属箔片带上了同种电荷．3．讨论：接触起电、摩擦起电、感应起电的实质是什么？这三种起电方式中物体所带电性有何不同？答案：实质相同，都是电荷的转移．通过摩擦和感应起电的两带电物体的电性相反，而接触起电时，两带电物体的电性相同．三种起电方式的实质(1)摩擦起电：实质是得失电子；两带电物体的电性相反，电量相等．(2)感应起电：实质是导体中自由电荷的转移；两带电物体的电性近异远同．(3)接触起电：实质是自由电荷从一个物体转移到另一个物体；两带电物体的电性一定相同．【例1】关于摩擦起电与感应起电，以下说法正确的是()A．摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生电荷B．摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移C．不论摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移D．以上说法均不正确解析：不论是摩擦起电还是感应起电，其带电的实质都是电荷的转移，而不是产生电荷，故C正确．答案：C【触类旁通】1．下列叙述正确的是()A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．感应起电时，由于带电体和被感应导体不接触所以一定是产生了电荷D．一对正、负电子接触后，电子会消失，这种现象叫电子的湮灭解析：摩擦起电、接触起电、感应起电都是电荷的转移，A、C错，B对，电子“湮灭”不是电子的消失，而是一个正电子结合一个负电子后整体不再显示电性，D错．B【例2】把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一定距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况不可能是()A．带有等量异种电荷B．带有等量同种电荷C．带有不等量异种电荷D．一个带电，另一个不带电解析：当两个小球分别带等量异种电荷时，两球接触后，都不带电，不可能相互排斥，故A项是不可能的．答案：A相互接触后分开，两球都带等量的正电荷，这是因为()A．A球的正电荷移到B球上B．B球的负电荷移到A球上C．A球的负电荷移到B球上D．B球的正电荷移到A球上【触类旁通】2．把一个带正电的金属球A跟不带电的同样的金属球BB知识点2元电荷1．电荷量：它表示物体所带电荷的多少，国际单位是________，用字母________表示．2.元电荷：最小的电荷量叫做元电荷，用e表示，e＝____________C．所有带电体的电荷量或者等于______，或者是____________．3．有人说质子和电子都是元电荷，这种说法你认为对吗？子和电子是元电荷．答案：质子或电子所带电荷的多少叫元电荷，但不能说质库仑C1.60×10－19ee的整数倍1．带电体的电荷量不能连续变化，因为最小的电荷量为1.60×10－19C.2．质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等，但不能说它们是元电荷．3．电子的电荷量与质量的比叫做电子的比荷，电子的比荷为eme＝1.76×1011C/kg.【例3】(双选)科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电荷量的单位．关于元电荷，下列论述正确的是()A．把质子或电子叫元电荷B．1.6×10－19C的电荷量叫元电荷C．电子带有最小的负电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷D．一个带电物体的带电量为1.0×10－19C量1.6×10－19C称为元电荷，不能说质子和电子是元电荷，它们所带电荷量的绝对值是元电荷．所有带电体的电荷量一定等于1.6×10－19C或者是1.6×10－19C的整数倍．解析：元电荷不是电荷，它是指电荷所带的电荷量，电荷答案：BC【触类旁通】3．(双选)关于元电荷，下列说法正确的是()CDA．任何一个带电粒子所带的电荷都是元电荷B．有一个带电体的带电荷量为205.5倍的元电荷C．元电荷是最小的电量单位D．元电荷没有正负之分解析：元电荷是最小的电荷量单位，带电体的电荷量均为元电荷的整数倍；元电荷只是电荷量的单位，不是带电粒子，没有电性之说，故C、D正确．知识点3验电器的使用如图1－1－4，用起电机使金属球A带上正电，靠近不带电的验电器的金属球B，则验电器金属箔__________(填“张开”或“闭合”)，因为验电器下部箔片都带上了______电．讨论：(1)验电器有什么作用？(2)当带正电的金属球A靠近验电器的金属球B时，金属箔张开的原因是什么？当带正电的金属球A与验电器的金属球B接触时，金属箔是否张开？图1－1－4张开正关于验电器的使用(1)验电器可以用来判断物体是否带电、带电荷的种类及电荷量的多少．(2)当带电体靠近验电器金属球或接触验电器金属球时，验电器的金属箔都会张开，但要注意区分两种情形验电器所带电荷的不同．(3)靠近和接触验电器金属球都可以判断其是否带电，前者发生的是静电感应现象，后者是因为带电体和验电器之间发生了电荷的转移．【例4】(双选)如图1－1－5所示，有一带正电的验电器，当一带绝缘柄的金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金属箔张角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电图1－1－5解析：验电器的金属箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相互排斥，张开角度的大小决定于两金属箔所带电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，金属箔上的正电荷逐渐“上移”，两金属箔张角将减小，B正确，C错误．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应使A球靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷．A球上负的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用，由于负电荷离验电器较近而表现为吸引作用，金属箔张角减小，A正确，D错误．答案：AB【触类旁通】4．把一个带电棒移近一个带正电的验电器，金属箔先闭合而后又张开，说明棒上带的是()AA．负电荷B．可以是正电荷，也可以是负电荷C．正电荷D．带电棒上先带正电荷，后带负电荷解析：带电棒不与验电器接触，金属所带电荷电性不变，D错；若带正电，金属箔张角会增大，B、C错．知识点4电荷守恒定律1．电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体______到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分．在转移过程中，电荷的代数和________．这个结论叫做电荷守恒定律．2．甲、乙两同学各拿一带电小球做实验，不小心两小球接触了一下，结果两小球都没电了！电荷哪里去了呢？是否违背了电荷守恒定律？答案：两球上的异种电荷中和了，即：正负电荷代数和为0，对外不显电性；没有违背电荷守恒定律．转移不变电荷守恒定律的含义(1)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一．(2)起电过程实质上是物体中正、负电荷的分离和转移的过程；不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷．本质都是电荷发生了转移，即物体所带的电荷重新进行分配．(3)电荷的中和现象实质上是正、负电荷的结合过程．当电荷的种类、数量达到异号、等量时，正、负电荷代数和为0．但在分离、转移、结合等过程中电荷的总量保持不变．【例5】(双选)原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙接触，最后，甲物体带正电1.6×10－15C，丙物体带电荷量8×10－16C．则对于最后乙、丙两物体的带电情况下列说法中正确的是()A．乙物体一定带有负电荷8×10－16CB．乙物体可能带有负电荷2.4×10－15CC．丙物体一定带有正电荷8×10－16CD．丙物体一定带有负电荷8×10－16C解析：由于甲、乙、丙原来都不带电，即都没有净电荷，甲、乙摩擦导致甲失去电子1.6×10－15C而带正电，乙物体得到电子而带1.6×10－15C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为1.6×10－15C－8×10－16C＝8×10－16C，故A、D正确．答案：AD【触类旁通】5．如图1－1－6所示，将带有负电的绝缘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，下列方法中不能使两球都带电的是()A．先把两球分开，再移走棒B．先移走棒，再把两球分开C．使棒与甲球瞬时接触，再移走棒D．先将两球分开，使棒与甲球瞬时接触再移走棒，然后将两球接触图1－1－6解析：A方法中，由于静电感应，甲球带正电荷，乙球带负电荷，把两球分开后，它们带上了等量异种电荷，所以A正确；B方法中，若先将棒移走，则甲、乙两球的异种电荷中和，所以不会带上电荷，B错误；C方法中，使棒与甲球接触，则两球会因接触而带上负电荷，所以C正确；D方法中，若两球分开，使棒与甲球瞬时接触甲球带上负电，移走棒后两球会因接触而带上负电荷，D正确．答案：B电荷守恒与电量分配在分析接触起电物体带电量的问题时必须注意：(1)无论哪种起电方式都是电荷发生转移，并没有创造新的电荷，接触带电时，电荷的总量不变．两接触物体所带电的电性相同，电荷的分配与物体的形状和大小有关．(2)只有当两个完全相同的带电绝缘金属小球相接触时，最终所带的电量才相同．若两球各带同种电荷，则只需将电荷量相加，然后均分即可；若两球带不等量异种电荷，则电荷量少的要先被中和，剩余的电荷再均分．【例6】完全相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量，相隔一定的距离，现让第三个完全相同的不带电的金属小球C先后与A、B接触后再移开．(1)若A、B两球带同种电荷，接触后A、B两球的带电荷量之比为多少？(2)若A、B两球带异种电荷，接触后A、B两球的带电荷量之比为多少？解：(1)设A、B带电荷量均为q，第三个小球C先与A接触，净电荷平均分配，A、C两球带电荷量均为q2.第三个小球C再与B接触，净电荷平均分配，B、C两球带电荷量均为q2＋q2＝34q.所以，接触后A、B两球的电荷量之比为2∶3.(2)设A带的电荷量为q，B带电荷量为－q，则第三个小球C先与A接触，净电荷平均分配，A、C两球带电荷量均为q2.第三个小球C再与B接触，先中和，然后净电荷再平均分配，B、C两球带电荷量均为q2＋－q2＝－14q.所以，接触后A、B两球的电荷量之比为2∶1.【触类旁通】6．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QA＝6.4×10－9C、QB＝－3.2×10－9C，让两绝缘金属小球接触，问：(1)两球最后各带多少电？(2)在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？解：(1)当两小球接触时，电荷