2019-2020学年新教材高中物理 第九章 静电场及其应用 第1节 电荷课件 新人教版必修第三册

第九章静电场及其应用课标要求1．知道自然界的电荷只有两种，且电荷间存在着相互作用。2．了解摩擦起电和感应起电两种使物质带电的方式，学会从物质微观结构的角度认识物体带电的原因。3．理解电荷守恒定律，会解释生活中的静电现象。4．知道电荷量、元电荷、比荷的概念，知道电荷量是不能连续变化的物理量。第1节电荷一、电荷1．填一填(1)摩擦起电：由于而使物体带电的方式。(2)两种电荷：自然界中的电荷只有两种，正电荷和负电荷。(3)电荷量：电荷的，用Q表示，有时也可用q来表示。在国际单位制中，单位是，简称，符号是____。摩擦多少库仑库C(4)原子的组成①原子是由带正电的、不带电的中子以及带负电的组成的。②每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量，整个原子对外界表现为。质子电子一样多中性(5)摩擦起电的原因：当两种物质组成的物体相互摩擦时，一些受束缚较弱的会转移到另一个物体上，原来电中性的物体由于得到电子而带，失去电子的物体则带。(6)自由电子：金属中原子的外层电子脱离的束缚而在金属中，这种电子叫作自由电子。(7)离子：失去自由电子的便成为带正电的离子。电子负电正电原子核自由运动原子2．判一判(1)丝绸与任何物体摩擦后都带负电。()(2)两个正电荷相互排斥，两个负电荷相互吸引。()(3)摩擦起电的过程就是自由电荷转移的过程。()××√3．选一选如图所示，在用丝绸摩擦玻璃棒起电的过程中()A．玻璃棒带正电，丝绸不带电B．丝绸与玻璃棒带电情况完全相同C．玻璃棒中的负电荷转移到丝绸上，丝绸带负电D．丝绸中的正电荷转移到玻璃棒上，玻璃棒带正电解析：丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电，丝绸带负电，A、B错误；微观解释是玻璃棒上的电子转移到丝绸上，玻璃棒带正电，丝绸带负电，C正确，D错误。答案：C二、静电感应与电荷守恒定律1．填一填(1)静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带电荷，远离带电体的一端带电荷，这种现象叫作静电感应。(2)感应起电：利用使金属导体带电的过程。(3)电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它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，电荷的总量保持。(4)电荷守恒定律更普遍的表述：一个与外界没有电荷的系统，电荷的保持不变。异种同种静电感应转移不变交换代数和2．判一判(1)感应起电是因电荷间的相互作用，使导体内部自由电荷发生移动造成的。()(2)感应起电过程符合电荷守恒定律。()(3)在静电感应过程中，金属导体内部的正电荷与负电荷移动方向相反。()√√×3．选一选如图所示，在真空中，把一个中性的绝缘导体M向带负电的球P慢慢靠近，下列说法中错误的是()A．M两端的感应电荷越来越多B．M两端的感应电荷是同种电荷C．M两端的感应电荷是异种电荷D．M两端的感应电荷的电荷量相等解析：M向P靠得越近，M中的自由电子受到P的排斥力越大，两端的感应电荷越多，根据电荷守恒定律，M两端将出现等量的异种电荷，B错误。答案：B三、元电荷1．填一填(1)定义：最小的，用e表示。(2)带电体的电荷量特征：所有带电体的电荷量都是e的倍，是连续变化的物理量。(3)元电荷e的数值：最早是由美国物理学家密立根测得的，e＝1.602176634×10－19C，计算中可取e＝C。(4)电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之。eme＝1.76×1011C/kg。电荷量整数不能1.60×10－19比2．判一判(1)元电荷就是电子。()(2)元电荷是指电荷量很小的电荷。()(3)物体所带的电荷量等于元电荷电量的整数倍。()××√3．选一选保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务，盗版书籍影响我们的学习效率，甚至给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的()A．6.2×10－19CB．6.4×10－19CC．6.6×10－19CD．6.8×10－19C解析：任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，即1.6×10－19C的整数倍，由计算可知，只有选项B是1.6×10－19C的整数倍，故选项B正确。答案：B摩擦起电和感应起电[学透用活]1．摩擦起电的理解(1)摩擦起电的本质是发生了电子的转移，相互摩擦的两个物体一定是同时带上等量异种电荷。(2)同一物体分别与不同种类的物体摩擦，该物体可以带上不同种类的电荷，因为不同物体的原子核对外层电子的束缚能力大小不同。2．感应起电的理解(1)感应起电的实质：导体内部的自由电荷在带电体电荷的作用下，在导体内部发生了转移。(2)两种感应起电的操作步骤第一种操作①靠近：使带电体C(假设带正电)靠近相互接触的两导体A、B，A为离C较近的一端(以下称近端)，如图甲所示。②分开：保持C不动，用绝缘工具将A、B分开，如图乙所示。③移走：移走C，则A带负电，B带正电，如图丙所示。第二种操作(感应起电也可按下面步骤进行，如图所示)①将一个带电体A靠近导体球B；②用手接触一下导体球B，再将手拿开(或将导体球B接地，再与地断开)；③移去带电体A，则这时导体球B带上了和带电体A异号的电荷。[典例1][多选]如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起始它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法中不正确的是()A．把C移近导体A时，A带负电、B带正电B．先把C移近导体A，再把A、B分开，然后移去C，则A、B上的金属箔片仍张开C．先把C移走，再把A、B分开，A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，则A上的金属箔片仍张开，而B上的金属箔片闭合[解析]对于A、B选项，感应起电是使物体带电的一种方法，根据电荷间的相互作用规律可知，导体A的左端会感应出负电荷，导体B的右端会感应出正电荷，所以导体两端的金属箔片都张开，且左端带负电，右端带正电，此时把A和B分开，A带负电，B带正电，金属箔仍张开，故A、B正确；对于C选项，先把C移走，A、B不再带电，再把A、B分开，A、B上的金属箔片不会张开，故C不正确；对于D选项，先把A、B分开，再把C移走，A、B仍带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，A、B上的金属箔片都不会张开，故D错误。[答案]CD[规律方法]静电感应与验电器的综合问题一般有两种：一是用带电的物体靠近不带电的验电器的金属球，则由于静电感应，金属箔片会因为带电张开一定角度；二是验电器原来带电，由于静电感应，金属箔片的张角情况会因为验电器带电荷量的不同而不同，金属箔片上所带电荷量越多，其张角越大。[对点练清]1．M和N是两个原来都不带电的物体，它们互相摩擦后，N带正电荷。下列判断正确的是()A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B．摩擦的过程中电子从N转移到MC．M在摩擦过程中创造了正电荷D．N在摩擦过程中得到电子解析：原来不带电的物体处于电中性，不是没有任何电荷，而是正负电荷量相等，相互抵消，故A错误；摩擦起电中移动的是自由电子，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，故摩擦起电中N失去电子，转移到了M上，故B正确，C、D错误。答案：B2．如图所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形金属导体上电荷的移动情况是()A．枕形金属导体中的正电荷向B端移动，负电荷不移动B．枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动解析：金属导体中能够移动的自由电荷是电子(负电荷)，自由电子的移动导致A、B端带不同的电荷，B正确，A、C、D错误。答案：B3．[多选]如图所示，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的箔片张角减小，则()A．金属球可能不带电B．金属球可能带负电C．金属球可能带正电D．金属球一定带负电解析：验电器的箔片之所以张开，是因为它们都带了正电荷。张开的角度取决于带电荷量的多少。张角减小，说明箔片上的正电荷减少，A球与B球无接触，肯定发生的是静电感应。A球不带电时，由于静电感应A球靠近B球的一端带负电荷，同理，A球反过来感应B球，使B球上的正电荷增多，箔片上的正电荷减少，从而张角减小；若A球带负电，可达到同样的效果；若A球带正电，则正好相反，使张角增大，所以A、B正确。答案：AB对元电荷和电荷守恒定律的理解[学透用活]1．对元电荷的理解(1)元电荷e又称“基本电荷量”，是自然界存在的最小电荷量，最早是由美国科学家密立根用实验测得的。元电荷作为电荷量的单位，是物理学的基本常量之一，e＝1.60×10－19C。(2)元电荷只是一个电荷量的单位，不是某种电荷，也没有正负，更不是物质。不能说电子或质子是元电荷，因为电子和质子是实实在在的粒子(虽然其所带电荷量为一个元电荷)。2．对电荷守恒定律的理解(1)电荷守恒定律不仅适用于宏观过程(电子的转移)，也适用于微观过程(核反应和粒子的转化过程)。(2)起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离或转移。摩擦起电和接触起电是电荷“从一个物体转移到另一个物体”，感应起电是电荷“从物体的一部分转移到另一部分”。(3)电荷的总量是指电荷的代数和。(4)电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0。[典例2][多选]一带负电、通过绝缘支架支撑的金属小球被放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上带的负电荷几乎不存在了。这说明()A．小球上原有的负电荷彻底消失了B．在此现象中，电荷不守恒C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D．该现象是由电子转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律[解析]绝缘金属小球上的负电荷减少是由于电子通过潮湿的空气转移到外界，但是这些电子并没有消失，对小球和整个外界组成的系统而言，其电荷的总量仍保持不变，仍遵循电荷守恒定律，故A、B错误，C、D正确。[答案]CD[对点练清]1．[多选]关于电荷量，以下说法中正确的是()A．物体所带的电荷量可以为任意实数B．物体所带的电荷量只能是某些值C．物体因摩擦带电荷量为＋1.60×10－9C，这是因为失去了1.0×1010个电子D．物体所带电荷量的最小值为1.60×10－19C解析：带电体所带电荷量是不能连续变化的，只能是e＝1.60×10－19C的整数倍。物体因摩擦带电的原因是电子的得失，带正电是因为失去了电子，带负电是因为得到了电子。答案：BCD2．[多选]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．电子和质子都是元电荷B．一个带电体的电荷量为元电荷的205.5倍C．元电荷是最小的电荷量单位D．元电荷没有正负之分解析：元电荷是最小的电荷量单位，而不是带电粒子，带电体的电荷量均为元电荷的整数倍，元电荷没有正负之分，故C、D正确。答案：CD3．关于电荷守恒定律，下列叙述不正确的是()A．一个物体所带的电荷量总是守恒的B．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电荷量总是守恒的C．在一定的条件下，一个系统内的等量的正、负电荷即使同时消失，也并不违背电荷守恒定律D．电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换解析：根据电荷守恒定律，单个物体所带电荷量是可以改变的，在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电荷量总是守恒的，若一个系统内的等量的正、负电荷同时消失，并不违背电荷守恒定律，电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换，故A错误，B、C、D正确。答案：A落实新课标理念，教材案例最经典。本栏目内容选自其他版本教材，供同学们开阔视野，提升素养。一、感应起电(核心素养之科学探究)[选自鲁科版新教材P4“实验与探究”](1)将一根用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近(不接触)验电器的金属球(如图1)，会观察到什么现象？为什么会出现这种现象？(2)保持橡胶棒的位置不动，用手接触验电器的金属球(如图2)，会观察到什么现象？这又是为