2019-2020学年高中物理 第1章 电场 第1节 认识静电课件 粤教版选修3-1

本章从电荷在电场中的受力和静电力做功两个角度研究电场的基本性质．在学习过程中要重点掌握八个概念、两个定律、一个规律、两种关系、一种研究方法．八个概念：电场强度、电场线、电势、电势能、等势面、电势差、电容、电容器．两个定律：电荷守恒定律、库仑定律．一个规律：带电粒子在电场中的运动规律．两种关系：静电力做功与电势能的关系、匀强电场中电势差与电场强度的关系．一种研究方法：比值定义法．1．注意知识的前后联系本章内容是电学的基础知识，也是学习以后各章的准备知识，基本概念多且抽象，许多知识要在力学知识基础上学习和运用，因此学习中应注意复习必要的力学知识，以便能够自然地把力学和电学知识密切联系起来．2．比值法定义物理量电场强度是运用一种常用的定义方法——比值定义法来定义的．要能够正确理解电场强度和试探电荷所受的静电力无关、和试探电荷电量无关的结论．电势也是本章一个非常重要的概念，能理解它的具体含义，知道它是反应电场中能的性质的物理量．它和电场强度一样也是用比值定义法定义的，要进一步理解比值定义法的使用价值．3．借助直观形象理解抽象问题电场线和等势面是为了形象理解电场而引入的假想的线和面，实际不存在，但在解决电场中电场强度大小的比较、判断电势的高低、判断静电力做功正负等方面有非常重要的价值，要切实把握．4．理论联系实际，会用课本知识解决实际问题本章知识在实际中有广泛应用，教材中非常注重理论与实际的结合，从内容到习题和阅读材料，有许多现代设备的介绍，如静电复印．第一节认识静电牛顿等人建立的经典物理学，第一次将自然科学从神秘的神学中分离出来，近年引力漩涡的发现更是带领人类进入“创世之初”——毫不逊色于前几年“上帝粒子”的发现．接下来我们将学习物理学的另一门分支——电磁学．通过预习，请回答下面的问题．1．冬天脱毛衣时的噼啪声，雷雨天的闪电，梳头时头发被吸引等现象，都属于______现象．2．用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒得到电子，带______电；用丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒失去电子，带______电．二者的本质都是发生了电子的转移．3．电荷间存在相互作用．(1)同种电荷相互______，异种电荷相互______．(2)带电的物体都具有______轻小物体的性质．电负正排斥吸引吸引一、起电方法的实验探究1．物体带电：物体有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电．2．自然界只有两种电荷(1)正电荷：用丝绸摩擦过的______棒所带的电荷．(2)负电荷：用毛皮摩擦过的______棒所带的电荷．3．电荷间的相互作用规律：同种电荷相互______，异种电荷相互______．4．物体起电有三种方式：摩擦起电、接触起电和感应起电．玻璃橡胶排斥吸引二、电荷守恒定律1．电荷量的表示及单位字母表示：________．国际单位制单位：______，简称库；单位符号：_____．2．元电荷电子所带的电荷量是最小电荷量，人们把这个最小电荷量叫作________，用e表示，e＝1.6×10－19C．实验表明：所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍．Q或q库仑C元电荷3．电荷既不能创造，也不能______，它们只能从一个物体转移到______________，或者从物体的一部分转移到__________．在转移的过程中，电荷的________不变，这一结论叫作电荷守恒定律．消灭另一个物体另一部分代数和将玻璃两端垫起，下面撒一些纸屑，再用干燥的纸团摩擦玻璃板的上表面，你就会看到下面的纸屑上下飞舞，你知道这是为什么吗？【答案】摩擦使玻璃带电吸引纸屑．三种起电方式的区别和联系起电方式摩擦起电接触起电感应起电产生及条件两不同绝缘体摩擦时带电导体和导体接触时导体靠近带电体时现象两物体带上等量异种电荷导体上带上与带电体相同电性的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”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转移电荷之间的相互排斥导体中的自由电子受到带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)实质电荷在物体之间或物体内部的转移例1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，验电器的金箔片张角减小，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：验电器的金箔片之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥，张开角度的大小决定于两金箔带电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔片上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔片张角减小，选项B正确，同时否定选项C；如果A球不带电，在靠近B球时，发生的静电感应现象使A球靠近B球的一面出现负的感应电荷，而背向B球的一面出现正的感应电荷．A球上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，从而使金箔张角减小，选项A正确，同时否定选项D．答案：AB►题后反思验电器可以判断物体是否带电，带电荷的种类和电荷量的多少．当带电体靠近验电器导体棒上端或接触导体棒上端时，验电器的金属箔都会张开．但要注意区分带电体靠近验电器金属球和接触金属球验电器所带电荷的不同．利用验电器除了能检验电荷，还能演示静电感应现象．1．(2018·惠州期末)下列叙述正确的是()A．任何起电方式都是电荷转移的过程B．摩擦起电是创造电荷的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，两个导体将不带电，原因是电荷消失了【答案】A【解析】根据电荷守恒定律可知，任何起电方式都是电荷转移的过程，故A正确；摩擦起电过程是得到电子和失去电子的过程，因此其实质是电子的转移，故B错误；不同物质组成的物体相互摩擦时，原子核束缚核外电子的本领不同，原子核束缚核外电子本领强的得到电子，物体因多余电子带负电，原子核束缚核外电子本领弱的失去电子，物体因缺少电子带正电，故C错误；带等量异种电荷的两个导体接触后，等量异种电荷完全抵消的现象，叫做中和，电荷不会消失，故D错误．1．内容图解电荷守恒定律2．深化理解(1)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一．(2)电中性的物体中并不是无电荷存在，只是电荷的代数和为零，起电过程实质是物体中正、负电荷的分离和转移过程．(3)电荷的中和现象实质是正、负电荷的结合过程，但在分离、转移、结合等过程中电荷的总量保持不变．因此，一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变．【特别提醒】两个完全相同的带电金属球接触后再分开时各自的带电荷量可用公式QA′＝QB′＝QA＋QB2计算．例2有两个完全相同的带电金属小球A、B，分别带有电荷量为QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C，让两金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？解析：在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A．接触后两小球各自的带电荷量为QA′＝QB′＝QA＋QB2＝6.4×10－9－3.2×10－92C＝1.6×10－9C，共转移的电子电荷量为ΔQ＝－QB＋QB′＝3.2×10－9C＋1.6×10－9C＝4.8×10－9C，转移的电子数n＝ΔQe＝4.8×10－9C1.6×10－19C＝3.0×1010个．答案：电子由球B转移到球A3.0×1010个►题后反思如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么？答案：电子由球B转移到球A1.0×1010个解析：接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为3.2×10－9C＋6.4×10－9C2＝4.8×10－9C，转移的电荷量为1.6×10－9C，转移的电子数为1.0×1010个．2．M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.6×10－10C，下列判断正确()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．N在摩擦后一定带负电1.6×10－10CD．M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子【答案】C1．带电体接近验电器发生感应起电，如将带正电的物体接近验电器的金属球：(1)若验电器原来不带电，则由于静电感应，验电器金属球感应出负电荷，而金属箔片则由于带正电而张开一定角度；(2)若验电器原来带正电，由于静电感应，同种电荷相斥，金属球的正电荷电荷量减少，金属箔片电荷量增多，张角增大；用带电物体接近和接触验电器时的不同现象(3)若验电器原来带负电，则异种电荷相吸，金属球电荷量增大，金属箔片电荷量可能只减少，也可能先减少，然后带正电增加，因此其张角可能只减小，也可能先减小后增大．2．带电体接触验电器发生接触起电：带电物体上的电荷会转移到验电器上，金属箔片张开一定角度，移走带电物体，验电器金属箔片一直张开．例3用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时，发现它的金属箔片的张角减小，由此可判断()A．验电器所带电荷量部分被中和B．验电器所带电荷量部分跑掉了C．验电器一定带正电D．验电器一定带负电解析：橡胶棒没有与验电器接触，不会发生中和现象，验电器上也不会有部分电荷跑掉，A、B错；用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，将其靠近验电器时，若验电器原来带正电，由于电荷间同性相斥、异性相吸的特点，远离橡胶棒的金属箔带电量减少，金属箔片的张角减小，C对；同理，若验电器原来带负电，当橡胶棒靠近验电器时，金属箔片的张角增大，D错．答案：C3．(2016·北京二十四中期末)使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开．下图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是()【答案】B【解析】由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故验电器的上端应带上与小球异号的电荷，而验电器的箔片上将带上与小球同号的电荷，故B正确．