2018-2019高中物理 第1章 從富蘭克林到庫(kù)侖 1.1 從閃電談起學(xué)案 滬科版選修1-1

11從閃電談起課標(biāo)導(dǎo)思1.理解摩擦起電的本質(zhì)和特點(diǎn)(重點(diǎn))2知道感應(yīng)起電現(xiàn)象3理解電荷守恒定律，能用定律解釋起電現(xiàn)象(難點(diǎn))4知道閃電的本質(zhì).一、靜電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1對(duì)摩擦玻璃起電的理解：電不能因摩擦而創(chuàng)生，而只是從摩擦物轉(zhuǎn)移到玻璃管，摩擦物失去的電與玻璃管獲得的電嚴(yán)格相同2感應(yīng)起電：用帶電體靠近絕緣導(dǎo)體，使絕緣導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)二、電荷守恒規(guī)律1起電的實(shí)質(zhì)：物體的原子是由帶負(fù)電的電子和帶正電的原子核組成兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，一個(gè)物體中的電子會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上去，該物體呈現(xiàn)正電，另一物體呈現(xiàn)負(fù)電所以，帶電是由于電子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的2電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消失，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，電荷的總量保持不變?nèi)?、推?dòng)電學(xué)研究的科技發(fā)明1摩擦起電機(jī)大約在1650年，德國(guó)的蓋里克發(fā)明了第一臺(tái)能產(chǎn)生大量電荷的摩擦起電機(jī)2萊頓瓶在1745年至1746年，物理學(xué)家克萊斯特和荷蘭萊頓大學(xué)的穆欣布羅克同時(shí)發(fā)明了一種貯存電的裝置萊頓瓶摩擦起電機(jī)和萊頓瓶的發(fā)明，解決了如何獲得大量電荷和有效地貯存電荷的難題，為進(jìn)一步研究電現(xiàn)象提供了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)手段四、尖端放電電荷在導(dǎo)體表面的分布一般是不均勻的，越是尖突的部分，電荷密度越大，也越容易放電，這稱為尖端放電五、富蘭克林統(tǒng)一天電與地電1752年美國(guó)科學(xué)家富蘭克林做了一次風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，證明摩擦起電所獲電的性質(zhì)和天空中的閃電是同樣的一、使物體帶電的三種方式1摩擦起電(1)用摩擦的方法使物體帶電：兩個(gè)不同種的物體相互摩擦，其中一個(gè)物體失去電子而帶正電，另一個(gè)物體獲得電子而帶等量的負(fù)電(2)摩擦起電的原因：不同物質(zhì)組成的物體，由于原子核對(duì)核外電子的束縛能力不同，在摩擦過程中由于摩擦力做功，對(duì)核外電子的束縛能力弱的原子失去電子而帶正電，對(duì)核外電子的束縛能力強(qiáng)的原子獲得電子而帶負(fù)電，且兩個(gè)物體帶等量的正、負(fù)電荷(3)摩擦起電的本質(zhì)：一個(gè)物體失去電子帶正電，另一個(gè)物體得到這些電子而帶負(fù)電即摩擦起電是物體間電荷的轉(zhuǎn)移引起的2感應(yīng)起電(1)用帶電的物體靠近沒有帶電的物體，也能使沒有帶電的物體帶電例如，將一個(gè)帶電的物體靠近一個(gè)原來沒有帶電的金屬導(dǎo)體，金屬內(nèi)部的自由電子就會(huì)發(fā)生移動(dòng)，從而在導(dǎo)體表面出現(xiàn)“感應(yīng)電荷”(2)感應(yīng)起電時(shí)，原來不帶電的導(dǎo)體的兩端同時(shí)感應(yīng)出等量的異種電荷，且靠近帶電體一端感應(yīng)出的電荷與帶電體帶的電荷是異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體一端感應(yīng)出的電荷與帶電體帶的電荷是同種電荷(3)感應(yīng)起電的本質(zhì)：感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正、負(fù)電荷分開，使電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，即物體中發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移【特別提醒】1.感應(yīng)起電和摩擦起電的不同是前者沒有接觸而只是靠近，后者必須直接接觸.2.感應(yīng)起電過程只是導(dǎo)體內(nèi)部的電荷重新分布使導(dǎo)體兩端顯出不同電性，而實(shí)質(zhì)上導(dǎo)體仍不帶電，導(dǎo)體上正負(fù)電荷的數(shù)目仍然相等.3接觸起電(1)用一個(gè)不帶電的物體去接觸另一個(gè)帶電的物體，帶電物體的凈電荷的一部分就會(huì)轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上，使原來不帶電的物體帶電(2)兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體球發(fā)生接觸時(shí)，同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分；兩個(gè)導(dǎo)體球分離后，各帶等量的同種電荷(恰好中和時(shí)，兩導(dǎo)體球都不帶電)(3)接觸帶電的本質(zhì)：兩個(gè)物體之間發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移【深化探究】感應(yīng)起電能使物體帶電，你認(rèn)為對(duì)使用的物體應(yīng)有怎樣的要求？這種方式能使絕緣體帶電嗎？提示：感應(yīng)起電中要使物體帶電，物體內(nèi)的電荷必須能自由移動(dòng)，在帶電體的作用下，電荷向兩端集聚，因此，物體應(yīng)是導(dǎo)體.而絕緣體內(nèi)部沒有可以自由移動(dòng)的電荷，所以不能用感應(yīng)的方法起電，一般可以用接觸或摩擦的方式使其帶電.二、電荷守恒定律的理解“起電”并不是創(chuàng)造電荷，只是電荷在不同物體或物體不同部分間的轉(zhuǎn)移當(dāng)一個(gè)物體得到電荷時(shí)，其他物體失去電荷；它所得到的電荷就是其它物體失去的電荷任何孤立系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變?cè)谝粋€(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部，電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，但是在這個(gè)過程中系統(tǒng)的總的電荷是不改變的這就是電荷守恒定律一、認(rèn)識(shí)靜電現(xiàn)象(多選)原來甲、乙、丙三個(gè)完全相同的物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，最后，得知甲物體帶正電1.6×1015 C，丙物體帶電8×1016 C則對(duì)于最后乙、丙兩物體的帶電情況下列說法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17592000】A乙物體一定帶有負(fù)電荷8×1016 CB乙物體可能帶有負(fù)電荷2.4×1015 CC丙物體一定帶有正電荷8×1016 CD丙物體一定帶有負(fù)電荷8×1016 C【導(dǎo)析】(1)相互摩擦后兩物體帶等量異種電荷(2)完全相同的兩個(gè)物體接觸后帶等量的同種電荷【解析】由于甲、乙、丙原來都不帶電，即都沒有凈電荷，甲、乙摩擦導(dǎo)致甲失去電子而帶1.6×1015 C的正電荷，乙物體得到電子而帶1.6×1015 C的負(fù)電荷；乙物體與不帶電的丙物體相接觸，從而使一部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負(fù)電荷，由電荷守恒可知乙最終所帶負(fù)電荷為1.6×1015 C8×1016 C8×1016 C，故A、D正確【答案】AD(1)摩擦起電和接觸起電均滿足電荷守恒定律.(2)只有完全相同的導(dǎo)體球接觸后等分總電量.1用毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近一個(gè)塑料小球時(shí)()A若塑料小球被硬橡膠棒吸引，說明塑料小球必定帶正電B若塑料小球被硬橡膠棒吸引，說明塑料小球必定帶負(fù)電C若塑料小球被硬橡膠棒排斥，說明塑料小球必定帶正電D若塑料小球被硬橡膠棒排斥，說明塑料小球必定帶負(fù)電【解析】用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負(fù)電荷，塑料小球被吸引時(shí)，塑料小球可能不帶電(帶電體能吸引輕小物體)，也可能帶正電，但塑料小球如果被排斥，則小球必定帶電，且與橡膠棒帶同種電荷【答案】D二、感應(yīng)起電(多選)如圖1­1­1所示，將帶電棒移近兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體球，兩個(gè)導(dǎo)體球開始時(shí)互相接觸且對(duì)地絕緣，下述幾種方法中能使兩球都帶電的是()圖1­1­1A先把兩球分開，再移走棒B先移走棒，再把兩球分開C先將棒接觸一下其中的一球，再把兩球分開D棒的帶電量不變，兩導(dǎo)體球不能帶電【導(dǎo)析】理解感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是不帶電的導(dǎo)體在帶電體電荷的作用下，電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，從而使導(dǎo)體兩端帶上等量的異種電荷【解析】帶電棒靠近兩導(dǎo)體球時(shí)，會(huì)在甲球感應(yīng)出異種電荷，乙球聚集同種電荷此時(shí)若先分開甲、乙，再拿走棒，甲帶與帶電棒電性相反的電荷，乙?guī)c之相同的電荷；若先移走帶電棒，甲、乙兩球?qū)⒊孰娭行裕俜珠_甲、乙兩球，兩球都不帶電，故選項(xiàng)A對(duì)，選項(xiàng)B錯(cuò)將帶電棒與兩球接觸，帶電棒上的電荷將轉(zhuǎn)移到兩球上，分開后兩球帶與帶電棒同種性質(zhì)的電荷，故選項(xiàng)C對(duì)【答案】AC感應(yīng)起電注意的問題分析此類問題時(shí)，一定注意將導(dǎo)體分開和移走帶電體的先后順序，二者是不同的2.如圖1­1­2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)開關(guān)接地，現(xiàn)把S先合上再斷開，再移走A，則導(dǎo)體B()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17592001】圖1­1­2A不帶電B帶正電C帶負(fù)電 D不能確定【解析】導(dǎo)體B和地相連，構(gòu)成一個(gè)大導(dǎo)體，離A較近的a端帶負(fù)電，地球離A較遠(yuǎn)帶正電，斷開S再移走A，則導(dǎo)體B帶負(fù)電【答案】C1(多選)下列說法正確的是()A不帶電的導(dǎo)體靠近一個(gè)帶電體，導(dǎo)體兩端就會(huì)帶等量異號(hào)電荷B不帶電的物體上，既沒有正電荷也沒有負(fù)電荷C摩擦起電的過程中一個(gè)物體失去電子，另一個(gè)物體得到電子D玻璃棒與任何物體摩擦后均會(huì)帶上正電荷【解析】根據(jù)靜電感應(yīng)的規(guī)律可知，A項(xiàng)正確；由物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)可以否定B選項(xiàng)；起電的過程就是得失電子的過程，C對(duì)；玻璃棒與絲綢摩擦，玻璃棒帶正電，與其他物體摩擦就不一定了，D錯(cuò)【答案】AC2(多選)關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)，下列說法正確的是()A摩擦起電現(xiàn)象說明了機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，也說明通過做功可以創(chuàng)造電荷B摩擦起電說明電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體C感應(yīng)起電說明電荷可以從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到物體的另一個(gè)部分D感應(yīng)起電說明電荷從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上去了【解析】摩擦起電的實(shí)質(zhì)：兩物體互相摩擦?xí)r，束縛不緊的電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)：帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷之間的相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使靠近導(dǎo)體一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離的另一端帶同種電荷，即電荷在物體不同部分之間的轉(zhuǎn)移根據(jù)電荷守恒定律，電荷不能被創(chuàng)生選項(xiàng)B、C正確【答案】BC3如圖1­1­3所示，當(dāng)將帶正電的球C移近不帶電的枕形金屬導(dǎo)體，枕形導(dǎo)體上電荷的移動(dòng)情況是()圖1­1­3A枕形金屬導(dǎo)體上的正電荷向B端移動(dòng)，負(fù)電荷不移動(dòng)B枕形金屬導(dǎo)體中的帶負(fù)電的電子向A端移動(dòng)，正電荷不移動(dòng)C枕形金屬導(dǎo)體中的正負(fù)電荷同時(shí)分別向B端和A端移動(dòng)D枕形金屬導(dǎo)體中的正負(fù)電荷同時(shí)分別向A端和B端移動(dòng)【解析】導(dǎo)體內(nèi)能夠移動(dòng)的是自由電子，C帶正電，導(dǎo)體中自由電子向A端移動(dòng)，正電荷不移動(dòng)【答案】B4如圖1­1­4所示，原來不帶電的金屬導(dǎo)體MN，在其兩端下面都懸掛著金屬驗(yàn)電箔；若使帶負(fù)電的金屬球A靠近導(dǎo)體的M端，可能看到的現(xiàn)象是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17592002】圖1­1­4A只有M端驗(yàn)電箔張開，且M端帶正電B只有N端驗(yàn)電箔張開，且N端帶負(fù)電C兩端的驗(yàn)電箔都張開，且左端帶負(fù)電，右端帶正電D兩端的驗(yàn)電箔都張開，且兩端都帶正電或負(fù)電【解析】由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體MN兩端分別感應(yīng)出等量的異種電荷，靠近帶電體的M端帶上正電，遠(yuǎn)離帶電體的N端帶上負(fù)電，兩端的金屬驗(yàn)電箔都會(huì)張開【答案】C5.絕緣細(xì)線上端固定，下端懸掛一個(gè)輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的近旁有一絕緣金屬球b，開始時(shí)，a、b都不帶電，如圖1­1­5所示現(xiàn)使a、b分別帶不等量的正、負(fù)電荷，則() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17592003】圖1­1­5Ab將吸引a，吸引后不放開Bb先吸引a，接觸后a、b迅速分開Ca、b之間不發(fā)生相互作用Db立即把a(bǔ)排斥開【解析】因a帶正電，b帶負(fù)電，且a、b所帶電荷不等量，由異種電荷相互吸引，輕質(zhì)小球a將向b靠攏并與b接觸；當(dāng)小球a與b接觸后，兩球所帶的電荷先中和，然后再進(jìn)行重新分配，結(jié)果兩球帶同種電荷(正電或負(fù)電)，因此兩球?qū)?huì)排斥開【答案】B7