2019-2020學(xué)年高中物理 第1章 電場 第1節(jié) 認(rèn)識靜電學(xué)案 粵教版選修3-1

第一節(jié)認(rèn)識靜電學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道物體起電的三種方式理解其微觀解釋(重點)2.熟記電荷守恒定律3.記住元電荷的概念4.能用原子結(jié)構(gòu)和電荷守恒定律分析問題(難點)一、起電方法的實驗探究1兩種電荷的性質(zhì)：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引2物體帶電的三種方法：摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電二、電荷守恒定律1電荷量(1)電荷量：物體所帶電荷的多少叫做電荷量(2)電荷量的單位：庫侖，簡稱庫，符號C(3)中和：等量的異種電荷完全抵消的現(xiàn)象(4)元電荷：任何帶電體的電荷量都是e1.60×1019C的整數(shù)倍因此，電荷量e被稱為元電荷2電荷守恒定律(1)內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，它們只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一個部分轉(zhuǎn)移到另一部分在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的代數(shù)和不變(2)適用范圍：電荷守恒定律不僅在一切宏觀物理過程中成立，而且也是一切微觀物理過程所普遍遵守的規(guī)律1正誤判斷(1)不論是摩擦起電還是感應(yīng)起電，都是電荷的轉(zhuǎn)移()(2)兩個互相摩擦的物體一定是同時帶上種類不同的電荷，且電荷量相等()(3)帶等量異種電荷的兩個導(dǎo)體接觸后，電荷會消失，這種現(xiàn)象叫電荷的湮滅(×)(4)任何帶電體的電荷量都是e的整數(shù)倍()2公元1世紀(jì)，東漢王充論衡·亂龍中記錄了“頓牟掇芥”頓牟即琥珀(也有玳瑁的甲殼之說)，芥指芥菜子，統(tǒng)喻干草、紙等的微小屑末這個詞的意思就是經(jīng)過摩擦的琥珀能吸引干草、紙等輕小的物體下列關(guān)于這個現(xiàn)象的解釋正確的是()A經(jīng)過摩擦的琥珀有了磁性B經(jīng)過摩擦的琥珀帶了電C琥珀與干草帶異種電荷D琥珀與干草帶同種電荷B摩擦可以使物體帶電，經(jīng)過摩擦的琥珀帶了電，能吸引干草、紙等輕小的物體，故B正確，A錯誤同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引帶電體都有吸引輕小物體的性質(zhì)，干草不一定帶電故C、D錯誤3(多選)下列關(guān)于電荷量和元電荷的說法正確的是()A物體所帶的電荷量可以是任意實數(shù)B物體帶正電荷1.6×109 C，是因為失去了1.0×1010個電子C物體帶電量的最小值是1.6×1019 CD以上說法都不正確BC元電荷的數(shù)值為e1.6×1019 C，任何帶電體的電荷量都是e的整數(shù)倍，所以物體帶的電荷量不能是連續(xù)的數(shù)值，更不能是任意的，所以B、C正確對三種起電方式的理解1.三種起電方式的比較方式內(nèi)容摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生條件兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠近帶電體時導(dǎo)體與帶電體接觸時現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷導(dǎo)體帶上與帶電體電性相同的電荷微觀解釋不同物質(zhì)的原子核對核外電子的約束力不同，摩擦?xí)r電子從一物體轉(zhuǎn)移到另一物體導(dǎo)體中的自由電子受到帶電體對它的排斥(或者吸引)，而移向?qū)w的遠端(或者近端)電荷間的相互作用，使得自由電子在帶電體和導(dǎo)體上轉(zhuǎn)移，且重新分布實質(zhì)均為電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移2.三種起電方式各自遵循的規(guī)律(1)摩擦起電時電荷轉(zhuǎn)移的規(guī)律摩擦起電時，原子核中的質(zhì)子不能脫離原子核而移動，即相互摩擦的兩個物體中轉(zhuǎn)移的不可能是正電荷，轉(zhuǎn)移的只是負(fù)電荷，即電子電中性的兩個絕緣體相互摩擦，帶正電的物體一定是失去了電子，帶負(fù)電的物體一定是獲得了電子(2)感應(yīng)起電的分布規(guī)律近異遠同：用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體時，會在靠近帶電體的一端感應(yīng)出與帶電體電性相反的電荷，遠離帶電體的一端感應(yīng)出與帶電體電性相同的電荷等量異性：用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體(或兩不帶電的相互接觸的導(dǎo)體)時，會在原不帶電的導(dǎo)體兩端(或兩不帶電的相互接觸的導(dǎo)體上)感應(yīng)出等量異性的電荷(3)接觸起電時電子轉(zhuǎn)移的規(guī)律帶負(fù)電的物體與不帶電的中性物體接觸，電子由帶負(fù)電的物體轉(zhuǎn)移到中性物體上帶正電的物體與不帶電的中性物體接觸，電子由中性物體轉(zhuǎn)移到帶正電的物體上帶正電的物體與帶負(fù)電的物體接觸，電子由帶負(fù)電的物體轉(zhuǎn)移到帶正電的物體上【例1】(多選)如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支撐的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是()A把C移近導(dǎo)體A時，A、B上的金屬箔片都張開B把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，然后移走C，A、B上的金屬箔片仍張開C把C移近導(dǎo)體A，先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合AB雖然A、B起初都不帶電，但帶正電的導(dǎo)體C對A、B內(nèi)的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動，使得A端積累了負(fù)電荷，B端帶正電荷，其下部貼有的金屬箔片分別帶上了與A、B同種的電荷，所以金屬箔片都張開，A正確C只要一直在A、B附近，先把A、B分開，A、B上的電荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍帶等量異種的感應(yīng)電荷，此時即使再移走C，A、B所帶電荷量也不變，金屬箔片仍張開，B正確但如果先移走C，A、B上的感應(yīng)電荷會馬上中和，不再帶電，所以箔片都不會張開，C錯先把A、B分開，再移走C，A、B仍然帶電，但重新讓A、B接觸后，A、B上的感應(yīng)電荷會完全中和，金屬箔片都不會張開，D錯故選A、B.感應(yīng)起電成功的關(guān)鍵是導(dǎo)體先分開為兩物體，然后移去帶電體，具備以下兩個特點：(1)近異遠同；(2)等量異性訓(xùn)練角度1.起電的實質(zhì)1(多選)關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法正確的是()A摩擦起電現(xiàn)象使本來沒有電子和質(zhì)子的物體中產(chǎn)生電子和質(zhì)子B兩種不同材料的絕緣體互相摩擦后，同時帶上等量異種電荷C摩擦起電，可能是因為摩擦導(dǎo)致質(zhì)子從一個物體轉(zhuǎn)移到了另一個物體而形成的D絲綢摩擦玻璃棒時，電子從玻璃棒上轉(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒因質(zhì)子數(shù)多于電子數(shù)而顯正電BD摩擦起電實質(zhì)是由于兩個物體的原子核對核外電子的約束能力不相同，因而電子可以在物體間轉(zhuǎn)移若一個物體失去電子，其質(zhì)子數(shù)就會比電子數(shù)多，我們說它帶正電若一個物體得到電子，其質(zhì)子數(shù)就會比電子數(shù)少，我們說它帶負(fù)電使物體帶電并不是創(chuàng)造出電荷訓(xùn)練角度2.感應(yīng)起電2如圖，把一個不帶電的枕形導(dǎo)體靠近帶正電的小球，由于靜電感應(yīng)，在a、b兩端分別出現(xiàn)負(fù)、正電荷，則以下說法正確的是()A閉合開關(guān)S1，有電子從枕形導(dǎo)體流向大地B閉合開關(guān)S2，有電子從枕形導(dǎo)體流向大地C閉合開關(guān)S1，有電子從大地流向枕形導(dǎo)體D閉合開關(guān)S2，沒有電子通過開關(guān)S2C在S1、S2都閉合前，對枕形導(dǎo)體，它的電荷是守恒的，a、b出現(xiàn)負(fù)、正電荷等量，當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2中的任何一個以后，便把大地與導(dǎo)體連通，使大地也參與了電荷轉(zhuǎn)移，因此，導(dǎo)體本身的電荷不再守恒，而是導(dǎo)體與大地構(gòu)成的系統(tǒng)中電荷守恒，由于靜電感應(yīng)，a端仍為負(fù)電荷，大地遠處應(yīng)感應(yīng)出正電荷，因此無論閉合開關(guān)S1還是開關(guān)S2，都應(yīng)有電子從大地流向?qū)w，故C選項正確電荷守恒定律的理解應(yīng)用1.“中性”與“中和”的區(qū)別(1)電中性的物體是有電荷存在的，只是正、負(fù)電荷的代數(shù)和為零，對外不顯電性(2)電荷的中和是指等量正、負(fù)電荷完全抵消的過程，但正、負(fù)電荷本身依然存在，并沒有消失2物體帶電的實質(zhì)不論哪一種帶電方式都沒有創(chuàng)造電荷，也沒有消滅電荷本質(zhì)都是電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移3完全相同的金屬球接觸帶電時電荷量的分配情況(1)用帶電荷量是Q的金屬球與不帶電的金屬球接觸后，兩小球均帶的電荷量，電性與原帶電金屬球電性相同(2)若兩金屬球帶同種電荷Q1、Q2，接觸后每個金屬球所帶的電荷量均為總電荷量的一半，即Q1Q2，電性與兩金屬球原來所帶電荷的電性相同(3)若兩金屬球帶異種電荷Q1、Q2，接觸后先中和等量的異種電荷，剩余的電荷量平均分配即Q1Q2，電性與接觸前帶電荷量大的金屬球的電性相同【例2】有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量QA6.4×109C，QB3.2×109C，讓兩絕緣金屬小球接觸在接觸后，A、B帶電荷量各是多少？此過程中電子發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移了多少電荷量？解析接觸后兩小球帶電量QAQBC1.6×109C，在接觸過程中，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，不僅將自身凈電荷中和，且繼續(xù)轉(zhuǎn)移，使B球帶QB的正電荷這樣，共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為：QQBQB(3.2×1091.6×109)C4.8×109C答案均為1.6×109C電子由B球轉(zhuǎn)移到了A球，轉(zhuǎn)移了4.8×109 C一題多變例2中，若小球B也帶正電，即QB3.2×109 C，其他條件不變，則兩球接觸后，各帶多少電荷？此過程中電子發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)移？轉(zhuǎn)移了多少電荷量？解析兩球接觸后，帶電量QAQB4.8×109 C.在接觸過程中，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，轉(zhuǎn)移的電子電荷量為QQBQB1.6×109C.答案均為4.8×109 C電子由B球轉(zhuǎn)移到了A球，轉(zhuǎn)移了1.6×109 C電荷量分配原則的兩點注意(1)電荷均分的前提條件是兩導(dǎo)體完全相同(2)不同的導(dǎo)體接觸后再分開，每個導(dǎo)體上所帶電荷量不滿足平均分配規(guī)律驗電器的兩種應(yīng)用方式及原理1.帶電體接觸驗電器：當(dāng)帶電的物體與驗電器上面的金屬球接觸時，有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗電器上，與金屬球相連的兩個金屬箔片帶上同種電荷，因相互排斥而張開，物體所帶電荷量越多，電荷轉(zhuǎn)移的越多，斥力越大，張開的角度也越大2帶電體靠近驗電器：當(dāng)帶電體靠近驗電器的金屬球時，帶電體會使驗電器的金屬球感應(yīng)出異種電荷，而金屬箔片上會感應(yīng)出同種電荷(感應(yīng)起電)，兩箔片在斥力作用下張開3使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的金屬箔片張開，如圖所示表示驗電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是()B把帶電金屬球移近不帶電的驗電器，若金屬球帶正電荷，則將導(dǎo)體上的自由電子吸引上來，這樣驗電器的上部將帶負(fù)電荷，箔片帶正電荷；若金屬球帶負(fù)電荷，則將導(dǎo)體上的自由電子被排斥到最遠端，這樣驗電器的上部將帶正電荷，箔片帶負(fù)電荷故選項B正確課 堂 小 結(jié)知 識 脈 絡(luò)1.使物體帶電的三種方式：摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電.2.電荷在轉(zhuǎn)移過程中，代數(shù)和是不變的.3.元電荷e1.6×1019 C.4.完全相同的金屬導(dǎo)體接觸后平分總電荷量1(多選)關(guān)于元電荷的理解，下列說法正確的是()A元電荷就是電子B元電荷是表示1 C電量C元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量D物體所帶的電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍CD元電荷是最小帶電量，大小為e1.6×1019C ，跟電子或質(zhì)子所帶電荷量相等，不是電荷種類，任何帶電體的電荷量都為元電荷的整數(shù)倍，故C、D正確2(多選)一帶負(fù)電絕緣金屬小球放在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時間后，發(fā)現(xiàn)該小球上的電荷幾乎不存在了，這說明()A小球上原有的負(fù)電荷逐漸消失了B在此現(xiàn)象中，電荷不守恒C小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了D該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的，仍然遵循電荷守恒定律CD絕緣小球上的電荷量減少是由于電子通過空氣導(dǎo)電轉(zhuǎn)移到外界，只是小球上的電荷量減小，但這些電子并沒有消失，就小球和整個外界組成的系統(tǒng)而言，其電荷總量保持不變，因此C、D選項均正確3如圖所示，小球A帶正電，當(dāng)帶負(fù)電的小球B靠近A時，A帶的()A正電荷增加B負(fù)電荷增加C正、負(fù)電荷均增加D電荷量不變D當(dāng)帶負(fù)電的小球B靠近小球A時，兩小球之間無接觸，由電荷守恒定律可知，A帶的電荷量不變，只是電荷重新在小球表面上發(fā)生了分布(電荷重新分布是由電荷之間相互作用力產(chǎn)生的)4如圖所示，將帶正電的金屬小球接觸原來不帶電的驗電器A端之后拿走下列關(guān)于驗電器的帶電情況正確的是()AA端帶正電，B端帶正電BA端帶負(fù)電，B端帶負(fù)電CA端帶負(fù)電，B端帶正電DA端帶正電，B端帶負(fù)電A用帶正電的小球去接觸驗電器的金屬球，驗電器中的電子將被吸附到帶電小球上去，故帶上正電，AB兩端電性相同，故選A.5有三個相同的絕緣金屬小球A、B、C，其中小球A帶有3×103 C的正電荷，小球B帶有2×103 C的負(fù)電荷，小球C不帶電先將小球C與小球A接觸后分開，再將小球B與小球C接觸后分開，試求這時三個小球的帶電荷量分別為多少？解析小球C與小球A接觸后分開帶電量為QAQC1.5×103 C.小球B與小球C接觸后分開帶電量為QBQC C2.5×104 C答案1.5×103 C2.5×104 C2.5×104 C- 8 -