人教版高中物理必修第三冊(cè)第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用9-1電荷課件

第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)觀察摩擦起電、感應(yīng)起電、電荷之間的相互作用等實(shí)驗(yàn),知道自然界存在兩種電荷，知道電荷間的相互作用.知道電荷量的概念及其國(guó)際單位,能從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識(shí)使物體帶電的本質(zhì),進(jìn)一步提高應(yīng)用物理模型解釋現(xiàn)象的能力.2.基于靜電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)事實(shí),認(rèn)識(shí)電荷守恒定律,能用電荷守恒的知識(shí)分析靜電現(xiàn)象.知道什么是元電荷和比荷,體會(huì)電荷量是不連續(xù)的.會(huì)用原子的結(jié)構(gòu)模型和電荷守恒知識(shí)建構(gòu)物理模型解釋現(xiàn)象,體會(huì)守恒觀念對(duì)認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的重要性.1

電荷知識(shí)點(diǎn)一

電荷答案:摩擦過(guò)的梳子帶了“電”,或者說(shuō)帶了“電荷”.1.用塑料梳子在干燥的頭發(fā)上摩擦一會(huì)兒,然后把它靠近紙屑等輕小物體,可以發(fā)現(xiàn)摩擦過(guò)的梳子能夠吸引輕小物體,這說(shuō)明什么?3.兩種電荷.(1)自然界的電荷只有兩種:

電荷和

電荷.用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶

電荷,用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶

電荷.(2)電荷間的相互作用:同種電荷相互

,異種電荷相互

.4.電荷量:

叫作電荷量,用Q或q表示.在國(guó)際單位制中,它的單位是

,符號(hào)是

.正負(fù)正負(fù)排斥吸引電荷的多少庫(kù)侖C2.摩擦起電的原因:當(dāng)兩種物質(zhì)組成的物體互相摩擦?xí)r,一些受束縛較弱的電子會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上.于是,原來(lái)電中性的物體由于得到電子而帶

電,失去電子的物體則帶

電.負(fù)正5.為什么整個(gè)原子對(duì)外界表現(xiàn)為電中性?答案:原子是由帶正電的質(zhì)子、不帶電的中子以及帶負(fù)電的電子組成的.每個(gè)原子中質(zhì)子的正電荷數(shù)量與電子的負(fù)電荷數(shù)量一樣多,所以整個(gè)原子對(duì)外界表現(xiàn)為電中性.6.金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型:金屬中原子的外層電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由運(yùn)動(dòng),這種電子叫作

.失去自由電子的原子便成為帶正電的

,它們?cè)诮饘賰?nèi)部排列起來(lái),每個(gè)正離子都在自己的平衡位置附近振動(dòng)而不移動(dòng),只有

穿梭其中,這就使金屬成為導(dǎo)體.自由電子離子自由電子知識(shí)點(diǎn)二靜電感應(yīng)1.靜電感應(yīng):當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí),由于電荷間相互吸引或排斥,導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)

或

帶電體,使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶

,遠(yuǎn)離帶電體的一端帶

.這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng).2.感應(yīng)起電:利用

使金屬導(dǎo)體帶電的過(guò)程.趨向遠(yuǎn)離異種電荷同種電荷靜電感應(yīng)3.驗(yàn)電器是一種用來(lái)檢測(cè)

的簡(jiǎn)單裝置,也可以檢測(cè)不同帶電體所帶電荷的種類(lèi)和相對(duì)數(shù)量.如果把驗(yàn)電器的金屬箔換成指針,并用金屬制作外殼,這樣的驗(yàn)電器又叫作

.物體是否帶電靜電計(jì)4.請(qǐng)嘗試總結(jié)出使物體帶電的三種常用方式.答案:接觸起電、摩擦起電、感應(yīng)起電.知識(shí)點(diǎn)三電荷守恒定律1.摩擦起電和感應(yīng)起電都能使原來(lái)不帶電的物體帶上電荷.摩擦起電和感應(yīng)起電是不是創(chuàng)造了電荷?電中性物體中有無(wú)電荷存在?答案:摩擦起電和感應(yīng)起電都沒(méi)有創(chuàng)造電荷,只是電荷的分布發(fā)生了變化.電中性物體中有電荷存在,只是電荷的代數(shù)和為0.2.電荷守恒定律:電荷既不會(huì)

,也不會(huì)

,它只能從一個(gè)物體

到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分

到另一部分;在轉(zhuǎn)移過(guò)程中,電荷的總量

.3.電荷守恒定律更普遍的表述是:一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng),

保持不變.創(chuàng)生消滅轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移保持不變電荷的代數(shù)和知識(shí)點(diǎn)四元電荷1.元電荷:

叫作元電荷,元電荷e的數(shù)值最早是由物理學(xué)家密立根測(cè)得的,在計(jì)算中,可取e=

C.最小的電荷量1.60×10-192.電子和質(zhì)子是元電荷嗎?答案:不是.質(zhì)子所帶的電荷量及電子所帶的電荷量的絕對(duì)值與元電荷相等,但不能說(shuō)電子和質(zhì)子是元電荷.

連續(xù)整數(shù)倍電荷量e質(zhì)量me探究一三種起電方式問(wèn)題情境如圖甲所示,玻璃棒與絲綢相互摩擦,它們都帶了電.如圖乙所示,取一對(duì)用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B,使它們彼此接觸,起初它們不帶電,貼在下部的兩片金屬箔是閉合的.甲乙1.圖甲是通過(guò)什么方式使物體帶電的?兩個(gè)絕緣體相互摩擦后為什么會(huì)帶上電荷?這種起電方式的實(shí)質(zhì)是什么?答案:摩擦起電.兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r,其中一個(gè)物體失去電子,另一個(gè)物體得到電子,失去電子的物體帶正電荷,得到電子的物體帶等量負(fù)電荷.電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體.2.圖乙中,如果手握絕緣棒,把帶正電荷的帶電體C移近導(dǎo)體A,導(dǎo)體A和B下部的金屬箔有什么變化?這時(shí)手持絕緣柱把導(dǎo)體A和B分開(kāi),然后移開(kāi)C,導(dǎo)體A、B分別帶什么電?再讓導(dǎo)體A和B接觸,又會(huì)看到什么現(xiàn)象?為什么?這是哪種起電方式?答案:手握絕緣棒,把帶正電荷的帶電體C移近導(dǎo)體A,導(dǎo)體A和B下部的金屬箔張開(kāi).這時(shí)手持絕緣柱把導(dǎo)體A和B分開(kāi),然后移開(kāi)C,導(dǎo)體A帶負(fù)電荷,導(dǎo)體B帶正電荷,且二者的電荷量相等.再讓導(dǎo)體A和B接觸,導(dǎo)體A和B下部的金屬箔閉合;這是因?yàn)閷?dǎo)體中的正負(fù)電荷中和.感應(yīng)起電.3.圖乙中,如果手握絕緣棒,把帶正電荷的帶電體C與導(dǎo)體A接觸,導(dǎo)體A和B下部的金屬箔有什么變化?為什么有這種變化?這是哪種起電方式?答案:導(dǎo)體A、B下部的金屬箔張開(kāi).帶電體C與導(dǎo)體A接觸,由于受到帶電體C上正電荷的吸引,電子從導(dǎo)體A、B轉(zhuǎn)移到帶電體C,導(dǎo)體A、B失去電子而帶正電荷,所以導(dǎo)體A和B下部的金屬箔張開(kāi).接觸起電.4.如圖所示,導(dǎo)體A左端接地,把帶正電荷的帶電體C移近導(dǎo)體A,導(dǎo)體B帶什么電?為什么?答案:導(dǎo)體B帶負(fù)電荷.導(dǎo)體A左端接地,導(dǎo)體A、B與地球構(gòu)成一個(gè)大導(dǎo)體,地球相當(dāng)于這個(gè)大導(dǎo)體的遠(yuǎn)端,把帶正電荷的帶電體C移近導(dǎo)體A,導(dǎo)體B帶負(fù)電荷.5.感應(yīng)起電時(shí)判斷導(dǎo)體帶電的方法.(1)當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶

種電荷,遠(yuǎn)離帶電體的一端帶

種電荷,如圖甲所示.(兩空均選填“同”或“異”)(2)當(dāng)帶電體靠近接地的導(dǎo)體時(shí),該導(dǎo)體與地球可視為一個(gè)大導(dǎo)體,而且該導(dǎo)體可視為近端,與帶電體帶

種電荷,地球可視為遠(yuǎn)端,與帶電體帶

種電荷,如圖乙、丙所示.(兩空均選填“同”或“異”)異同異同甲乙丙過(guò)程建構(gòu)三種起電方式的比較.比較項(xiàng)摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生條件兩種不同物質(zhì)組成的物體摩擦導(dǎo)體靠近帶電體導(dǎo)體與帶電體接觸現(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)體帶上與帶電體相同電性的電荷原因不同物質(zhì)的原子核對(duì)電子的束縛能力不同而發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移導(dǎo)體中的自由電子受帶電體吸引(或排斥)作用而靠近(或遠(yuǎn)離)帶電體在電荷間的相互作用下,電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體實(shí)質(zhì)電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移【典例1】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(kāi)始時(shí)互相接觸且對(duì)地絕緣,如圖所示,下列幾種方法中能使兩球都帶電的是(

)A.先把兩球分開(kāi),再移走棒B.先移走棒,再把兩球分開(kāi)C.先將兩球分開(kāi),棒再接觸一下其中一球D.如果棒帶的電荷量不變,不能使兩導(dǎo)體球帶電解析:先把兩球分開(kāi),再移走棒,兩球會(huì)帶上等量異種電荷,選項(xiàng)A正確;先移走棒,兩球上的感應(yīng)電荷會(huì)消失,再把兩球分開(kāi),兩球都不帶電,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;先把兩球分開(kāi),若棒接觸一下右邊的球,則兩球都帶電,若棒接觸一下左邊的球,則左邊的球不帶電,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;綜上所述,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

【變式】據(jù)某電視節(jié)目介紹,蜜蜂飛行時(shí)與空氣摩擦產(chǎn)生靜電,因此蜜蜂在飛行中就可以吸引帶正電的花粉.下列說(shuō)法正確的是(

)A.空氣不帶電B.蜜蜂帶負(fù)電C.空氣帶負(fù)電

D.蜜蜂帶正電解析:蜜蜂吸引帶正電的花粉,根據(jù)異種電荷相吸可知,蜜蜂帶負(fù)電,與蜜蜂摩擦的空氣帶正電,故選項(xiàng)B正確.答案:B探究二電荷守恒定律的理解及應(yīng)用問(wèn)題情境1.在摩擦起電過(guò)程中,一個(gè)物體帶上了正電,另一個(gè)物體帶上了負(fù)電,該過(guò)程是否創(chuàng)造了電荷?一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng),電荷的總量會(huì)增多或減少嗎?答案:摩擦起電的過(guò)程只是電荷的分布發(fā)生了變化,并沒(méi)有創(chuàng)造電荷.一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng),電荷的總量保持不變.2.一帶負(fù)電的金屬小球放在潮濕的空氣中,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)該小球上的電荷幾乎不存在了,這個(gè)現(xiàn)象是否違背了電荷守恒定律?答案:金屬小球上的電荷量減少是由于電子通過(guò)空氣轉(zhuǎn)移到外界,但這些電子并沒(méi)有消失,就小球和整個(gè)外界組成的系統(tǒng)而言,其電荷總量保持不變,這個(gè)現(xiàn)象并不違背電荷守恒定律.3.對(duì)于“電荷的總量保持不變”中的“電荷的總量”怎么理解?答案:“電荷的總量”指電荷量的代數(shù)和.過(guò)程建構(gòu)1.對(duì)電荷守恒定律的理解.(1)電荷守恒定律具有廣泛性,它是自然界重要的基本規(guī)律之一,任何電現(xiàn)象都遵從電荷守恒定律.(2)使物體帶電的實(shí)質(zhì)不是創(chuàng)造了電荷,而是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移,起電的過(guò)程就是物體間或物體內(nèi)部的電荷重新分布的過(guò)程.(3)導(dǎo)體接觸帶電體時(shí)電荷量的分配與導(dǎo)體的材料、形狀等有關(guān),兩個(gè)除帶電情況不同,其他完全相同的金屬球接觸后,電荷量將平均分配,即最后兩個(gè)球帶等量的同種電荷或均不帶電.2.元電荷.(1)元電荷是最小的電荷量,而不是實(shí)物粒子,元電荷無(wú)正、負(fù)之分.(2)迄今為止,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的最小電荷量就是電子所帶的電荷量,其數(shù)值最早由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)“油滴實(shí)驗(yàn)”測(cè)得的.(3)物體的電荷量不是任意的,它只能是元電荷的整數(shù)倍.【典例2】完全相同的兩金屬小球A、B帶有絕對(duì)值相同的電荷量,相隔一定的距離,現(xiàn)讓另一個(gè)完全相同的不帶電金屬小球C,先后與A、B接觸后移開(kāi).(1)若A、B兩球帶同種電荷,接觸后兩球的電荷量絕對(duì)值之比為多大?(2)若A、B兩球帶異種電荷,接觸后兩球的電荷量絕對(duì)值之比為多大?

答案:(1)2∶3

(2)2∶1

兩金屬導(dǎo)體接觸后電荷量的分配規(guī)律(1)當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體的材料、形狀不同時(shí),兩導(dǎo)體接觸后再分開(kāi),兩導(dǎo)體都不帶電,或兩導(dǎo)體帶同種電荷,但無(wú)法確定電荷量的多少.(2)若兩個(gè)完全相同的金屬導(dǎo)體的電荷量(絕對(duì)值)分別為q1、q2,則有以下規(guī)律.【變式】?jī)蓚€(gè)完全相同的金屬球A、B的電荷量分別為+3q

和-q,將兩球接觸再分開(kāi),則B球的電荷量為(

)A.-q

B.q

C.2q

D.4q答案:B課堂評(píng)價(jià)答案:B1.關(guān)于點(diǎn)電荷的描述,正確的是(

)A.點(diǎn)電荷是球形的帶電體B.點(diǎn)電荷是一種理想模型C.點(diǎn)電荷是質(zhì)量小的帶電體D.點(diǎn)電荷是帶電荷量少的帶電體答案:D2.如圖所示,在用絲綢摩擦玻璃棒起電的過(guò)程中(

)A.通過(guò)摩擦創(chuàng)造了電荷B.絲綢上的部分正電荷轉(zhuǎn)移到了玻璃棒上C.玻璃棒上的部分正電荷轉(zhuǎn)移到了絲綢上D.玻璃棒上的部分電子轉(zhuǎn)移到了絲綢上3.下列關(guān)于元電荷的理解中正確的是 ()A.元電荷就是電子B.元電荷就是質(zhì)子C.元電荷就是點(diǎn)電荷D.帶電體所帶的電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍答案:D4.一對(duì)用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體A和B,使它們彼此接觸,起初它們不帶電.