高二物理電荷及其守恒定律2

1、第一節(jié)電荷及其守恒定律第一節(jié)電荷及其守恒定律 課標定位課標定位 學習目標：學習目標：1.經(jīng)歷摩擦起電和感應起電的實驗過程，經(jīng)歷摩擦起電和感應起電的實驗過程， 了解使物體帶電的方法，能從物質微觀結構的角度了解使物體帶電的方法，能從物質微觀結構的角度 認識物體帶電的本質認識物體帶電的本質 2理解電荷守恒定律理解電荷守恒定律 3知道什么是元電荷，知道電荷量的概念及其單位，知道什么是元電荷，知道電荷量的概念及其單位， 知道比荷的概念知道比荷的概念 重點難點：起電的實質與電荷守恒定律的理解和應重點難點：起電的實質與電荷守恒定律的理解和應 用用 一、電荷一、電荷 1物質的電結構物質的電結構 原子由帶原子由

2、帶_的原子核和帶的原子核和帶_的電子組成，電子的電子組成，電子 繞原子核高速旋轉原子核的正電荷的數(shù)量跟核外電繞原子核高速旋轉原子核的正電荷的數(shù)量跟核外電 子的負電荷的數(shù)量子的負電荷的數(shù)量_，所以整個原子對外界較遠，所以整個原子對外界較遠 位置表現(xiàn)為位置表現(xiàn)為_ 正電正電負電負電 相等相等 電中性電中性 金屬原子中離原子核較遠的電子，往往會脫離原子金屬原子中離原子核較遠的電子，往往會脫離原子 核的束縛而在金屬中自由活動，這種能自由活動的核的束縛而在金屬中自由活動，這種能自由活動的 電子叫做電子叫做_，失去電子的原子便成了帶，失去電子的原子便成了帶 正電的離子正電的離子 自由電子自由電子 2三種起

3、電方式三種起電方式 (1)摩擦起電：用絲綢摩擦的玻璃棒帶摩擦起電：用絲綢摩擦的玻璃棒帶_，則，則 絲綢帶有絲綢帶有_，這是因為玻璃棒上的部分，這是因為玻璃棒上的部分_ 轉移到了絲綢上；用毛皮摩擦過的橡膠棒帶轉移到了絲綢上；用毛皮摩擦過的橡膠棒帶_， 毛皮帶毛皮帶_，這是因為毛皮上的部分，這是因為毛皮上的部分_轉移轉移 到了橡膠棒上到了橡膠棒上 正電正電 負電負電電子電子 負電負電 正電正電電子電子 (2)感應起電：把帶電體移近不帶電的導體，可以使靠感應起電：把帶電體移近不帶電的導體，可以使靠 近帶電體的一端帶近帶電體的一端帶_電荷，遠離的一端帶電荷，遠離的一端帶_電電 荷，這種現(xiàn)象叫做荷，這種

4、現(xiàn)象叫做_，利用靜電感應使物，利用靜電感應使物 體帶電的過程叫做體帶電的過程叫做_ (3)接觸起電：不帶電的物體與帶電的物體接觸后會帶接觸起電：不帶電的物體與帶電的物體接觸后會帶 上電荷，這種使物體帶電的方式叫做上電荷，這種使物體帶電的方式叫做_， 兩個完全相同的物體接觸后，會使電荷量兩個完全相同的物體接觸后，會使電荷量_ 異號異號同號同號 靜電感應靜電感應 感應起電感應起電 接觸起電接觸起電 平分平分 思考感悟思考感悟 1感應起電的方式能使絕緣體帶電嗎？感應起電的方式能使絕緣體帶電嗎？ 提示：提示：不能絕緣體中幾乎沒有自由電荷不能絕緣體中幾乎沒有自由電荷 二、電荷守恒定律二、電荷守恒定律 表

5、述一：電荷既不會表述一：電荷既不會_，也不會，也不會_，只，只 能從一個物體轉移到能從一個物體轉移到_，或者從物體的，或者從物體的 一部分轉移到一部分轉移到_在轉移過程中，電荷在轉移過程中，電荷 的的_保持不變保持不變 表述二：一個與外界沒有表述二：一個與外界沒有_交換的系統(tǒng)，電荷交換的系統(tǒng)，電荷 的的_保持不變保持不變 創(chuàng)生創(chuàng)生消滅消滅 另一個物體另一個物體 另一部分另一部分 總量總量 電荷電荷 代數(shù)和代數(shù)和 三、元電荷三、元電荷 1電荷量：電荷的多少其國際單位是電荷量：電荷的多少其國際單位是_， 簡稱庫，用簡稱庫，用C表示表示 2元電荷：最小的電荷量，即元電荷：最小的電荷量，即_所帶的電荷

6、所帶的電荷 量，用量，用e表示，表示，e_C，最早由美國物，最早由美國物 理學家理學家_測得測得 3電子的比荷：電子的電子的比荷：電子的_與電子的與電子的_ 之比之比 庫侖庫侖 電子電子 1.610 19 密立根密立根 電荷量電荷量質量質量 思考感悟思考感悟 2有人說電子或質子是元電荷，對嗎？質子或電有人說電子或質子是元電荷，對嗎？質子或電 子的比荷相同嗎？子的比荷相同嗎？ 提示：提示：元電荷是電量的單位，電子或質子的帶電元電荷是電量的單位，電子或質子的帶電 量等于量等于1個元電荷的帶電粒子，質子或電子的比荷個元電荷的帶電粒子，質子或電子的比荷 不同不同 一、三種起電方式的比較一、三種起電方式

7、的比較 摩擦起電摩擦起電感應起電感應起電接觸起電接觸起電 產生產生 條件條件 兩不同絕緣體摩擦時兩不同絕緣體摩擦時導體靠近帶電體時導體靠近帶電體時 導體與帶電導體導體與帶電導體 接觸時接觸時 現(xiàn)象現(xiàn)象 兩物體帶上等量異種兩物體帶上等量異種 電荷電荷 導體兩端出現(xiàn)等量異種電導體兩端出現(xiàn)等量異種電 荷，且電性與原帶電體荷，且電性與原帶電體 “近異遠同近異遠同” 導體上帶上與帶導體上帶上與帶 電體相同電性的電體相同電性的 電荷電荷 原因原因 不同物質的原子核對不同物質的原子核對 核外電子的束縛力不核外電子的束縛力不 同而發(fā)生電子得失同而發(fā)生電子得失 導體中的自由電子受帶正導體中的自由電子受帶正 (負

8、負)電物體吸引電物體吸引(排斥排斥)而而 靠近靠近(遠離遠離) 電荷之間的相互電荷之間的相互 排斥排斥 實質實質均為電荷在物體之間或物體內部的轉移均為電荷在物體之間或物體內部的轉移 即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀) 1毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因 為為() A毛皮上的一些電子轉移到橡膠棒上毛皮上的一些電子轉移到橡膠棒上 B毛皮上的一些正電荷轉移到橡膠棒上毛皮上的一些正電荷轉移到橡膠棒上 C橡膠棒上的一些電子轉移到毛皮上橡膠棒上的一些電子轉移到毛皮上 D橡膠棒上的一些正電荷轉移到毛皮上橡膠棒上的一些正電荷轉移到毛皮上 解析：

9、解析：選選A.摩擦起電的實質是電子從一個物體轉移摩擦起電的實質是電子從一個物體轉移 到另一個物體上，中性的物體若缺少了電子帶正電，到另一個物體上，中性的物體若缺少了電子帶正電， 多余了電子就帶負電由于毛皮的原子核束縛電子多余了電子就帶負電由于毛皮的原子核束縛電子 的本領比橡膠棒弱，在摩擦的過程中毛皮上的一些的本領比橡膠棒弱，在摩擦的過程中毛皮上的一些 電子轉移到橡膠棒上，缺少了電子的毛皮帶正電子轉移到橡膠棒上，缺少了電子的毛皮帶正 電而正電荷是原子核內的質子，不能自由移動，電而正電荷是原子核內的質子，不能自由移動， 所以所以A正確正確 二、電荷守恒定律的理解二、電荷守恒定律的理解 1“中性中性

10、”、“中和中和”的本質的本質 電中性的物體是有電荷存在的，只是代數(shù)和為電中性的物體是有電荷存在的，只是代數(shù)和為0，對，對 外不顯電性；電荷的中和是指電荷的種類、數(shù)量達外不顯電性；電荷的中和是指電荷的種類、數(shù)量達 到異號、等量時，正負電荷代數(shù)和為到異號、等量時，正負電荷代數(shù)和為0. 2“總量總量”含義：指電荷的代數(shù)和含義：指電荷的代數(shù)和 3起電過程中電荷變化起電過程中電荷變化 不論哪一種起電過程都沒有創(chuàng)造電荷，也沒有消滅不論哪一種起電過程都沒有創(chuàng)造電荷，也沒有消滅 電荷本質都是電荷發(fā)生了轉移，也就是說物體所電荷本質都是電荷發(fā)生了轉移，也就是說物體所 帶電荷的重新分配帶電荷的重新分配 4守恒的廣泛

11、性守恒的廣泛性 電荷守恒定律同能量守恒定律一樣，是自然界中最電荷守恒定律同能量守恒定律一樣，是自然界中最 基本的規(guī)律，任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律，基本的規(guī)律，任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律， 涵蓋了包括近代物理實驗發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中涵蓋了包括近代物理實驗發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中 遵守的規(guī)律如：由一個高能光子可以產生一個正遵守的規(guī)律如：由一個高能光子可以產生一個正 電子和一個負電子，一對正、負電子可同時湮沒、電子和一個負電子，一對正、負電子可同時湮沒、 轉化為光子在這種情況下，帶電粒子總是成對產轉化為光子在這種情況下，帶電粒子總是成對產 生或湮沒，電荷的代數(shù)和不變生或湮沒，電荷的代數(shù)和不變

12、 即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀) 2一帶負電絕緣金屬小球放在潮濕的空氣中，經(jīng)過一帶負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)該小球上凈電荷幾乎不存在了，一段時間后，發(fā)現(xiàn)該小球上凈電荷幾乎不存在了， 這說明這說明() A小球上原有負電荷逐漸消失了小球上原有負電荷逐漸消失了 B在此現(xiàn)象中，電荷不守恒在此現(xiàn)象中，電荷不守恒 C小球上負電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將小球上負電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將 電子導走了電子導走了 D該現(xiàn)象是由于電子的轉移引起的，仍然遵循電該現(xiàn)象是由于電子的轉移引起的，仍然遵循電 荷守恒定律荷守恒定律 解析：解析：選選CD.絕緣小

13、球上電荷量減少是由于電子通絕緣小球上電荷量減少是由于電子通 過潮濕空氣導電轉移到外界，只是小球上電荷量減過潮濕空氣導電轉移到外界，只是小球上電荷量減 小，但這些電子并沒有消失，就小球和整個外界組小，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，電荷總量保持不變，因此成的系統(tǒng)而言，電荷總量保持不變，因此C、D選項選項 正確正確 電荷間的相互作用電荷間的相互作用 (2011年鹽城調研年鹽城調研)如圖如圖111所示，掛在所示，掛在 絕緣細線下的小輕質通草球，由于電荷的相互作絕緣細線下的小輕質通草球，由于電荷的相互作 用而靠近或遠離，所以用而靠近或遠離，所以() 圖圖111 A甲圖中兩球一定

14、帶異種電荷甲圖中兩球一定帶異種電荷 B乙圖中兩球一定帶同種電荷乙圖中兩球一定帶同種電荷 C甲圖中兩球至少有一個帶電甲圖中兩球至少有一個帶電 D乙圖中兩球只有一個帶電乙圖中兩球只有一個帶電 【精講精析【精講精析】若兩物體相互排斥，必定帶同種電若兩物體相互排斥，必定帶同種電 荷；若兩物體相互吸引，二者可能帶異種電荷，也荷；若兩物體相互吸引，二者可能帶異種電荷，也 可能一個帶電荷，另一個不帶電荷當只有一個物可能一個帶電荷，另一個不帶電荷當只有一個物 體帶電時，不帶電物體由于受到帶電物體電荷的作體帶電時，不帶電物體由于受到帶電物體電荷的作 用，原子內部的異種電荷趨向于靠近帶電物體，同用，原子內部的異種

15、電荷趨向于靠近帶電物體，同 種電荷趨向于遠離帶電物體，這一過程類似于靜電種電荷趨向于遠離帶電物體，這一過程類似于靜電 感應，因此兩物體之間的吸引力大于排斥力，宏觀感應，因此兩物體之間的吸引力大于排斥力，宏觀 上顯示的是吸引力綜上知，上顯示的是吸引力綜上知，B、C選項正確選項正確 【答案【答案】BC 【規(guī)律總結【規(guī)律總結】兩個帶異種電荷的物體相互吸引，兩個帶異種電荷的物體相互吸引， 一個帶電體和一個不帶電的物體也相互吸引一個帶電體和一個不帶電的物體也相互吸引 變式訓練變式訓練1 絕緣細線上端固定，下端懸掛一輕質小球絕緣細線上端固定，下端懸掛一輕質小球a，a的的 表面鍍有鋁膜，在表面鍍有鋁膜，在a

16、的近旁有一絕緣金屬球的近旁有一絕緣金屬球b，開，開 始時始時a、b不帶電，如圖不帶電，如圖112所示，現(xiàn)使所示，現(xiàn)使b球帶球帶 電，則電，則() Aa、b之間不發(fā)生相互作用之間不發(fā)生相互作用 Bb將吸引將吸引a，吸在一起不分開，吸在一起不分開 Cb立即把立即把a排斥開排斥開 Db先吸引先吸引a，接觸后又把，接觸后又把a排斥開排斥開 圖圖112 解析：解析：選選D.b球帶電就能吸引輕質小球球帶電就能吸引輕質小球a，接觸后電，接觸后電 荷量重新分配，那么荷量重新分配，那么a、b球帶同種電荷，然后就要球帶同種電荷，然后就要 相互排斥因此本題突出相互排斥因此本題突出“近旁近旁”，以表達吸引并，以表達吸

17、引并 能接觸能接觸 如圖如圖113所示，將帶有負電的絕緣棒移近兩所示，將帶有負電的絕緣棒移近兩 個不帶電的導體球，兩個導體球開始時互相接觸且個不帶電的導體球，兩個導體球開始時互相接觸且 對地絕緣，下列方法中能使兩球都帶電的是對地絕緣，下列方法中能使兩球都帶電的是() A先把兩球分開，再移走棒先把兩球分開，再移走棒 B先移走棒，再把兩球分開先移走棒，再把兩球分開 C使棒與甲球瞬時接觸，再移走棒使棒與甲球瞬時接觸，再移走棒 D先使乙球瞬時接地，再移走棒先使乙球瞬時接地，再移走棒 感應起電的理解感應起電的理解 圖圖113 【思路點撥【思路點撥】移近金屬球，是感應起電；接觸金移近金屬球，是感應起電；接

18、觸金 屬球則是接觸起電，弄清實質則可解決此類問題屬球則是接觸起電，弄清實質則可解決此類問題 【精講精析【精講精析】由于靜電感應，甲球感應出正電荷，由于靜電感應，甲球感應出正電荷， 乙球感應出負電荷，把兩球分開后，它們帶上了等乙球感應出負電荷，把兩球分開后，它們帶上了等 量異種電荷，所以量異種電荷，所以A正確；若先將棒移走，則兩球正確；若先將棒移走，則兩球 不會有靜電感應現(xiàn)象產生，所以不會帶上電荷，不會有靜電感應現(xiàn)象產生，所以不會帶上電荷，B 錯誤；使棒與甲球接觸，則兩球會因接觸而帶上負錯誤；使棒與甲球接觸，則兩球會因接觸而帶上負 電荷，所以電荷，所以C正確；若使乙球瞬時接地，則乙球上正確；若使

19、乙球瞬時接地，則乙球上 感應出的負電荷因受斥力而被導走，再將棒移走，感應出的負電荷因受斥力而被導走，再將棒移走， 由于甲、乙是接觸的，所以甲球上的電荷會重新分由于甲、乙是接觸的，所以甲球上的電荷會重新分 布在甲、乙兩球上，結果是兩球都帶上了正電荷，布在甲、乙兩球上，結果是兩球都帶上了正電荷， 所以所以D正確正確 【答案【答案】ACD 【規(guī)律總結【規(guī)律總結】對每一種起電方法要理解起電過程，對每一種起電方法要理解起電過程， 如感應起電是由于外來電荷如感應起電是由于外來電荷(電場電場)的作用使某導體的作用使某導體 內電荷重新分布，接觸起電是由于電荷間作用使兩內電荷重新分布，接觸起電是由于電荷間作用使

20、兩 導體間電荷發(fā)生轉移導體間電荷發(fā)生轉移 變式訓練變式訓練2 (2011年廣州六校聯(lián)考年廣州六校聯(lián)考)如圖如圖11 4所示，不帶電的枕形導體的所示，不帶電的枕形導體的A、 B兩端各貼有一對金屬箔片當兩端各貼有一對金屬箔片當 枕形導體的枕形導體的A端靠近一帶正電導端靠近一帶正電導 體體C時時() AA端金屬箔片張開，端金屬箔片張開，B端金屬端金屬 箔片閉合箔片閉合 圖圖114 B用手觸摸枕形導體后，用手觸摸枕形導體后，A端金屬箔片仍張開，端金屬箔片仍張開，B 端金屬箔片閉合端金屬箔片閉合 C用手觸摸枕形導體后，將手和用手觸摸枕形導體后，將手和C都移走，兩對金都移走，兩對金 屬箔片均張開屬箔片均張

21、開 D選項選項A中兩對金屬箔片分別帶異種電荷，選項中兩對金屬箔片分別帶異種電荷，選項C 中兩對金屬箔片帶同種電荷中兩對金屬箔片帶同種電荷 解析：解析：選選BCD.根據(jù)靜電感應現(xiàn)象，帶正電的導體根據(jù)靜電感應現(xiàn)象，帶正電的導體C 放在枕形導體放在枕形導體A端附近，在端附近，在A端出現(xiàn)了負電，在端出現(xiàn)了負電，在B端端 出現(xiàn)了正電，這樣的帶電并不是導體中有新的電荷，出現(xiàn)了正電，這樣的帶電并不是導體中有新的電荷， 只是電荷的重新分布金屬箔片上帶電相斥而張開，只是電荷的重新分布金屬箔片上帶電相斥而張開， 選項選項A錯誤用手摸枕形導體后，錯誤用手摸枕形導體后，B端不是最遠端了，端不是最遠端了， 人是導體，這

22、樣人是導體，這樣B端不再有電荷，端不再有電荷，B端金屬箔片閉合，端金屬箔片閉合， A端金屬箔片仍張開，選項端金屬箔片仍張開，選項B正確用手觸摸導體時，正確用手觸摸導體時， 只有只有A端帶負電，將手和端帶負電，將手和C移走后，不再有靜電感應，移走后，不再有靜電感應， A端所帶負電便分布在枕形導體上，端所帶負電便分布在枕形導體上，A、B端均帶有端均帶有 負電，兩對金屬箔片均張開，選項負電，兩對金屬箔片均張開，選項C正確從以上正確從以上 分析看出，選項分析看出，選項D正確正確 如圖如圖115所示，有一帶正電的驗電器，當所示，有一帶正電的驗電器，當 一金屬球一金屬球A靠近驗電器的小球靠近驗電器的小球B

23、(不接觸不接觸)時，驗電器時，驗電器 的金箔張角減小，則的金箔張角減小，則() A金屬球可能不帶電金屬球可能不帶電 B金屬球可能帶負電金屬球可能帶負電 C金屬球可能帶正電金屬球可能帶正電 D金屬球一定帶負電金屬球一定帶負電 驗電器與靜電感應驗電器與靜電感應 圖圖115 【思路點撥【思路點撥】靠近和接觸驗電器金屬球都可以判靠近和接觸驗電器金屬球都可以判 斷其是否帶電，前者發(fā)生的是靜電感應現(xiàn)象，后者斷其是否帶電，前者發(fā)生的是靜電感應現(xiàn)象，后者 是因為帶電體所帶的電荷可以轉移到驗電器上是因為帶電體所帶的電荷可以轉移到驗電器上 【精講精析【精講精析】驗電器的金箔之所以張開，是因為驗電器的金箔之所以張開

24、，是因為 它們都帶有正電荷，而同種電荷相互排斥，張開角它們都帶有正電荷，而同種電荷相互排斥，張開角 度的大小決定于兩金箔帶電荷量的多少如果度的大小決定于兩金箔帶電荷量的多少如果A球球 帶負電，靠近驗電器的帶負電，靠近驗電器的B球時，異種電荷相互吸引，球時，異種電荷相互吸引， 使金箔上的正電荷逐漸使金箔上的正電荷逐漸“上移上移”，從而使兩金箔張，從而使兩金箔張 角減小，選項角減小，選項B正確，同時否定選項正確，同時否定選項C. 如果如果A球不帶電，在靠近球不帶電，在靠近B球時，發(fā)生靜電感應現(xiàn)象球時，發(fā)生靜電感應現(xiàn)象 使使A球靠近球靠近B球的端面出現(xiàn)負的感應電荷，而背向球的端面出現(xiàn)負的感應電荷，而背向B 球的端面出現(xiàn)正的感應電荷球的端面出現(xiàn)正的感應電荷A球上負的感應電荷球上負的感應電荷 與驗電器上的正電荷發(fā)生相互作用，由于負電荷離與驗電器上的正電荷發(fā)生相互作用，由于負電荷離 驗電器較近而表現(xiàn)為吸引作用，從而使金箔張角減驗電器較近而表現(xiàn)為吸引作用，從而使金箔張角減 小，選項小，選項A正確，同時否定選項正確，同時否定選項D. 【答案【答案】AB 【規(guī)律總結【規(guī)律總結】驗電器可以判斷物體是否帶電、帶驗電器可以判斷物體是否帶電、帶 電荷的種類及電荷量的多少當帶電體靠近驗電器電荷的種類及電荷量的多少當帶電體靠近驗電器 金屬球或接觸驗電器金