2013年高二物理同步復習課件：《靜電場》1（人教版選修3-1）

1、1 電荷及其守恒定律1.知道自然界中只存在兩種電荷,知道電荷間的相互作用。2.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。3.理解電荷守恒定律。4.知道電荷量和元電荷的概念，知道電荷量不能連續(xù)變化。 重點：1.對兩種電荷及電荷間的相互作用規(guī)律的認識。 2.對電荷守恒定律的理解。 3.對元電荷概念的理解。難點：1.利用電荷守恒定律分析摩擦起電和感應起電問題。 2.理解電荷量不能連續(xù)變化的特點。一、電荷的種類及相互作用1.兩種電荷自然界中的電荷只有_。(1)用絲綢摩擦過的玻璃棒帶_；(2)用毛皮摩擦過的橡膠棒帶_。2.電荷間的相互作用同種電荷相互_，異種電荷相互_。兩種正電負電

2、排斥吸引3.物質的微觀結構(1)原子組成(2)原子電性：原子核的正電荷的數(shù)量與核外電子負電荷的數(shù)量_，整個原子對外界較遠的位置表現(xiàn)為_。正電負電一樣多電中性【想一想】如圖是原子的結構模型，結合模型思考以下問題：質子所帶的電荷相互吸引還是相互排斥？使原子核中的質子、中子緊密結合在一起的力是電荷間的相互作用力嗎？提示：質子所帶的電荷相互排斥，原子核中的質子、中子能夠緊密結合在一起，是質子間、中子間以及質子與中子間核力作用的結果，不是電荷間相互作用力的結果。 二、摩擦起電和感應起電1.摩擦起電兩個物體相互摩擦時，一些束縛得不緊的_從一個物體轉移到另一個物體，使得原來呈電中性的物體由于得到_而帶負電，

3、失去_的物體那么帶正電的現(xiàn)象。電子電子電子2.感應起電(1)自由電子：金屬中離原子核_的能脫離原子核的束縛而在金屬中_的電子。(2)靜電感應：當一個帶電體靠近導體時，由于_ _，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶_電荷，遠離帶電體的一端帶_電荷的現(xiàn)象。(3)感應起電：利用_使金屬導體帶電的過程。自由活動電荷間相互吸引或排斥異號同號靜電感應較遠【想一想】如下圖的現(xiàn)象為感應起電，為什么發(fā)生感應起電的是導體而不是絕緣體？提示：感應起電的實質是在帶電體電荷的作用下，物體上的自由電荷的轉移，只有導體上的電子(或正、負離子)才能自由移動，而絕緣體上的電子不能自由地移動。所以，導

4、體能發(fā)生感應起電，而絕緣體不能。 三、電荷守恒定律1.內容電荷既不會_，也不會_，它只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一局部轉移到另一局部；在轉移過程中，電荷的總量_。2.電荷守恒定律現(xiàn)在的表述一個與外界沒有_的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和_。創(chuàng)生消滅保持不變電荷交換保持不變【想一想】帶有等量異種電荷的金屬球接觸后會發(fā)生電荷的中和，此時電荷被消滅了嗎？提示：中和時，系統(tǒng)所帶電荷的代數(shù)和不變,電荷并沒有消失，只是正、負電荷數(shù)值相等，對外顯電中性。 四、電荷量1.電荷量電荷的_。在國際單位制中，它的單位是_，符號_。正電荷的電荷量為正值，負電荷的電荷量為負值。2.元電荷最小的電荷量，即_或_所帶的

5、電荷量，用e表示。e=_。最早由美國物理學家_測得。多少庫侖C電子質子1.6010-19 C密立根3.電荷量的不連續(xù)性帶電體的電荷量或者_，或者是_。電荷量是不能_的物理量。4.電子的比荷電子的電荷量e與電子的質量me之比。等于ee的整數(shù)倍連續(xù)變化【判一判】(1)元電荷就是電子。( )(2)元電荷是表示跟一個電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量。 ( )(3)帶電體的電荷量可以是 210-18 C。( )提示：(1)電子是實實在在的粒子，元電荷只是一個電量單位，(1)錯誤。(2)元電荷是一個電量單位，與一個電子所帶電荷量的數(shù)值相等，(2)正確。(3)210-18 C不是元電荷的整數(shù)倍，帶電體不可能帶

6、210-18 C的電荷量，(3)錯誤。 三種帶電方式【探究導引】圖中左側是古老的摩擦起電機，右側是感應起電機。結合圖片，思考以下問題：(1)兩個絕緣體發(fā)生摩擦為什么會帶上電荷？(2)感應起電能發(fā)生在絕緣體上嗎？感應起電的實質是什么？(3)除了摩擦起電和感應起電，還有什么起電方式？【要點整合】1.三種起電方式的比較2.感應起電的步驟感應起電有嚴格的操作步驟：如下圖，(1)使帶電體C(假設帶正電)移近相互接觸的兩導體A、B；(2)保持C不動,再用絕緣工具分開A、B；(3)移走C；那么A帶負電，B帶正電。假設操作步驟顛倒，如(2)、(3)顛倒，導體最后不帶電?！咎貏e提醒】(1)摩擦起電適用于絕緣體，

7、感應起電、接觸起電適用于導體。(2)無論哪種起電方式，發(fā)生轉移的都是電子，正電荷不會發(fā)生轉移。【典例1】如下圖，將帶電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對地絕緣，下述幾種方法中能使兩球都帶電的是( ) A.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個球，再把兩球分開D.以上方法都不能使兩導體球帶電【思路點撥】解答此類問題時應掌握以下兩點：【標準解答】選A、C。帶電棒移近導體球但不與導體球接觸，從而使導體球上的電荷重新分布，甲球左側感應出正電荷，乙球右側感應出負電荷，此時分開甲、乙兩球，那么甲、乙兩球上分別帶上等量的異種電荷，故A正確；如果先移走

8、帶電棒，那么甲、乙兩球上的電荷又恢復原狀，那么兩球分開后不顯電性，故B錯誤；如果先將棒接觸一下其中的一個球，那么甲、乙兩球會同時帶上和棒同性的電荷，故C正確,D錯誤。【變式訓練】如下圖，A、B為帶異種電荷的小球，將兩條不帶電的導體棒C、D放在兩球之間，在用導線將C棒左端點x和D棒右端點y連接起來的瞬間，導線中自由電子移動的方向是( )A.xy B.yxC.沒有電流 D.先是yx，然后xy【解析】選B。由于同種電荷相斥，異種電荷相吸，在C、D組成的導體中自由電子沿y向x運動，在C中聚集負電荷，在D中聚集正電荷，B正確。 【變式備選】絕緣細線上端固定，下端掛一輕質小球a，a的外表鍍有鋁膜。在a的旁

9、邊有一絕緣金屬球b，開始時，a、b都不帶電，如下圖，現(xiàn)使b帶正電，那么( )將吸引a，吸住后不放開先吸引a，接觸后又把a排斥開、b之間不發(fā)生相互作用立即把a排斥開【解析】選B。b帶電后，由于靜電感應，a的近b端和遠b端分別出現(xiàn)等量的負電荷和正電荷，b對a的吸引作用大于排斥作用。a、b接觸后帶同種電荷，又相互排斥。應選項B正確。 電荷守恒定律的理解【探究導引】圖中是正、負電子湮滅示意圖，觀察圖片，思考以下問題：(1)正、負電子湮滅時，電荷是否消失？(2)電荷守恒定律中，電荷總量不變的含義是什么？(3)“電中性的物體內是否有電荷存在？【要點整合】1.物體帶電的實質使物體帶電不是創(chuàng)造了電荷,使物體不

10、帶電也不是消滅了電荷。物體帶電的實質是電荷發(fā)生了轉移，也就是物體間電荷的重新分配。摩擦起電、感應起電和接觸起電，均符合電荷守恒定律。2.“中性與“中和的理解(1)中性:物體內有電荷存在，但正、負電荷的絕對值相等，對外不顯電性。(2)中和:兩個帶有等量異種電荷的帶電體相遇到達電中性的過程。3.守恒的廣泛性電荷守恒定律同能量守恒定律一樣，是自然界中最根本的規(guī)律，任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律，也涵蓋了近代物理實驗發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中遵守的規(guī)律。例如，一個高能光子可以產生一個正電子和一個負電子，一對正、負電子可同時湮滅，轉化為光子。在這種情況下，帶電粒子總是成對產生或湮滅，電荷的代數(shù)和不變。4.接

11、觸起電現(xiàn)象中電荷量的分配(1)無論是帶電的導體與不帶電的導體接觸，還是兩個原來帶同種電荷的導體接觸,還是兩個原來帶異種電荷的導體接觸，最終兩導體都將帶上同種電荷或都不帶電，不可能帶上異種電荷。并且接觸前后電荷總量不變。(2)導體接觸帶電時電荷量的分配與導體的形狀、大小有關。假設兩個完全相同的金屬小球的帶電量分別為Q1、Q2，那么它們接觸后電荷量平均分配，再分開都帶有 的電量(式中電量Q1、Q2均包含它們的正負號)。形狀、大小不同的導體接觸時電荷量不能平均分配。 【特別提醒】(1)中和現(xiàn)象是正、負電荷的結合過程，正、負電荷并沒有消失；正、負電子湮滅時，正、負電荷消失。(2)兩個相同的導體小球接觸

12、，假設原來兩球帶同種電荷，那么總電荷量平分；假設原來兩球帶異種電荷，那么電荷先中和再平分?！镜淅?】有兩個完全相同的帶電絕緣金屬球A、B，分別帶有電荷量QA=6.410-9 C,QB=-3.210-9 C,讓兩絕緣金屬球接觸。在接觸后，A、B帶電荷量各是多少？此過程中電荷發(fā)生了怎樣的轉移，轉移了多少？【思路點撥】解答此題應注意以下兩點：【標準解答】答案：均為1.610-9 C 電子由B球轉移到了A球，轉移的電荷量為-4.810-9 C【互動探究】上題中A、B兩球固定好后，讓第三個與它們相同的小球C反復與A、B接觸，最終A、B兩球的帶電量和電性如何？【解析】由于三球完全相同，反復接觸后三球均分中

13、和后的電荷量，故A、B均帶正電，電量為答案：均為 均為正電 驗電器的原理和應用【探究導引】圖中是自制驗電器、自制驗電羽示意圖，觀察圖片，思考以下問題：(1)驗電器金屬球接觸帶電體后，金屬片是否帶電？(2)驗電器可以用來判斷物體帶電的正、負嗎？(3)當帶電體靠近而不接觸驗電器金屬球時，金屬片是否張開？【要點整合】1.構造驗電器構造如下圖。圖中上部是一金屬球，它和金屬桿相連接，金屬桿穿過橡皮塞，其下端掛兩片極薄的金屬箔片，封裝在玻璃瓶內。2.原理金屬箔片帶電后，由于同種電荷相互排斥會張開。3.應用(1)檢驗物體是否帶電：檢驗時，把物體與金屬球接觸，如果物體帶電，就有一局部電荷轉移到兩片金屬箔片上，

14、金屬箔片由于帶了同種電荷，彼此排斥而張開，所帶的電荷越多，張開的角度越大；如果物體不帶電，那么金屬箔片不動。(2)識別所帶電荷種類：當物體帶電時，假設要識別它所帶電荷的種類，只要先把帶電體與金屬球接觸一下，使金屬箔片張開。然后，再用的帶足夠多正電荷的物體接觸驗電器的金屬球，如果金屬箔片張開的角度增大，那么表示該帶電體的電荷為正；如果金屬箔片張開的角度減小，或先閉合而后張開，那么表示帶電體的電荷為負。4.用帶電物體接觸驗電器和接近驗電器的區(qū)別(1)接觸產生電荷轉移：帶電體接觸驗電器金屬球時，帶電體上的電荷會轉移到驗電器上，金屬箔片那么由于帶電而張開一定角度。移走帶電體，驗電器金屬箔片繼續(xù)張開。(

15、2)接近產生靜電感應：如帶正電的物體接近驗電器的金屬球時， 假設驗電器原來不帶電，那么由于靜電感應，驗電器金屬球處感應出負電荷，而金屬箔片那么感應出正電荷而張開一定角度；假設驗電器原來帶正電，那么由于靜電感應，同種電荷相斥，金屬球的正電荷電荷量減少，金屬箔片電荷量增多，張角增大；假設驗電器原來帶負電，那么異種電荷相吸，金屬球電荷量增大，金屬箔片上的電荷量可能只減少，也可能先減少，然后帶正電且電荷量增加，因此其張角可能只減小，也可能先減小后增大?！咎貏e提醒】(1)分析驗電器的工作原理，利用的是接觸起電和感應起電的知識。(2)驗電器金屬球與金屬箔片上可能帶上同種電荷，也可能帶上異種電荷，兩個金屬箔

16、片上所帶的一定是同種電荷。【典例3】(2021濟寧高二檢測)如下圖，有一帶正電的驗電器，當一金屬球A靠近驗電器的小球B(不接觸)時，驗電器的金屬箔片張角減小，那么( )A.金屬球A可能不帶電B.金屬球A可能帶負電C.金屬球A可能帶正電D.金屬球A一定帶負電【思路點撥】解答此類問題時應掌握以下兩點：【標準解答】選A、B。假設金屬球A原來帶負電，那么異種電荷相吸，金屬球B電荷量增大，金屬箔電荷量可能只減少，也可能先減少，然后帶負電且電荷量增加，因此其張角可能只減小，也可能先減小后增大。假設金屬球A原來帶正電，由于靜電感應，同種電荷相斥，金屬球B的正電荷電荷量減少，金屬箔電荷量增多，張角增大。假設金

17、屬球A原來不帶電，驗電器B上的電荷，使金屬球A上產生靜電感應，球A上近B端的感應電荷與B上電荷異號相吸，金屬球B電荷量增大，金屬箔電荷量減少，張角減小。綜上所述，選項A、B正確?！究偨Y提升】驗電器的帶電分析驗電器工作時，可用帶電體靠近驗電器的金屬小球，也可以用帶電體接觸驗電器的金屬小球。無論哪種情況都滿足起電的規(guī)律。(1)靠近時，屬于感應起電，驗電器金屬球和金屬箔片帶上異種電荷。(2)接觸時，屬于接觸起電，驗電器金屬球和金屬箔片帶上同種電荷。【變式訓練】(2021吳淞高二檢測)使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的箔片張開。以下各圖表示驗電器上感應電荷的分布情況，正確的選項是( )【解析】

18、選B。帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器時，產生靜電感應，在驗電器金屬球上感應出異種電荷，金屬箔片上感應出同種電荷，故B選項正確?！緶剀疤崾尽侩姾砷g的相互作用規(guī)律，是本章的根底知識，也是學習后續(xù)內容的必備知識。我們應能熟練地由帶電體的電性判斷它們之間的相互作用，或由它們之間的相互作用判斷它們的電性。 【典例】如下圖，a、b、c、d為四個帶電小球，兩球之間的作用分別為a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，那么( )A.僅有兩個小球帶同種電荷B.僅有三個小球帶同種電荷、d小球帶同種電荷、d小球帶異種電荷考查內容 電荷間的相互作用【思路點撥】利用“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引進行分析。【標準解答】選B、

19、D。由d吸a，d吸b可知a與b帶同種電荷，且與d帶異種電荷；由c斥a，c斥b可知c、a、b帶同種電荷，c與d帶異種電荷，所以A、C錯，B、D對。 元電荷問題的分析元電荷是電量的單位，很多初學者認為，電子和質子是元電荷，其實不然。(1)電子和質子是實實在在的粒子，而元電荷只是一個電量單位，不是物質；(2)元電荷沒有正、負之分，而電子和質子的電荷量分別是-1.610-19 C和+1.610-19 C；(3)任何帶電體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍?！景咐故尽恳韵抡f法正確的選項是( )A.電子和質子都是元電荷B.一個帶電體的帶電量為元電荷的倍C.元電荷是最小的電量單位D.元電荷沒有正、負之分【標準

20、解答】選C、D。元電荷是最小的電量單位，帶電體的電荷量均為元電荷的整數(shù)倍；元電荷只是電量的單位，不是帶電粒子，沒有電性之說，應選項C、D正確。【錯因分析】此題易錯選A,原因是對元電荷的概念理解不清，將元電荷與電子和質子混淆。1.如果將用毛皮摩擦過的塑料棒接近水流，那么( )A.水流將向遠離塑料棒的方向偏轉B.水流將向靠近塑料棒的方向偏轉C.水流先靠近再遠離塑料棒D.水流不偏轉【解析】選B。用毛皮摩擦過的塑料棒帶負電，帶負電的塑料棒有吸引輕小物體的性質，所以水流將向靠近塑料棒的方向偏轉。2.(2021杭州高二檢測)甲物體與乙物體相互摩擦，沒有其他物體參與電荷的交換，發(fā)現(xiàn)甲物體帶了9.610-16 C的正電荷。以下結論正確的選項是( )A.甲物體失去了6103個電子B.乙物體失去了6103個電子C.乙物體帶9.610-16 C的負電荷D.乙物體帶9.610-16 C的正電荷【