人教版高中物理必修第三冊第九章靜電場及其應(yīng)用9-1電荷課件

第九章靜電場及其應(yīng)用學習目標1.通過觀察摩擦起電、感應(yīng)起電、電荷之間的相互作用等實驗,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際單位,能從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認識使物體帶電的本質(zhì),進一步提高應(yīng)用物理模型解釋現(xiàn)象的能力.2.基于靜電現(xiàn)象的實驗事實,認識電荷守恒定律,能用電荷守恒的知識分析靜電現(xiàn)象.知道什么是元電荷和比荷,體會電荷量是不連續(xù)的.會用原子的結(jié)構(gòu)模型和電荷守恒知識建構(gòu)物理模型解釋現(xiàn)象,體會守恒觀念對認識物理規(guī)律的重要性.1

電荷知識點一

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

電荷和

電荷.用絲綢摩擦過的玻璃棒帶

電荷,用毛皮摩擦過的橡膠棒帶

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.在國際單位制中,它的單位是

,符號是

.正負正負排斥吸引電荷的多少庫侖C2.摩擦起電的原因:當兩種物質(zhì)組成的物體互相摩擦時,一些受束縛較弱的電子會轉(zhuǎn)移到另一個物體上.于是,原來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.負正5.為什么整個原子對外界表現(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電的電子組成的.每個原子中質(zhì)子的正電荷數(shù)量與電子的負電荷數(shù)量一樣多,所以整個原子對外界表現(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脫離原子核的束縛而在金屬中自由運動,這種電子叫作

.失去自由電子的原子便成為帶正電的

,它們在金屬內(nèi)部排列起來,每個正離子都在自己的平衡位置附近振動而不移動,只有

穿梭其中,這就使金屬成為導體.自由電子離子自由電子知識點二靜電感應(yīng)1.靜電感應(yīng):當一個帶電體靠近導體時,由于電荷間相互吸引或排斥,導體中的自由電荷便會

或

帶電體,使導體靠近帶電體的一端帶

,遠離帶電體的一端帶

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

使金屬導體帶電的過程.趨向遠離異種電荷同種電荷靜電感應(yīng)3.驗電器是一種用來檢測

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

.物體是否帶電靜電計4.請嘗試總結(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.知識點三電荷守恒定律1.摩擦起電和感應(yīng)起電都能使原來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?電中性物體中有無電荷存在?答案:摩擦起電和感應(yīng)起電都沒有創(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

,也不會

,它只能從一個物體

到另一個物體,或者從物體的一部分

到另一部分;在轉(zhuǎn)移過程中,電荷的總量

.3.電荷守恒定律更普遍的表述是:一個與外界沒有電荷交換的系統(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)和知識點四元電荷1.元電荷:

叫作元電荷,元電荷e的數(shù)值最早是由物理學家密立根測得的,在計算中,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值與元電荷相等,但不能說電子和質(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,取一對用絕緣柱支持的導體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.圖甲是通過什么方式使物體帶電的?兩個絕緣體相互摩擦后為什么會帶上電荷?這種起電方式的實質(zhì)是什么?答案:摩擦起電.兩個物體相互摩擦時,其中一個物體失去電子,另一個物體得到電子,失去電子的物體帶正電荷,得到電子的物體帶等量負電荷.電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體.2.圖乙中,如果手握絕緣棒,把帶正電荷的帶電體C移近導體A,導體A和B下部的金屬箔有什么變化?這時手持絕緣柱把導體A和B分開,然后移開C,導體A、B分別帶什么電?再讓導體A和B接觸,又會看到什么現(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移近導體A,導體A和B下部的金屬箔張開.這時手持絕緣柱把導體A和B分開,然后移開C,導體A帶負電荷,導體B帶正電荷,且二者的電荷量相等.再讓導體A和B接觸,導體A和B下部的金屬箔閉合;這是因為導體中的正負電荷中和.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與導體A接觸,導體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:導體A、B下部的金屬箔張開.帶電體C與導體A接觸,由于受到帶電體C上正電荷的吸引,電子從導體A、B轉(zhuǎn)移到帶電體C,導體A、B失去電子而帶正電荷,所以導體A和B下部的金屬箔張開.接觸起電.4.如圖所示,導體A左端接地,把帶正電荷的帶電體C移近導體A,導體B帶什么電?為什么?答案:導體B帶負電荷.導體A左端接地,導體A、B與地球構(gòu)成一個大導體,地球相當于這個大導體的遠端,把帶正電荷的帶電體C移近導體A,導體B帶負電荷.5.感應(yīng)起電時判斷導體帶電的方法.(1)當帶電體靠近導體時,導體靠近帶電體的一端帶

種電荷,遠離帶電體的一端帶

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

種電荷,地球可視為遠端,與帶電體帶

種電荷,如圖乙、丙所示.(兩空均選填“同”或“異”)異同異同甲乙丙過程建構(gòu)三種起電方式的比較.比較項摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生條件兩種不同物質(zhì)組成的物體摩擦導體靠近帶電體導體與帶電體接觸現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導體兩端出現(xiàn)等量異種電荷導體帶上與帶電體相同電性的電荷原因不同物質(zhì)的原子核對電子的束縛能力不同而發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移導體中的自由電子受帶電體吸引(或排斥)作用而靠近(或遠離)帶電體在電荷間的相互作用下,電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體實質(zhì)電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移【典例1】將帶電棒移近兩個不帶電的導體球,兩個導體球開始時互相接觸且對地絕緣,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,再移走棒B.先移走棒,再把兩球分開C.先將兩球分開,棒再接觸一下其中一球D.如果棒帶的電荷量不變,不能使兩導體球帶電解析:先把兩球分開,再移走棒,兩球會帶上等量異種電荷,選項A正確;先移走棒,兩球上的感應(yīng)電荷會消失,再把兩球分開,兩球都不帶電,選項B錯誤;先把兩球分開,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C錯誤;綜上所述,選項D錯誤.

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

)A.空氣不帶電B.蜜蜂帶負電C.空氣帶負電

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,蜜蜂帶負電,與蜜蜂摩擦的空氣帶正電,故選項B正確.答案:B探究二電荷守恒定律的理解及應(yīng)用問題情境1.在摩擦起電過程中,一個物體帶上了正電,另一個物體帶上了負電,該過程是否創(chuàng)造了電荷?一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的總量會增多或減少嗎?答案:摩擦起電的過程只是電荷的分布發(fā)生了變化,并沒有創(chuàng)造電荷.一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的總量保持不變.2.一帶負電的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,這個現(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空氣轉(zhuǎn)移到外界,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,這個現(xiàn)象并不違背電荷守恒定律.3.對于“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.過程建構(gòu)1.對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,起電的過程就是物體間或物體內(nèi)部的電荷重新分布的過程.(3)導體接觸帶電體時電荷量的分配與導體的材料、形狀等有關(guān),兩個除帶電情況不同,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,而不是實物粒子,元電荷無正、負之分.(2)迄今為止,實驗發(fā)現(xiàn)的最小電荷量就是電子所帶的電荷量,其數(shù)值最早由美國物理學家密立根通過“油滴實驗”測得的.(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帶有絕對值相同的電荷量,相隔一定的距離,現(xiàn)讓另一個完全相同的不帶電金屬小球C,先后與A、B接觸后移開.(1)若A、B兩球帶同種電荷,接觸后兩球的電荷量絕對值之比為多大?(2)若A、B兩球帶異種電荷,接觸后兩球的電荷量絕對值之比為多大?

答案:(1)2∶3

(2)2∶1

兩金屬導體接觸后電荷量的分配規(guī)律(1)當兩個導體的材料、形狀不同時,兩導體接觸后再分開,兩導體都不帶電,或兩導體帶同種電荷,但無法確定電荷量的多少.(2)若兩個完全相同的金屬導體的電荷量(絕對值)分別為q1、q2,則有以下規(guī)律.【變式】兩個完全相同的金屬球A、B的電荷量分別為+3q

和-q,將兩球接觸再分開,則B球的電荷量為(

)A.-q

B.q

C.2q

D.4q答案:B課堂評價答案:B1.關(guān)于點電荷的描述,正確的是(

)A.點電荷是球形的帶電體B.點電荷是一種理想模型C.點電荷是質(zhì)量小的帶電體D.點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程中(

)A.通過摩擦創(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:D4.一對用絕緣支柱支持的金屬導體A和B,使它們彼此接觸,起初它們不帶電.