人教版選修31 第一章 第1節(jié) 電荷及其守恒定律 課件（47張）.ppt

第一章 靜電場(chǎng) 情景切入 電閃雷鳴 是一種常出現(xiàn)在暴風(fēng)雨中的自然現(xiàn)象 它是那樣的神秘 來(lái)去匆匆 稍縱即逝 它給人們帶來(lái)甘霖 同時(shí)也給人們帶來(lái)恐懼 幾千年以來(lái) 人們一直想探究其中的奧秘 更想將它駕馭于手中 美國(guó)科學(xué)家富蘭克林就曾冒著生命危險(xiǎn) 嘗試用風(fēng)箏去捕捉雷電 雷電是怎樣形成的 物體帶電是怎么回事 電荷有哪些特性 電荷間的相互作用遵從什么規(guī)律 人類應(yīng)該怎樣利用這些規(guī)律 這些問(wèn)題正是本章要探究并做出解答的知識(shí) 知識(shí)導(dǎo)航 本章是高中階段電學(xué)內(nèi)容的開始 在整個(gè)高中物理知識(shí)體系中具有承上 力學(xué) 啟下 電磁學(xué) 的重要位置 本章知識(shí)在結(jié)構(gòu)上可以分為三個(gè)單元 1 3節(jié)為第一單元 主要學(xué)習(xí)電學(xué)中兩個(gè)最基本的定律 電荷守恒定律和庫(kù)侖定律 學(xué)習(xí)描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量 電場(chǎng)強(qiáng)度 4 6節(jié)為第二單元 學(xué)習(xí)描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量 電勢(shì) 電勢(shì)差 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 7 8節(jié)為第三單元 主要學(xué)習(xí)電場(chǎng)知識(shí)的應(yīng)用 電容器 電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn) 還簡(jiǎn)單介紹了靜電現(xiàn)象在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用 學(xué)法指導(dǎo) 1 要重視對(duì)基本概念 基本規(guī)律的理解 基本概念多且抽象是這一章的突出特點(diǎn) 在學(xué)習(xí)中要重視對(duì)物理現(xiàn)象的深入觀察和對(duì)物理規(guī)律的親身體驗(yàn) 例如課本的 說(shuō)一說(shuō) 做一做 靜電感應(yīng) 電容器的電容 等 經(jīng)過(guò)深入觀察和親身體驗(yàn)后 物理知識(shí)不僅容易領(lǐng)悟而且印象深刻 2 要重視科學(xué)研究方法的學(xué)習(xí) 本章中涉及許多重要的研究方法 例如理想化物理模型 點(diǎn)電荷 電場(chǎng)線 等勢(shì)面等 比值法定義物理量 電場(chǎng)強(qiáng)度 電勢(shì)及電容器的電容等概念 類比方法的運(yùn)用 電場(chǎng)與重力場(chǎng)有許多相似之處 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系和重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系也有相似之處 這些方法需要認(rèn)真地體會(huì)和理解 以提高認(rèn)知的境界 3 理清本章分析問(wèn)題的兩個(gè)角度 一是電場(chǎng)力的性質(zhì) 從電荷在電場(chǎng)中受力的角度研究 側(cè)重于利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析處理問(wèn)題 二是電場(chǎng)能的性質(zhì) 從電場(chǎng)力做功使能量變化的角度研究 側(cè)重于利用功能關(guān)系 能量守恒分析處理問(wèn)題 1電荷及其守恒定律 課前預(yù)習(xí) 1 兩種電荷自然界中只存在兩種電荷 即 電荷和 電荷 1 正電荷 用絲綢摩擦過(guò)的 所帶的電荷叫做正電荷 2 負(fù)電荷 用毛皮摩擦過(guò)的 所帶的電荷叫做負(fù)電荷 2 相互作用同種電荷相互 異種電荷相互 電荷及相互作用 正 負(fù) 玻璃棒 橡膠棒 排斥 吸引 正電 負(fù)電 相等 電中性 1 接觸起電指一個(gè)帶電的金屬導(dǎo)體跟另一個(gè) 的金屬導(dǎo)體 后分開 而使不帶電的導(dǎo)體帶上電荷的方式 如圖 三種起電方式 不帶電 接觸 2 摩擦起電兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r 一些束縛不緊的 從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上 使得原來(lái)呈電中性的物體由于得到 而帶負(fù)電 失去 的物體帶正電 如圖 電子 電子 電子 3 感應(yīng)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(yīng) 當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí) 由于電荷間相互 或 導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體 使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶 電荷 遠(yuǎn)離帶電體的一端帶 電荷的現(xiàn)象 3 感應(yīng)起電 利用 使金屬導(dǎo)體帶電的過(guò)程 如圖 較遠(yuǎn) 自由活動(dòng) 吸引 排斥 異種 同種 靜電感應(yīng) 表述一 電荷既不會(huì) 也不會(huì) 它只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到 或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到 在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中 電荷的總量 表述二 一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng) 電荷的代數(shù)和 電荷守恒定律 創(chuàng)生 消滅 另一部分 另一個(gè)物體 保持不變 保持不變 元電荷 庫(kù)侖 c 電子 1 6 10 19 密立根 質(zhì)量 1 76 1011 判一判 1 兩個(gè)正電荷之間的作用力為斥力 兩個(gè)負(fù)電荷之間的作用力為引力 2 摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過(guò)程 3 玻璃棒和其他物體摩擦后不一定帶正電 4 當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí) 產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象 導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷 遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷 5 電荷守恒定律和能量守恒定律一樣 也是自然界中最基本的守恒定律 6 元電荷就是最小的電荷 b 解析 把帶電金屬球移近不帶電的驗(yàn)電器 根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律 若金屬球帶正電荷 則將導(dǎo)體上的自由電子吸引上來(lái) 這樣驗(yàn)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)體上的自由電子排斥到最遠(yuǎn)端 這樣驗(yàn)電器的上部將帶正電荷 箔片帶負(fù)電荷 b項(xiàng)正確 答案 梳頭發(fā)時(shí)由于摩擦起電 梳子和頭發(fā)上產(chǎn)生異種電荷 又由于異種電荷相互吸引 使得頭發(fā)順著梳子飛了起來(lái) 梳子浸入水中后再梳 潮濕的梳子能將頭發(fā)上的靜電導(dǎo)走 也就不再出現(xiàn)上面的現(xiàn)象 課內(nèi)探究 探究一電荷及起電方式 提示 1 兩個(gè)絕緣體摩擦?xí)r 其中一個(gè)物體失去電子 另一個(gè)物體得到電子 分別帶上了正 負(fù)電荷 2 感應(yīng)起電不會(huì)發(fā)生在絕緣體上 因?yàn)榻^緣體中的電子不能自由移動(dòng) 1 物體帶電物體有了吸引輕小物體的性質(zhì) 我們就說(shuō)它帶了電 或有了電荷 2 兩種電荷自然界中只存在兩種電荷 正電荷和負(fù)電荷 由美國(guó)科學(xué)家富蘭克林命名 1 正電荷用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的電荷叫做正電荷 2 負(fù)電荷用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒所帶的電荷叫做負(fù)電荷 3 電荷間的相互作用規(guī)律 同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引 3 三種起電方式的比較 特別提醒 1 感應(yīng)起電成功的關(guān)鍵在于先分開兩物體 或先斷開接地線 然后再移去帶電體 2 摩擦起電中對(duì)原子核外電子束縛能力差的物體失去電子而帶正電 對(duì)原子核外電子束縛能力強(qiáng)的物體得到電子而帶負(fù)電 c 解題指導(dǎo) 解答本題時(shí) 可按以下思路分析 解析 摩擦起電是因?yàn)殡娮佑梢粋€(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上 失去電子的物體因缺少電子而帶正電 得到電子的物體帶負(fù)電 毛皮與橡膠棒摩擦 毛皮上的電子轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上 毛皮帶正電 橡膠棒帶負(fù)電 故選項(xiàng)c正確 解析 導(dǎo)電平板靠近帶電絕緣板并接地時(shí) 發(fā)生靜電感應(yīng) 使導(dǎo)電平板帶上負(fù)電荷 故選項(xiàng)b正確 b 提示 電荷 中和 了 不違背電荷守恒定律 探究二電荷守恒定律 1 物體帶電的實(shí)質(zhì) 使物體帶電不是創(chuàng)造了電荷 使物體不帶電也不是消滅了電荷 物體帶電的實(shí)質(zhì)是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移 也就是物體間電荷的重新分配 2 守恒的廣泛性電荷守恒定律同能量守恒定律一樣 是自然界中最基本的規(guī)律 任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律 物體的起電過(guò)程 其本質(zhì)都是電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移 也就是說(shuō)物體所帶電荷的重新分配 不論哪一種起電過(guò)程都沒有創(chuàng)造電荷 也沒有消滅電荷 3 中性 與 中和 的理解 1 中性 物體內(nèi)有電荷存在 但正 負(fù)電荷的絕對(duì)值相等 對(duì)外不顯電性 2 中和 兩個(gè)帶有等量異種電荷的帶電體相遇達(dá)到電中性的過(guò)程 解題指導(dǎo) 1 金屬球中發(fā)生定向轉(zhuǎn)移的是自由電子 兩球接觸時(shí) 自由電子由b向a轉(zhuǎn)移 2 兩球接觸后帶電量相等 電性相同 電荷再分配時(shí)符合電荷均分原理 答案 均為1 6 10 9c 電子由b球轉(zhuǎn)移到a球 轉(zhuǎn)移了3 0 1010個(gè) cd 解析 帶負(fù)電的驗(yàn)電器在潮濕的空氣中 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后 小球上的負(fù)電荷 電子 被潮濕的空氣導(dǎo)走了 但電荷在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中仍然守恒 故c d正確 素養(yǎng)提升 誤區(qū)1 相互吸引的一定是帶異種電荷的物體 點(diǎn)撥 除了帶異種電荷的物體相互吸引之外 帶電體有吸引輕小物體的特性 這里的 輕小物體 可能不帶電 誤區(qū)2 兩個(gè)帶電體相互接觸后電荷量平分 點(diǎn)撥 并不是所有情況下接觸后電荷量都能夠進(jìn)行平分 電荷量平分只能在一種情況下滿足 那就是兩個(gè)相互接觸的物體必須是兩個(gè)完全相同的球體 誤區(qū)3 通過(guò)一定的方法可以使物體帶上任意大小的電量 點(diǎn)撥