人教版選修31 電荷及其守恒定律 課件 （共39張）.pptx

第一章靜電場 1電荷及其守恒定律 學習目標1 知道自然界中的兩種電荷及其相互作用 2 知道使物體帶電的三種方式 3 掌握電荷守恒定律及元電荷的概念 內(nèi)容索引 知識探究 題型探究 達標檢測 知識探究 1 一 電荷及三種起電方式 1 用絲綢摩擦玻璃棒 玻璃棒帶何種電荷 用毛皮摩擦橡膠棒 橡膠棒帶何種電荷 使玻璃棒和橡膠棒帶電的原因是什么 玻璃棒帶正電 橡膠棒帶負電 絲綢摩擦玻璃棒時 玻璃棒上的電子向絲綢上轉(zhuǎn)移 玻璃棒失去電子帶正電 絲綢得到電子帶負電 毛皮摩擦橡膠棒時 毛皮上的電子向橡膠棒轉(zhuǎn)移 橡膠棒得到電子帶負電 毛皮失去電子帶正電 答案 2 如圖1所示 取一對用絕緣柱支撐的導體a和b 使它們彼此接觸 起初它們不帶電 貼在下部的金屬箔片是閉合的 把帶正電荷的物體c移近導體a 金屬箔片有什么變化 這時把a和b分開 然后移去c 金屬箔片又有什么變化 再讓a和b接觸 又會看到什么現(xiàn)象 圖1 c移近導體a 兩側(cè)金屬箔片都張開 答案 金屬箔片仍張開 但張角變小 a b接觸 金屬箔片都閉合 答案 答案 3 帶正電的物體a與不帶電的物體b接觸 使物體b帶上了什么電荷 在這個過程中電荷是如何轉(zhuǎn)移的 正電荷 在這個過程中 有電子從物體b轉(zhuǎn)移到物體a 物體b所帶電子數(shù)減少 因此帶正電 答案 電荷及三種起電方式 1 兩種電荷 用絲綢摩擦過的玻璃棒帶電 用毛皮摩擦過的橡膠棒帶電 同種電荷相互 異種電荷相互 2 物體帶電的三種方式 即起電 接觸起電 起電 其實質(zhì)都是電子的轉(zhuǎn)移 摩擦起電 當兩個物體互相摩擦時 一些束縛得不緊的電子往往從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 于是原來呈電中性的物體由于得到電子而帶 失去電子的物體則帶 正 負 排斥 吸引 摩擦 感應 負電 正電 接觸起電 一個帶電物體接觸另一個導體 電荷會到這個導體上 使這個導體也帶電 感應起電 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趨向或帶電體 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 這種現(xiàn)象叫做靜電感應 利用使金屬導體帶電的過程叫做感應起電 轉(zhuǎn)移 遠離 異號 同號 靜電感應 判斷下列說法的正誤 1 絲綢摩擦玻璃棒 玻璃棒帶正電 證明正電荷從絲綢轉(zhuǎn)移到玻璃棒上 2 摩擦起電的過程是電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體的過程 3 帶正電的物體a與不帶電的物體b接觸后 電子由b轉(zhuǎn)移到a上 b將帶正電 4 帶正電的物體c靠近不帶電的枕形導體ab 如圖2所示 a端將帶正電 b端帶負電 圖2 二 電荷守恒定律 在摩擦起電過程中 一個物體帶上了正電荷 另一個物體帶上了負電荷 該過程是否創(chuàng)造了電荷 在一個封閉的系統(tǒng)中 電荷的總量會增多或減少嗎 答案 摩擦起電的過程并沒有創(chuàng)造電荷 一個封閉的系統(tǒng)中 電荷的總量保持不變 1 電荷守恒定律 電荷既不會 也不會 它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 在轉(zhuǎn)移過程中 電荷的保持不變 這個結(jié)論叫做電荷守恒定律 2 電荷守恒定律另一表述是 一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng) 電荷的保持不變 創(chuàng)生 消滅 總量 代數(shù)和 判斷下列說法的正誤 1 原來不帶電的絲綢和玻璃棒相互摩擦后分別帶上了異種電荷 說明通過摩擦可以創(chuàng)造電荷 2 在一定條件下正 負電荷可以產(chǎn)生和湮滅 但仍遵循電荷守恒定律 3 帶負電的絕緣金屬小球放在潮濕的空氣中 經(jīng)過一段時間 該小球的負電幾乎為零 可見小球上的負電荷逐漸消失了 三 元電荷 1 物體所帶的電荷量可以是任意的嗎 物體所帶的電荷量可以是4 10 19c嗎 答案 物體所帶的電荷量不是任意的 它只能是1 60 10 19c的整數(shù)倍 由于4 10 19c是1 60 10 19c的2 5倍 所以物體所帶的電荷量不能是4 10 19c 2 電子和質(zhì)子就是元電荷嗎 答案 元電荷是最小的電荷量 不是物質(zhì) 電子和質(zhì)子是實實在在的粒子 不是元電荷 1 電荷量 叫電荷量 在國際單位制中 它的單位是 簡稱庫 用表示 2 元電荷 叫做元電荷 用e表示 所有帶電體的電荷量或者等于e 或者是 元電荷e的數(shù)值最早是由美國物理學家測得的 在我們的計算中 可取e 電荷的多少 庫侖 c 最小的電荷量 e的整數(shù)倍 密立根 1 60 10 19c 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 雖然質(zhì)子 電子的電荷量等于元電荷 但不能說質(zhì)子 電子是元電荷 電子的比荷 電子的電荷量e與電子的質(zhì)量me之比 叫做電子的比荷 判斷下列說法的正誤 1 電子的電荷量e的數(shù)值最早是由庫侖通過實驗測出的 2 元電荷是最小的帶電體 3 元電荷就是質(zhì)子或電子 4 所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍 5 元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量 2 題型探究 一 對三種起電方式的理解三種起電方式的比較 例1如圖3所示 放在絕緣支架上帶正電的導體球a 靠近放在絕緣支架上不帶電的導體b 導體b用導線經(jīng)開關接地 現(xiàn)把s先合上再斷開 再移走a 則導體ba 不帶電b 帶正電c 帶負電d 不能確定 圖3 答案 解析 根據(jù)靜電感應現(xiàn)象和電荷間的相互作用 可判斷導體b帶負電 故選c 感應起電的判斷方法1 當帶電體靠近導體時 導體靠近帶電體的一端帶異種電荷 遠離帶電體的一端帶同種電荷 如圖4甲所示 2 導體接地時 該導體與地球可視為一個導體 而且該導體可視為近端導體 帶異種電荷 地球就成為遠端導體 帶同種電荷 如圖乙 丙所示 圖4 二 對電荷守恒定律的理解1 使物體帶電的實質(zhì)不是創(chuàng)造了電荷 而是物體所帶的電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移 也就是物體間或物體內(nèi)部電荷的重新分布 2 電荷的中和是指帶等量異號電荷的兩物體接觸時 經(jīng)過電子的轉(zhuǎn)移 物體達到電中性的過程 3 導體接觸帶電時電荷量的分配與導體的材料 形狀 大小有關 當兩個完全相同的金屬球接觸后 電荷將平均分配 即最后兩個球一定帶等量的同種電荷 例2完全相同的兩金屬小球a b帶有相同的電荷量 相隔一定的距離 今讓第三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大小之比為多大 答案 解析 c與b球接觸后 b c所帶電荷量為 設a b帶電荷量均為q 則a c接觸后 a c帶電荷量為qa 2 3 2 若a b兩球帶異種電荷 接觸后兩球的電荷量大小之比為多大 答案 解析 2 1 設a帶正電 b帶負電 且所帶電荷量大小均為q 兩金屬導體接觸后電荷量的分配規(guī)律1 當兩個導體材料 形狀不同時 接觸后再分開 只能使兩者均帶電 但無法確定電荷量的多少 2 若使兩個完全相同的金屬球帶電荷量大小分別為q1 q2 則有 針對訓練有三個相同的金屬小球a b c 其中小球a帶有2 0 10 5c的正電荷 小球b c不帶電 現(xiàn)在讓小球c先與球a接觸后取走 再讓小球b與球a接觸后分開 最后讓小球b與小球c接觸后分開 最終三球的帶電荷量分別為qa c qb c qc c 答案 解析 5 10 6 7 5 10 6 7 5 10 6 三 驗電器的原理和使用驗電器的兩種應用方式及原理 1 帶電體接觸驗電器 當帶電的物體與驗電器上面的金屬球接觸時 有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗電器上 與金屬球相連的兩個金屬箔片帶上同種電荷 因相互排斥而張開 物體所帶電荷量越多 電荷轉(zhuǎn)移的越多 斥力越大 張開的角度也越大 2 帶電體靠近驗電器 當帶電體靠近驗電器的金屬球時 帶電體會使驗電器的金屬球感應出異種電荷 而金屬箔片上會感應出同種電荷 感應起電 兩箔片在斥力作用下張開 例3使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器 驗電器的金屬箔片張開 如圖所示表示驗電器上感應電荷的分布情況 正確的是 答案 解析 把帶電金屬球移近不帶電的驗電器 若金屬球帶正電荷 則將導體上的自由電子吸引上來 這樣驗電器的上部將帶負電荷 箔片帶正電荷 若金屬球帶負電荷 則將導體上的自由電子被排斥到最遠端 這樣驗電器的上部將帶正電荷 箔片帶負電荷 故選項b正確 達標檢測 3 1 多選 關于摩擦起電和感應起電的理解 下列說法中正確的是a 摩擦起電說明電荷能夠被創(chuàng)造b 摩擦起電現(xiàn)象說明通過摩擦可以使電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上c 感應起電說明電荷從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上去了d 感應起電說明電荷可以從物體的一個部分轉(zhuǎn)移到物體的另一個部分 答案 1 2 3 4 5 2 用絲綢摩擦兩根玻璃棒 手持一根玻璃棒 靠近另一根被吊起的玻璃棒時 現(xiàn)象如圖5甲箭頭所示遠離 而手持用毛皮摩擦過的橡膠棒 靠近被吊起的用絲綢摩擦過的玻璃棒時 現(xiàn)象如圖乙箭頭所示靠近 那么a 圖甲中兩玻璃棒互相吸引b 圖乙中橡膠棒與玻璃棒互相排斥c 圖甲 乙中的玻璃棒帶異種電荷d 圖乙表明異種電荷互相吸引 答案 1 2 3 4 5 3 多選 原來甲 乙 丙三物體都不帶電 今使甲 乙兩物體相互摩擦后 乙物體再與丙物體接觸 最后 得知甲物體帶正電荷1 6 10 15c 丙物體帶電荷量的大小為8 10 16c 則對于最后乙 丙兩物體的帶電情況 下列說法中正確的是a 乙物體一定帶有負電荷8 10 16cb 乙物體可能帶有負電荷2 4 10 15cc 丙物體一定帶有正電荷8 10 16cd 丙物體一定帶有負電荷8 10 16c 答案 解析 1 2 3 4 5 由于甲 乙 丙原來都不帶電 甲 乙相互摩擦導致甲失去電子而帶1 6 10 15c的正電荷 乙物體得到電子而帶1 6 10 15c的負電荷 乙物體與不帶電的丙物體相接觸 從而使一部分負電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上 故可知乙 丙兩物體都帶負電荷 由電荷守恒可知乙最終所帶負電荷為1 6 10 15c 8 10 16c 8 10 16c 故a d正確 1 2 3 4 5 4 如圖6所示 用絲綢摩擦過的玻璃棒和驗電器的金屬球接觸 使驗電器的金屬箔片張開 關于這一現(xiàn)象下列說法正確的是a 兩片金屬箔片上帶異種電荷b 兩片金屬箔片上均帶負電荷c 金屬箔片上有電子轉(zhuǎn)移到玻璃棒上d 將玻璃棒移走 則金屬箔片立即合在一起 答案 解析 圖6 1 2 3 4 5 自然界只存在兩種電荷 正電荷和負電荷 絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電 若將其接觸驗電器的金屬球 此時兩個箔片均帶正電荷 在此過程中 一部分電子會從驗電器向玻璃棒轉(zhuǎn)移 移走玻璃棒時 箔片仍帶電 不會立即合在一起 選項c正確 1 2 3 4 5 5 有兩個完全相同的帶電金屬小球a b 分別帶有電荷量為qa 6 4 10 9c qb 3 2 10 9c 讓兩個金屬小球接觸 在接觸過程中 電子如何轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移