高二物理選修3-11.1電荷及其守恒定律

1、1.1 1.1 電荷及其守恒定律電荷及其守恒定律 新課標(biāo)高中物理選修31 第一章 靜電場靜電場 初中學(xué)過自然界有幾種電荷，它們間的相互作初中學(xué)過自然界有幾種電荷，它們間的相互作 用如何？電荷的多少用什么表示？用如何？電荷的多少用什么表示？ 一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)是否一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)是否 存在電荷？如何使物體帶電？存在電荷？如何使物體帶電？ 摩擦起電的實(shí)質(zhì)是什么？摩擦起電的實(shí)質(zhì)是什么？ 自然界只存在兩種電荷，同種電荷互相排斥，自然界只存在兩種電荷，同種電荷互相排斥， 異種電荷相互吸引異種電荷相互吸引.電荷的多少是用電荷量來表示。電荷的多少是用電荷量來表示。 不帶

2、電的物體內(nèi)存在電荷，且存在等量正、負(fù)不帶電的物體內(nèi)存在電荷，且存在等量正、負(fù) 電荷，在物體內(nèi)中和，對外不顯電性。用摩擦的方電荷，在物體內(nèi)中和，對外不顯電性。用摩擦的方 法可以使物體帶電，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，法可以使物體帶電，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電， 用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負(fù)電。用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負(fù)電。 一個物體失去一些電子而帶正電，另一個物體一個物體失去一些電子而帶正電，另一個物體 得到這些電子而帶負(fù)電。得到這些電子而帶負(fù)電。 一、電荷一、電荷 電荷是一種物質(zhì)屬性電荷是一種物質(zhì)屬性 1、自然界中有兩種電荷、自然界中有兩種電荷 （1）正電荷：）正電荷： 絲綢摩擦過的玻璃棒所帶

3、的電荷絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 （2）負(fù)電荷：）負(fù)電荷： 毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷 同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。 + _ 2、帶電體的基本性質(zhì)：、帶電體的基本性質(zhì)：吸引輕小物體吸引輕小物體。 原子原子 原子核原子核 核外電子核外電子 質(zhì)子質(zhì)子 中子中子 （正電正電） （不帶電（不帶電） 離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受到外界的作用離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受到外界的作用 而脫離原子而脫離原子 物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的？摩擦起電的原因物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的？摩擦起電的原因 是什么？是什么？ 摩擦?xí)r摩擦?xí)r電子從一個物體電子從一個物體

4、轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一個物體上。到另一個物體上。 得到電子：帶負(fù)電得到電子：帶負(fù)電 失去電子：帶正電失去電子：帶正電 （中性）（中性） （負(fù)電負(fù)電） （正電正電） 金屬導(dǎo)電機(jī)理：金屬導(dǎo)電機(jī)理： 金屬內(nèi)有自由移動的電子金屬內(nèi)有自由移動的電子 自由電子自由電子 正離子在自己的平衡位置附近振動而不移動。正離子在自己的平衡位置附近振動而不移動。 靜電感應(yīng)靜電感應(yīng) 近異遠(yuǎn)同 2 2、感應(yīng)起電、感應(yīng)起電 （2 2）感應(yīng)起電感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使物體帶電，：利用靜電感應(yīng)使物體帶電， 叫做感應(yīng)起電叫做感應(yīng)起電 規(guī)律：規(guī)律：近端感應(yīng)異種電荷，近端感應(yīng)異種電荷， 遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷 （1）靜電感應(yīng)靜電感應(yīng)

5、：把電荷移近不帶電的導(dǎo)體，：把電荷移近不帶電的導(dǎo)體， 可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應(yīng)可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應(yīng) B + 如圖所示：金屬球B靠 近帶電小球會看到什 么現(xiàn)象？為什么？ + + - - 如果B端接地電荷會怎么分布？ 不移走C把AB分開，AB端電荷 會變嗎?移走C再分開又會怎樣？ 金屬中正電 荷會轉(zhuǎn)移嗎？ 3 3、接觸帶電、接觸帶電 接觸后接觸后 再分開再分開 +Q+Q+Q 接觸后接觸后 再分開再分開 + +Q Q-3Q-3Q-Q-Q-Q-Q 電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 兩個兩個完全相同完全相同的帶電導(dǎo)體的帶電導(dǎo)體,接觸后再分開接觸后再分開

6、, 二者將原來所帶電量的總和平均分配二者將原來所帶電量的總和平均分配 2 1 2 1 1. 1.三種起電方法三種起電方法 二、電荷守恒定律：二、電荷守恒定律： . .起電的本質(zhì)起電的本質(zhì) 摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電 無論是哪種起電方式無論是哪種起電方式, ,其本質(zhì)都是將正、負(fù)電其本質(zhì)都是將正、負(fù)電 荷分開荷分開, ,使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷. . 本質(zhì)都是 電子轉(zhuǎn)移 表述一：表述一： 電荷既不能創(chuàng)造電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅也不能消滅,它只能從一它只能從一 個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或從物體的一部分或從物體的

7、一部分 轉(zhuǎn)移到另一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電 荷總數(shù)保持不變荷總數(shù)保持不變. 表述二：表述二： 一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷 的代數(shù)和總是保持不變。的代數(shù)和總是保持不變。 二、電荷守恒定律：二、電荷守恒定律： （1）電荷的多少如何表示？它的單位是什么？）電荷的多少如何表示？它的單位是什么？ （3）元電荷的數(shù)值是多少？它的數(shù)值最早是由哪位物）元電荷的數(shù)值是多少？它的數(shù)值最早是由哪位物 理學(xué)家測定的？理學(xué)家測定的？ （2）什么是元電荷？一個電子就是一個元電荷嗎？）什么是元電荷？一個電子就是一個元電荷嗎？ （4）什么是

8、比荷？電子的比荷是多少？）什么是比荷？電子的比荷是多少？ 電荷量：電荷的多少，簡稱電量。單位電荷量：電荷的多少，簡稱電量。單位:庫侖庫侖 C Ce 19 1060. 1 元電荷的值元電荷的值 一個電子所帶電量為元電荷一個電子所帶電量為元電荷 kgC kg C m e e /1076. 1 1091. 0 1060. 1 11 30 19 電子的比荷為： 帶電體的電荷量與質(zhì)量的比值叫做比荷帶電體的電荷量與質(zhì)量的比值叫做比荷 美國科學(xué)家密立根美國科學(xué)家密立根 比較電荷帶電的多少比較電荷帶電的多少,要比較的是其電荷量的絕對值要比較的是其電荷量的絕對值 電荷量的正負(fù)不表示電荷量的大小電荷量的正負(fù)不表示

9、電荷量的大小,只代表電荷的性質(zhì)只代表電荷的性質(zhì) 所有帶電體所帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍所有帶電體所帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍 靜電計(jì)(指針式驗(yàn)電器) 驗(yàn)電器 靜電計(jì)中金屬桿下部的水平軸上裝有金屬指 針，指針可以繞水平軸靈活轉(zhuǎn)動，外面圓筒的 底部有接線柱。而在驗(yàn)電器中金屬桿的下部懸 掛著兩片金箔。 靜電計(jì)的外殼一定是金屬的，金屬外殼與內(nèi) 部的金屬桿及金屬指針構(gòu)成了一個特殊的電容 器，它在靜電計(jì)工作時起著重要的作用。而驗(yàn) 電器外殼的主要作用是為了避免氣流的影響， 它一般是用玻璃制作的。 驗(yàn)電器與靜電計(jì)在結(jié)構(gòu)上的不同 + + + + + + - - + + 驗(yàn)電器 思考思考:是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)

10、體棒的上端直接接是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接 觸時觸時,金屬箔片才開始張開金屬箔片才開始張開?解釋看到的現(xiàn)象解釋看到的現(xiàn)象. 驗(yàn)電器的主要作用有： （1）檢驗(yàn)導(dǎo)體是否帶電。 （2）檢驗(yàn)導(dǎo)體所帶電性。 驗(yàn)電器與靜電計(jì)在作用上的不同 靜電計(jì)也稱作指針式驗(yàn)電器，這說明它完全 具備驗(yàn)電器的各種作用。由于靜電計(jì)的特殊結(jié)構(gòu)， 使得它又具備驗(yàn)電器不能替代的某些作用。 （1）定量測量兩導(dǎo)體間的電勢差。 （2）定量測量某導(dǎo)體的電勢。 小小 結(jié)結(jié) 1 1、自然界存在兩者電荷、自然界存在兩者電荷 （1 1）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 （2 2）負(fù)電荷：毛皮摩擦

11、過的橡膠棒所帶的電荷）負(fù)電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷 2 2、使物體帶電的方式帶電方式、使物體帶電的方式帶電方式 (1)(1)摩擦起電摩擦起電 (2)(2)感應(yīng)起電感應(yīng)起電- -近異遠(yuǎn)同近異遠(yuǎn)同 (3)(3)接觸起電接觸起電 3 3、電荷守恒定律：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，、電荷守恒定律：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)， 電荷的代數(shù)和總是保持不變。電荷的代數(shù)和總是保持不變。 .1060. 14 19 稱為元電荷電荷量、元電荷：Ce . 5 的整數(shù)倍，或者是或者等于 ，所有帶電體的電荷量均為、電子和質(zhì)子的電荷量 ee e 1 1、使一個物體帶電的方式有三種，它們是、使一個物體帶電的方式有

12、三種，它們是 、 和和 ，在這三種方式中，電荷既沒有被創(chuàng)造，在這三種方式中，電荷既沒有被創(chuàng)造， 也沒有被消滅，只是從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物也沒有被消滅，只是從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物 體，或者從物體的一部分移到另一部分，而且電體，或者從物體的一部分移到另一部分，而且電 荷的總量不變，這個結(jié)論也被稱之為荷的總量不變，這個結(jié)論也被稱之為 定律。定律。 2 2、將不帶電的導(dǎo)體、將不帶電的導(dǎo)體A A和帶有負(fù)電荷的導(dǎo)體和帶有負(fù)電荷的導(dǎo)體B B接觸后，接觸后， 在導(dǎo)體在導(dǎo)體A A中的質(zhì)子數(shù)中的質(zhì)子數(shù) （ ） A A增加增加 B B減少減少 C C不變不變 D D先增加后減少先增加后減少 3 3、在原子物理中

13、，常用元電荷作為電量的單位，元電荷、在原子物理中，常用元電荷作為電量的單位，元電荷 的電量為的電量為_ _ ；一個電子的電量為；一個電子的電量為_ _ ，一個質(zhì)，一個質(zhì) 子的電量為子的電量為_ _ ；任何帶電粒子，所帶電量或者等；任何帶電粒子，所帶電量或者等 于電子或質(zhì)子的電量，或者是它們電量的于電子或質(zhì)子的電量，或者是它們電量的_最早最早 測出元電荷的數(shù)值的是美國物理學(xué)家測出元電荷的數(shù)值的是美國物理學(xué)家 ，這位科學(xué)，這位科學(xué) 家還測出了電子電量和質(zhì)量的比值，叫做電子的家還測出了電子電量和質(zhì)量的比值，叫做電子的 。 4 4、科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時，為了方、科學(xué)家在研究原子、原子核

14、及基本粒子時，為了方 便，常常用元電荷作為電量的單位，關(guān)于元電荷，下便，常常用元電荷作為電量的單位，關(guān)于元電荷，下 列論述正確的是：列論述正確的是： A A、把質(zhì)子或電子叫元電荷、把質(zhì)子或電子叫元電荷 B B、1.601.601010-19 -19C C的電量叫元電荷 的電量叫元電荷 C C、電子帶有最小的負(fù)電荷，其電量、電子帶有最小的負(fù)電荷，其電量 的絕對值叫元電荷的絕對值叫元電荷 D D、質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電量、質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電量 的絕對值叫元電荷的絕對值叫元電荷 5 5、把兩個完全相同的金屬球、把兩個完全相同的金屬球A A和和B B接觸一下，再分接觸一下，再分 開一段距離

15、，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則A A、B B 兩球原來的帶電情況可能是兩球原來的帶電情況可能是 （ ） A A帶有等量異種電荷帶有等量異種電荷 B B帶有等量同種電荷帶有等量同種電荷 C C帶有不等量異種電荷帶有不等量異種電荷 D D一個帶電，另一個不帶電一個帶電，另一個不帶電 6 6、有、有A A、B B、C C三個塑料小球，三個塑料小球，A A和和B B，B B和和 C C，C C和和A A間都是相互吸引的，如果間都是相互吸引的，如果A A帶正帶正 電，則電，則 ： A AB B、C C球均帶負(fù)電球均帶負(fù)電 B BB B球帶負(fù)電，球帶負(fù)電，C C球帶正電球帶

16、正電 C CB B、C C球中必有一個帶負(fù)電，而另球中必有一個帶負(fù)電，而另 一個不帶電一個不帶電 D DB B、C C球都不帶電球都不帶電 + + + A.導(dǎo)體導(dǎo)體B帶負(fù)電帶負(fù)電; B.導(dǎo)體導(dǎo)體B左端出現(xiàn)負(fù)電荷左端出現(xiàn)負(fù)電荷,右端出現(xiàn)正電右端出現(xiàn)正電 荷荷,并且電荷量大小相等并且電荷量大小相等; C.若若A不動不動,將將B沿圖中虛線分開沿圖中虛線分開,則左邊則左邊 的電荷量小于右邊的電荷量的電荷量小于右邊的電荷量; D.若若A、B接觸一下接觸一下,A、B金屬體所帶總金屬體所帶總 電荷量保持不變電荷量保持不變. AB 7、如圖所示、如圖所示,A、B是被絕緣支架分別架是被絕緣支架分別架 起的金屬球

17、起的金屬球,并相隔一定并相隔一定 距離距離,其中其中A帶正電帶正電,B不不 帶電帶電,則以下說法中正確則以下說法中正確 的是的是: 8 8、圖、圖7 7中中A A、B B是兩個不帶電的相同的絕緣金屬是兩個不帶電的相同的絕緣金屬 球，它們靠近帶正電荷的金球球，它們靠近帶正電荷的金球C C在下列情況在下列情況 中，判斷中，判斷A A、B B兩球的帶電情況：兩球的帶電情況： （1 1）A A、B B接觸后分開，再移去接觸后分開，再移去C C， 則則A_A_，B_B_； （2 2）A A、B B接觸，先移去接觸，先移去C C后，再把后，再把ABAB分開，分開， 則則A_A_，B_B_ （3 3）A A

18、、B B接觸，用手指瞬間接觸接觸，用手指瞬間接觸B B后再移去后再移去C C， 則則A_A_， B_B_； 正電負(fù)電 不帶電不帶電 負(fù)電負(fù)電 9 9、如圖所示，導(dǎo)體棒、如圖所示，導(dǎo)體棒ABAB靠近帶正電的導(dǎo)體靠近帶正電的導(dǎo)體QQ 放置用手接觸放置用手接觸B B端，移去手指再移去端，移去手指再移去QQ， ABAB帶何種電荷帶何種電荷 _ _ 若手的接觸點(diǎn)若手的接觸點(diǎn) 改在改在A A端，情況又如何端，情況又如何_ _ 。 負(fù)電荷負(fù)電荷 負(fù)電荷負(fù)電荷 AB + Q 1010、用一根跟毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近不帶、用一根跟毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近不帶 電驗(yàn)電器的金屬小球電驗(yàn)電器的金屬小球a a，然后用手指瞬間接觸，然后用手指瞬間接觸 一下金屬桿一下金屬桿c c后拿開橡膠棒，這時驗(yàn)電器小球后拿開橡膠棒，這時驗(yàn)電器小球A A 和金箔和金箔b b的帶電情況是的帶電情況是 （ ） A Aa a帶正電，帶正電，b b帶負(fù)電帶負(fù)電 B Ba a帶負(fù)電，帶負(fù)電，b b帶正電帶正電 C Ca