【非常學(xué)案】2014-2015學(xué)年高中物理新人教版選修3-1第一章靜電場(chǎng)第一節(jié)電荷及其守恒定律教師用教案

1、1電荷及其守恒定律(教師用書獨(dú)具)課標(biāo)要求1了解靜電現(xiàn)象及其在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用2用原子結(jié)構(gòu)和電荷守恒的知識(shí)分析靜電現(xiàn)象課標(biāo)解讀1了解原子結(jié)構(gòu)及自然界中兩種電荷間的相互作用2了解起電的過程，認(rèn)清起電的本質(zhì)3理解電荷守恒定律及其應(yīng)用教學(xué)地位本節(jié)知識(shí)在高考中盡管很少直接命題，但它是物理的最基本知識(shí)，是以后學(xué)習(xí)的基礎(chǔ).(教師用書獨(dú)具)新課導(dǎo)入建議剛洗過頭發(fā)后，干燥的頭發(fā)越梳越亂，你知道這其中的原因嗎？等量異種電荷中和時(shí)，這些被中和的電荷是不是消失了？通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們就能明白這些問題了教學(xué)流程設(shè)計(jì)課標(biāo)解讀重點(diǎn)難點(diǎn)1.經(jīng)歷摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)驗(yàn)過程，了解使物體帶電的方法，能從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)

2、識(shí)物體帶電的本質(zhì)2.理解電荷守恒定律3.知道元電荷的概念，知道電荷量不能連續(xù)變化.1.感應(yīng)起電的過程及實(shí)質(zhì)(重點(diǎn))2.電荷守恒定律及其應(yīng)用(重點(diǎn))3.感應(yīng)起電的原理(難點(diǎn))4.電荷守恒定律的理解(難點(diǎn))電荷及起電方法1.基本知識(shí)(1)物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)構(gòu)成物質(zhì)的原子包括兩部分帶電粒子：帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子構(gòu)成原子核，核外有帶負(fù)電的電子原子核的正電荷數(shù)量與電子的負(fù)電荷數(shù)量一樣多，對(duì)外界較遠(yuǎn)位置表現(xiàn)為電中性通常離原子核較遠(yuǎn)的電子受到原子核的束縛較弱，容易受到外界的作用而脫離原子，使物體帶電金屬導(dǎo)體中自由電子在金屬中自由活動(dòng)，失去電子的正離子在金屬內(nèi)部排列起來，都在自己的平衡位置上振動(dòng)而不移動(dòng)(2)

3、兩種電荷自然界中只有兩種電荷用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷叫做正電荷用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷叫做負(fù)電荷(3)起電方式摩擦起電如圖111所示：圖111絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒失去電子而帶正電，絲綢得到電子而帶負(fù)電；毛皮摩擦硬橡膠棒，硬橡膠棒得到電子帶負(fù)電，毛皮失去電子而帶正電感應(yīng)起電如圖112示：圖112帶電體靠近導(dǎo)體A、B，由于電荷間的相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使A、B導(dǎo)體分別聚集負(fù)電荷和正電荷，先將A、B分開再移走帶電體，則A、B導(dǎo)體分別帶負(fù)、正電荷接觸起電：如圖113所示：圖113使帶電體與不帶電的導(dǎo)體接觸，由于電荷間的相互作用，電子從A轉(zhuǎn)移到帶電體上，分

4、開后導(dǎo)體A帶正電荷2思考判斷(1)摩擦帶電、接觸起電這兩種方式都能使絕緣體帶電()(2)靜電感應(yīng)現(xiàn)象是導(dǎo)體內(nèi)部電荷的重新分布，顯現(xiàn)出了電性()(3)接觸帶電的實(shí)質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移()3探究交流三種起電方式都能使絕緣體帶電嗎？說明理由【提示】不能摩擦帶電可以使絕緣體帶電因?yàn)榻^緣體中幾乎沒有自由移動(dòng)的電荷，因而感應(yīng)起電、接觸起電只能使導(dǎo)體帶電，而不能使絕緣體帶電.電荷守恒定律1.基本知識(shí)(1)兩種表述表述一：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)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，電荷的總量保持不變表述二：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變(2)起電

5、本質(zhì)微觀帶電粒子(如電子)在物體之間或物體內(nèi)部轉(zhuǎn)移，而不是創(chuàng)造出了電荷2思考判斷(1)正、負(fù)電荷可以中和，故電荷守恒定律不正確()(2)近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，帶電粒子可以產(chǎn)生和湮滅，但仍遵守電荷守恒定律()(3)帶負(fù)電的絕緣金屬小球放在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時(shí)間，該小球的負(fù)電幾乎為零，可見小球上的負(fù)電荷逐漸消失了()3探究交流自然界中一切有關(guān)電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象是否都遵守電荷守恒定律？【提示】都遵守正、負(fù)電子的湮滅，正、負(fù)電荷的中和以及三種起電方式都遵守電荷守恒定律，只是電荷的顯現(xiàn)方式發(fā)生了改變.電荷量與元電荷1.基本知識(shí)(1)電荷量電荷的多少其國(guó)際制單位是庫(kù)侖，簡(jiǎn)稱庫(kù)，用C表示(2)元電

6、荷最小的電荷量，叫做元電荷等于電子所帶的電荷量，用e表示e1.601019 C.所有帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍(3)電子的比荷電子的電荷量e與電子的質(zhì)量me之比2思考判斷(1)科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的最小電荷量是庫(kù)侖()(2)元電荷就是質(zhì)子或是電子()(3)所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍()3探究交流元電荷和電子有沒有區(qū)別？【提示】有區(qū)別，電子所帶的電荷量等于元電荷e，但不能把電子稱為元電荷.三種起電方式【問題導(dǎo)思】1兩個(gè)絕緣體發(fā)生摩擦為何會(huì)產(chǎn)生電荷？2感應(yīng)起電能否發(fā)生在絕緣體之間？感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是什么？三種起電方式的比較方式內(nèi)容摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生及條件兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠

7、近帶電體時(shí)導(dǎo)體與帶電體接觸時(shí)現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，且電性與原帶電體“近異遠(yuǎn)同”導(dǎo)體上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(duì)核外電子的束縛力不同而產(chǎn)生電子得失導(dǎo)體中的自由電子受帶正(負(fù))電物體吸引(排斥)而靠近(遠(yuǎn)離)自由電荷在帶電體與導(dǎo)體之間發(fā)生轉(zhuǎn)移實(shí)質(zhì)均為電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移1摩擦起電適用于絕緣體，感應(yīng)起電和接觸起電適用于導(dǎo)體2無論哪種起電方式，發(fā)生轉(zhuǎn)移的都是電子，正電荷不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移(多選)如圖114所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是()圖114A把C

8、移近導(dǎo)體A時(shí)，A、B上的金屬箔片都張開B把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，然后移動(dòng)C，A、B上的金屬箔片仍張開C先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D先把A、B分開，再把C移去，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合【解析】雖然A、B起初都不帶電，但帶正電的小球C對(duì)A、B內(nèi)的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動(dòng)，使得A端積累了負(fù)電荷，B端積累了正電荷，其下部貼有的金屬箔片因?yàn)榻佑|帶電，也分別帶上了與A、B同種的電荷由于同種電荷間存在斥力，所以金屬箔片都張開，A正確C只要一直在A、B附近，先把A、B分開，A、B上的電荷因受C的作用力不可能中和，因而A

9、、B仍帶等量異種的感應(yīng)電荷，此時(shí)即使再移走C，因A、B已經(jīng)絕緣，所帶電荷量也不能變，金屬箔片仍張開，B正確但如果先移走C，A、B上的感應(yīng)電荷會(huì)馬上在其相互之間庫(kù)侖力作用下吸引中和，不再帶電，所以金屬箔片都不會(huì)張開，C錯(cuò)先把A、B分開，再移走C，A、B仍然帶電，但重新讓A、B接觸后，A、B上的感應(yīng)電荷完全中和，金屬箔片都不會(huì)張開，D錯(cuò)【答案】AB1(多選)如圖115所示，將帶電棒移近甲、乙兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體球，兩個(gè)導(dǎo)體球開始時(shí)互相接觸且對(duì)地絕緣，下述幾種方法中能使兩球都帶電的是()A先把球分開，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(gè)球，再把兩球分開D棒帶的電荷量不變，兩導(dǎo)體球不

10、能帶電圖115【解析】當(dāng)帶電棒移近甲、乙兩球時(shí)，甲、乙兩球由于靜電感應(yīng)分別感應(yīng)出與帶電棒相反和相同的電荷若移走棒前先把兩球分開，則甲、乙所帶電荷無法中和而帶上等量異種電荷；若把球分開前，已移走棒，甲、乙兩球感應(yīng)出的電荷立即中和而不會(huì)帶電，可判定選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤若棒與其中一個(gè)球接觸，則由于接觸帶電，甲、乙都會(huì)帶上與帶電棒相同性質(zhì)的電荷，分開后仍帶電，選項(xiàng)C正確由選項(xiàng)A可知，棒的帶電荷量即使不變，仍可在滿足一定條件下，甲、乙感應(yīng)出等量異號(hào)電荷而帶電，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】AC對(duì)電荷守恒定律的理解【問題導(dǎo)思】1靜電感應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？是不是創(chuàng)造了電荷？2電荷均分規(guī)律適用于什么樣的導(dǎo)體間？1物體帶電的

11、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摩擦起電、感應(yīng)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(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，是自然界中最基本的規(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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中遵守的規(guī)律如：由一個(gè)高能光子可以產(chǎn)生一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子，一對(duì)正、負(fù)電子可同時(shí)湮滅，轉(zhuǎn)化為光子在這種情況下，帶電粒子總是成對(duì)產(chǎn)生或湮

12、滅，電荷的代數(shù)和不變4接觸帶電現(xiàn)象中電荷量的分配導(dǎo)體接觸帶電時(shí)電荷量的分配與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān)完全相同的金屬球接觸時(shí)，電荷量平均分配；形狀、大小不同的導(dǎo)體接觸時(shí)電荷量不能平均分配無論哪種情況，接觸前后電荷總量不變完全相同的兩個(gè)金屬小球接觸后再分開，兩球的帶電荷量一定相同，且?guī)щ姾闪繛樵瓉韮汕蛩鶐Э傠姾闪康囊话肴粼瓉韮汕驇N電荷，電荷量相加后均分；若原來兩球帶有異種電荷，則電荷先中和再均分有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量QA6.4109 C，QB3.2109 C，讓兩絕緣金屬小球接觸，接觸后A、B所帶的電荷量各是多少？在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少？【解析】當(dāng)兩

13、小球接觸時(shí)，帶電荷量少的負(fù)電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配由于兩小球相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電荷量QAQB(QAQB)/2 C1.6109 C.在接觸過程中，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，不僅將自身電荷中和，且繼續(xù)轉(zhuǎn)移，使B球帶QB的正電，這樣，共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為QQBQB3.2109C1.6109 C4.8109 C.轉(zhuǎn)移的電子數(shù)n3.01010(個(gè))【答案】均為1.6109 C電子由B球轉(zhuǎn)移到了A球，共轉(zhuǎn)移了3.01010個(gè)2(多選)(2012浙江高考)用金屬箔做成一個(gè)不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上小明同學(xué)用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下慢慢靠近圓環(huán)，當(dāng)距離

14、約為0.5 cm時(shí)圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖116所示對(duì)上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法正確的是()圖116A摩擦使筆套帶電B筆套靠近圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷C圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和【解析】筆套與頭發(fā)摩擦后，能夠吸引圓環(huán)，說明筆套上帶了電荷，即摩擦使筆套帶電，選項(xiàng)A正確；筆套靠近圓環(huán)時(shí)，由于靜電感應(yīng)，會(huì)使圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷，選項(xiàng)B正確；圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，是由于圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)所受的重力，故選項(xiàng)C正確；筆套接觸到圓環(huán)后，筆套上的部分電荷轉(zhuǎn)移到圓環(huán)上，使圓環(huán)帶上相同性質(zhì)的電荷，選項(xiàng)

15、D錯(cuò)誤【答案】ABC綜合解題方略對(duì)起電的實(shí)質(zhì)的理解(多選)關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)，下列說法中正確的是()A摩擦起電現(xiàn)象說明機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，也說明通過做功可以創(chuàng)造出電荷B摩擦起電說明電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體C感應(yīng)起電說明電荷可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分D感應(yīng)起電說明電荷可以從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體【規(guī)范解答】摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子在相互摩擦的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，失電子的顯示正電，得電子的顯示負(fù)電，此過程并非創(chuàng)造了電荷，而是總電荷量守恒，A錯(cuò)，B對(duì)；感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是電荷從導(dǎo)體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，是電荷在同一導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生了轉(zhuǎn)移，C對(duì)，D錯(cuò)【答案】BC1摩擦起電的過程

16、并不是創(chuàng)造了電荷，也不是改變了電荷2感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是電荷從導(dǎo)體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，而不是從外界獲取【備課資源】(教師用書獨(dú)具)1毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因?yàn)?)A毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上B毛皮上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到橡膠棒上C橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛皮上D橡膠棒上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到毛皮上【解析】摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負(fù)電由于毛皮的原子核束縛電子的本領(lǐng)比橡膠棒弱，在摩擦的過程中，毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上，從而使失去電子的毛皮帶正電，得到電子的橡膠棒帶負(fù)電，故A正確【答案】A2(多選)關(guān)于電荷量，以下說法正確

17、的是()A物體所帶的電荷量可以為任意實(shí)數(shù)B物體所帶的電荷量只能是某些值C物體帶正電荷1.6109C，這是因?yàn)槭チ?.01010個(gè)電子D物體所帶電荷量的最小值為1.61019C【解析】元電荷是最小的電荷量，任何一個(gè)帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍，不可能為任意實(shí)數(shù)，故B、C、D正確【答案】BCD3為了測(cè)定水分子是極性分子還是非極性分子，可做如下實(shí)驗(yàn)：(1)在酸式滴定管中注入適量蒸餾水，打開活塞，讓水慢慢如線狀流下，把用絲綢摩擦過的玻璃棒靠近水流，發(fā)現(xiàn)水流向靠近玻璃棒的方向偏轉(zhuǎn)，這證明()A水分子是非極性分子B水分子是極性分子C水分子是極性分子且?guī)д奃水分子是極性分子且?guī)ж?fù)電(2)如

18、果將用毛皮摩擦過的塑料棒靠近水流，則()A水流將向遠(yuǎn)離塑料棒的方向偏轉(zhuǎn)B水流將向靠近塑料棒的方向偏轉(zhuǎn)C水流先靠近再遠(yuǎn)離塑料棒D水流不偏轉(zhuǎn)【解析】由于絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，而水分子又是極性分子，故當(dāng)玻璃棒靠近水流時(shí)，先使水分子顯負(fù)電的一端靠近玻璃棒，顯正電的一端遠(yuǎn)離玻璃棒而水分子兩極的電荷量相等，這就使帶正電的玻璃棒對(duì)水分子顯負(fù)電的一端的引力大于對(duì)水分子顯正電的一端的斥力，因此水分子所受的合力指向玻璃棒，故水流向靠近玻璃棒的方向偏轉(zhuǎn)由于用毛皮摩擦過的塑料棒帶負(fù)電，同理水流仍向靠近塑料棒的方向偏轉(zhuǎn)，分析同上【答案】(1)B(2)B4目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組

19、成u夸克帶電量為e，d夸克帶電量為e，e為元電荷，下列判斷正確的是()A質(zhì)子由一個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，中子由一個(gè)u夸克和兩個(gè)d夸克組成B質(zhì)子由兩個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，中子由一個(gè)u夸克和兩個(gè)d夸克組成C質(zhì)子由一個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，中子由兩個(gè)u夸克和兩個(gè)d夸克組成D質(zhì)子由兩個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，中子由兩個(gè)u夸克和兩個(gè)d夸克組成【解析】根據(jù)質(zhì)子的帶電量為e，所以質(zhì)子是由兩個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，2eee；中子不顯電性，所以中子是由一個(gè)u夸克和兩個(gè)d夸克組成，e2e0.【答案】B1下列關(guān)于物體帶電的說法，正確的是()A靜電感應(yīng)不是創(chuàng)造電荷，只是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另外一部分B摩擦起電前，兩物體都不帶電，說明兩物體內(nèi)都沒有電荷C摩擦起電時(shí)，一個(gè)物體得到一些電子而帶正電，另一物體失去一些電子而帶負(fù)電D一個(gè)帶電體跟一個(gè)不帶電物體接觸，兩物體可能帶上異種電荷【解析】不管哪種起電方式，都不能創(chuàng)造電荷，帶電的本質(zhì)都是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在起電過程中，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負(fù)電，電荷仍是守恒的，所以A對(duì)，C錯(cuò)；兩個(gè)相互摩擦的物體，摩擦前不帶電，是因?yàn)槊總€(gè)物體內(nèi)正、負(fù)電荷總數(shù)都相等，物體呈電中性，B錯(cuò)接觸起電時(shí)，兩個(gè)物體帶同