2020-2021學(xué)年高中物理 第九章 靜電場及其應(yīng)用 第1節(jié) 電荷學(xué)案 新人教版必修3

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第九章 靜電場及其應(yīng)用 第1節(jié) 電荷學(xué)案 新人教版必修32020-2021學(xué)年高中物理 第九章 靜電場及其應(yīng)用 第1節(jié) 電荷學(xué)案 新人教版必修3年級：姓名：- 9 -電荷【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道自然界的電荷只有兩種，且電荷間存在著相互作用。2了解摩擦起電和感應(yīng)起電兩種使物體帶電的方式，學(xué)會從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識物體帶電的原因。3理解電荷守恒定律，會解釋生活中的靜電現(xiàn)象。4知道電荷量、元電荷、比荷的概念，知道電荷量是不能連續(xù)變化的物理量?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋教材梳理落實新知知識點 1 電荷1兩種電荷自然界中只存在兩種電荷，即_正_電荷和_負(fù)_電荷。2電荷量：電荷的

2、_多少_，用q表示，有時也可用q來表示。在國際單位制中，單位是_庫侖_，簡稱_庫_，符號是c。3原子的組成原子是由帶正電的_質(zhì)子_、不帶電的中子以及帶負(fù)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(fù)電荷數(shù)量_一樣多_，整個原子對外界表現(xiàn)為_中性_。4摩擦起電的原因：當(dāng)兩種物質(zhì)組成的物體相互摩擦?xí)r，一些受束縛較弱的_電子_會轉(zhuǎn)移到另一個物體上，原來電中性的物體由于得到電子而帶_負(fù)電_，失去電子的物體則帶_正電_。5自由電子：金屬中原子的外層電子脫離_原子核_的束縛而在金屬中_自由運動_，這種電子叫作自由電子。6離子：失去自由電子的_原子_便成為帶正電的離子。知識點 2 靜電感應(yīng)1靜電感

3、應(yīng)：當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導(dǎo)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，這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng)。2感應(yīng)起電：利用_靜電感應(yīng)_使金屬導(dǎo)體帶電的過程。知識點 3 電荷守恒定律表述一：電荷既不會_創(chuàng)生_，也不會_消滅_，它只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到_另一部分_，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到_另一個物體_。在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量_保持不變_。表述二：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和_保持不變_。知識點 4 元電荷1定義：最小的_電荷量_，用e表示。2帶電體的電荷量特征：所有帶電體的電荷量都是e的_整數(shù)_倍，是_

4、不能_連續(xù)變化的物理量。3元電荷e的數(shù)值：最早是由美國物理學(xué)家密立根測得的，e1.602 176 6341019c，計算中可取e_1.601019_c。4電子的比荷電子的電荷量與電子的_質(zhì)量_之比。_1.761011_c/kg。預(yù)習(xí)自測 判一判(1)兩個正電荷之間的作用力為斥力，兩個負(fù)電荷之間的作用力為引力。()(2)摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過程。()(3)玻璃棒和其他物體摩擦后不一定帶正電。()(4)當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，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

5、的電荷。()選一選(2020北京人大附中朝陽學(xué)校高一下學(xué)期段考)在氣候干燥的秋冬季節(jié)，人們常常會碰到這些現(xiàn)象：晚上脫衣時，常會聽到噼啪的聲響；早上起來梳頭時，頭發(fā)常會“飄”起來。這就是發(fā)生在我們?nèi)粘Ｉ钪械撵o電現(xiàn)象。有一次，小明的手指靠近金屬門把手時，突然有一種被電擊的感覺。這是因為運動摩擦使身體帶電，當(dāng)手指靠近門把手時，二者之間形成的放電現(xiàn)象。若放電前，小明的手指帶負(fù)電。有關(guān)金屬門把手的兩端被感應(yīng)帶電的情況，下列圖中標(biāo)示正確的是(a)解析：人的手指帶負(fù)電，則由于靜電感應(yīng)，門把手中離手指較近的一端感應(yīng)出正電，離手指較遠的一端感應(yīng)出負(fù)電，則圖a正確。想一想在干燥的天氣里，用梳子梳頭發(fā)的時候，頭發(fā)

6、會不聽指揮，順著梳子飛起來(如圖)，這時如果將梳子浸入水中片刻再梳，頭發(fā)就服帖了。試解釋這一現(xiàn)象。解析：梳頭發(fā)時由于摩擦起電，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。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)互動探究細(xì)研深究破疑解難 探究 理想化模型與質(zhì)點情境導(dǎo)入_如圖所示，在干燥的環(huán)境中，用絲綢摩擦過的玻璃棒，慢慢靠近細(xì)碎的錫箔屑，會觀察到什么現(xiàn)象？請解釋所看到的現(xiàn)象。提示：觀察到的現(xiàn)象是錫箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速向空中散開。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是：帶電物體能夠吸引輕小物體，錫箔屑與玻璃棒接觸后帶上與玻璃棒相同性質(zhì)的

7、電荷，同種電荷相互排斥，錫箔屑散開。要點提煉_1物體帶電物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，我們就說它帶了電，或有了電荷。2三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)體靠近帶電體時導(dǎo)體與帶電導(dǎo)體接觸時現(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)的原子核對核外電子的束縛力不同而發(fā)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(遠離)自由電荷在帶電體與導(dǎo)體之間發(fā)生轉(zhuǎn)移實質(zhì)均為電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移特別提醒(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

8、再移去帶電體。(2)摩擦起電中對原子核外電子束縛能力差的物體失去電子而帶正電，對原子核外電子束縛能力強的物體得到電子而帶負(fù)電。典例剖析_典例1 如圖所示，均不帶電的橡膠棒與毛皮摩擦后，橡膠棒帶負(fù)電，毛皮帶正電，這是因為(c)a空氣中的正電荷轉(zhuǎn)移到了毛皮上b空氣中的負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上c毛皮上的電子轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上d橡膠棒上的電子轉(zhuǎn)移到了毛皮上思路引導(dǎo)：解答本題時，可按以下思路分析：解析：摩擦起電是因為電子由一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，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c正確。對點訓(xùn)練_1如圖

9、是伏打起電盤示意圖，其起電原理是(b)a摩擦起電b感應(yīng)起電c接觸起電d以上三種方式都不是解析：導(dǎo)電平板靠近帶電絕緣板并接地時，發(fā)生靜電感應(yīng)，使導(dǎo)電平板帶上負(fù)電荷，故選項b正確。探究電荷守恒定律元電荷情境導(dǎo)入_某同學(xué)兩手各拿一帶電小球做實驗時不小心兩小球接觸了一下，結(jié)果兩小球都沒電了！電荷到哪里去了呢？是否違背了電荷守恒定律？提示：電荷“中和”了，不違背電荷守恒定律。要點提煉_1物體帶電的實質(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

10、荷守恒定律。物體的起電過程，其本質(zhì)都是電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是說物體所帶電荷的重新分配。不論哪一種起電過程都沒有創(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)電荷的絕對值相等，對外不顯電性。(2)中和：兩個帶有等量異種電荷的帶電體相遇達到電中性的過程。4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(fù)之分。(2)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。典例剖析_典例2 有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球a、b，分別帶有電荷量q16.4109 c，q23.2109 c，讓兩絕緣金屬小球接觸。在接觸后，a、b帶電量各是多

11、少？此接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移了多少個電子？思路引導(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，自由電子由b向a轉(zhuǎn)移。(2)由于兩金屬完全相同，兩球接觸后帶電量相等、電性相同，電荷再分配時符合電荷均分原理。解析：當(dāng)兩小球接觸時，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相等，qaqb 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的正電荷，這樣，共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為qq2qb(3.21091.6109) c4.8109 c，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)n個3.01010個。答

12、案：均為1.6109 c；電子由b球轉(zhuǎn)移到a球，轉(zhuǎn)移了3.01010個對點訓(xùn)練_2(多選)小明同學(xué)用自制的驗電器進行了一些探究實驗。如圖所示，小明使驗電器帶了負(fù)電荷，經(jīng)過一段時間后，他發(fā)現(xiàn)該驗電器的金屬箔片(用包裝巧克力的錫箔紙制作)幾乎閉合了。關(guān)于此問題，他跟學(xué)習(xí)小組討論后形成了下列觀點，你認(rèn)為哪些是正確的(cd)a小球上原有的負(fù)電荷逐漸消失了b在此現(xiàn)象中，電荷不守恒c小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了d該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的，仍然遵循電荷守恒定律解析：帶負(fù)電的驗電器在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時間后，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)移的過程中仍然守恒，

13、故c、d正確。核心素養(yǎng)提升以題說法啟智培優(yōu) 驗電器的兩種應(yīng)用方式及原理1帶電體接觸驗電器：當(dāng)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。如圖甲。2帶電體靠近驗電器：當(dāng)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(yīng)出異種電荷，而金屬箔片上會感應(yīng)出同種電荷(感應(yīng)起電)，兩箔片在斥力作用下張開，如圖乙。案例 (多選)如圖所示，有一帶正電的驗電器，當(dāng)一個金屬球a靠近驗電器上的金屬小球b時，驗電器中金屬箔片的張角減小，則 (ac)a金屬球a可能不帶電b金屬球a一定帶正電c金屬球a可能帶負(fù)電d金屬球a一定帶負(fù)電解析：驗電器的金屬箔片之所以張開，是因為它們都帶有正電荷，而同種電荷相互排斥，張開角度的大小決