高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 1 電荷及其守恒定律課件 新人教版選修3-1

1、1第一章靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)234 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，來去匆匆，稍縱即逝。它給人們帶來甘霖，同時(shí)也給人們帶來恐懼。幾千年以來，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？ 這些問題正是本章要探究并做出解答的知識(shí)。5 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：13節(jié)為第

2、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；46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；78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。6 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“說一說”“做一做”“靜電感應(yīng)”“電容器的電容”等，經(jīng)過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。7 2要重視科學(xué)

3、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。8 3理清本章分析問題的兩個(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題。91電荷及其守恒定律10知道自然界中只有兩種電荷，知道電荷間的相互作用規(guī)律知道元電

4、荷的概念，認(rèn)識(shí)各種起電方法及實(shí)質(zhì)理解電荷守恒定律的內(nèi)容11121課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4課堂達(dá)標(biāo)課堂達(dá)標(biāo)5課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)13課課 前前 預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí)14 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：用絲綢摩擦過的_所帶的電荷叫做正電荷。 (2) 負(fù)電荷：用毛皮摩擦過的_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_。電荷及相互作用正正 負(fù)負(fù) 玻璃棒玻璃棒 橡膠棒橡膠棒 排斥排斥 吸引吸引 15正電正電 負(fù)電負(fù)電 相等相等 電中性電中性 16 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)

5、體帶上電荷的方式(如圖) 。三種起電方式不帶電不帶電 接觸接觸 17 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 電子電子 電子電子 18 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)體帶電的過程(如圖) 。較遠(yuǎn)較遠(yuǎn) 自由活動(dòng)自由活動(dòng) 吸引

6、吸引 排斥排斥 異種異種 同種同種 靜電感應(yīng)靜電感應(yīng) 19 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)生創(chuàng)生 消滅消滅 另一部分另一部分 另一個(gè)物體另一個(gè)物體 保持不變保持不變 保持不變保持不變 20元電荷庫(kù)侖庫(kù)侖 C 電子電子 1.61019 密立根密立根 質(zhì)量質(zhì)量 1.761011 21 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)造電荷的過程。() (3)玻璃棒和其他物體摩擦后不一定帶正電。

7、() (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。() 22B 23 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，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。2425 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

8、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。26課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究27探究一電荷及起電方式28 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)。29 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 用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷叫做負(fù)電荷。 (3) 電荷

9、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。30 3三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(shí)導(dǎo)體與帶電導(dǎo)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31方式內(nèi)容摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電原因不同物質(zhì)的原子核對(duì)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(yuǎn)離) 自由電荷在帶電體與導(dǎo)體之間發(fā)生轉(zhuǎn)移舉例摩擦后的毛皮與橡膠棒分別帶正電和負(fù)電放于電場(chǎng)中的導(dǎo)體兩端帶有等量異種電荷驗(yàn)電器的工作原理32 特別提醒：(1) 感應(yīng)

10、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。33C 34 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。35 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 36 提示：電荷“中和”了，不違背電荷守恒定律。探究二電荷守恒定

11、律37 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。38 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)到電中性的過程。3940 解題指導(dǎo)：(1) 金屬球中發(fā)生定向轉(zhuǎn)移的是

12、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。41 答案：均為1.6109C；電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，轉(zhuǎn)移了3.01010個(gè)42CD 43 解析：帶負(fù)電的驗(yàn)電器在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時(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)移的過程中仍然守恒，故C、D正確。44素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升45 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。