新課標(biāo)高中物理選修3-1第一章課件

1、1.1 電荷及其守恒定律新課標(biāo)高中物理選修31第一章 靜電場電荷亦稱電，是實(shí)物的一種性質(zhì)人們對電的電荷亦稱電，是實(shí)物的一種性質(zhì)人們對電的認(rèn)識(shí)最初來自摩擦起電現(xiàn)象和自然界的雷電現(xiàn)認(rèn)識(shí)最初來自摩擦起電現(xiàn)象和自然界的雷電現(xiàn)象例如，在公元象例如，在公元3世紀(jì)，我國晉朝張華的世紀(jì)，我國晉朝張華的博物志博物志中就有記載：中就有記載：“今人梳頭，解著衣，今人梳頭，解著衣，有隨梳解結(jié)，有光者，亦有咤聲有隨梳解結(jié)，有光者，亦有咤聲”這是世界這是世界上關(guān)于摩擦起電引起閃光和噼啪之聲的較早記上關(guān)于摩擦起電引起閃光和噼啪之聲的較早記載古人發(fā)現(xiàn)，用毛皮摩擦過的琥珀能夠吸引載古人發(fā)現(xiàn)，用毛皮摩擦過的琥珀能夠吸引羽毛、頭發(fā)

2、等輕小物體隨后人們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，羽毛、頭發(fā)等輕小物體隨后人們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，摩擦后能夠吸引輕小物體的現(xiàn)象并不是琥珀所摩擦后能夠吸引輕小物體的現(xiàn)象并不是琥珀所獨(dú)有的，像玻璃棒、火漆棒、硬橡膠棒、硫磺獨(dú)有的，像玻璃棒、火漆棒、硬橡膠棒、硫磺塊或水晶塊等，用毛皮或絲綢摩擦后也能吸引塊或水晶塊等，用毛皮或絲綢摩擦后也能吸引輕小物體凡是物體有了上述吸引輕小物體的輕小物體凡是物體有了上述吸引輕小物體的性質(zhì)，我們就說它帶了電性質(zhì)，我們就說它帶了電一、電荷？自然界中有幾種電荷？它們間的相互作自然界中有幾種電荷？它們間的相互作用如何？用如何？一、電荷？一般情況下物體不帶電，不帶電的物體一般情況下物體不帶電，不帶電的物

3、體內(nèi)部是否存在電荷？內(nèi)部是否存在電荷？ 原子原子（中性）（中性）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）質(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用質(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用核力核力 離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受到外界的離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受到外界的作用而脫離原子作用而脫離原子使物體帶電的方法：1、摩擦起電實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：電子從一個(gè)物體電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到到另一個(gè)物體上，得到電另一個(gè)物體上，得到電子帶負(fù)電，失去電子帶子帶負(fù)電，失去電子帶正電。正電。使物體帶電的方法：使物體帶電的方法：2、感應(yīng)起電實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：電荷從物體的一部分電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一部分到另一部分使物體帶電

4、的方法：3、接觸帶電接觸后接觸后再分開再分開+Q+Q接觸后接觸后再分開再分開Q3QQQ實(shí)質(zhì)：電荷從一個(gè)物體實(shí)質(zhì)：電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體到另一個(gè)物體Q21Q21三種帶電方式三種帶電方式 (1)摩擦起電：摩擦起電： 正負(fù)電荷的分開和轉(zhuǎn)移正負(fù)電荷的分開和轉(zhuǎn)移 (2)感應(yīng)起電：感應(yīng)起電：電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 (3)接觸起電：接觸起電：電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體起電的本質(zhì)：起電的本質(zhì)： 無論是哪種起電方式無論是哪種起電方式, ,其本其本質(zhì)都是將正、負(fù)電荷分開質(zhì)都是將正、負(fù)電荷分開, ,使電荷使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)

5、造電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷。是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接觸時(shí)，金屬箔片才開始張開？解釋下面將要看到的現(xiàn)象。二、電荷守恒定律二、電荷守恒定律電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個(gè)物電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，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)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，電荷的總量保移到另一部分，在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。持不變。電荷守恒定律是大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的總結(jié)，適用電荷守恒定律是大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的總結(jié)，適用于迄今所知的一切宏觀過程和微觀過程。質(zhì)于迄今所知的一切宏觀過程和微觀過程。質(zhì)子和電子是正負(fù)電荷的基本單元。在各種物子和

6、電子是正負(fù)電荷的基本單元。在各種物理過程中，電子和質(zhì)子總數(shù)不變，只是組合理過程中，電子和質(zhì)子總數(shù)不變，只是組合方式或所在位置有所改變，因而電荷守恒是方式或所在位置有所改變，因而電荷守恒是十分自然的。十分自然的。 值得指出的，近代物理學(xué)發(fā)現(xiàn)了大量有關(guān)值得指出的，近代物理學(xué)發(fā)現(xiàn)了大量有關(guān)基本粒子互相轉(zhuǎn)化的事實(shí)。例如正、負(fù)電子基本粒子互相轉(zhuǎn)化的事實(shí)。例如正、負(fù)電子e+、e-對撞湮沒對撞湮沒 ，產(chǎn)生兩個(gè)，產(chǎn)生兩個(gè)光子；在這些光子；在這些過程中，出現(xiàn)了電荷的消失或產(chǎn)生，但反應(yīng)過程中，出現(xiàn)了電荷的消失或產(chǎn)生，但反應(yīng)物的總電荷等于生成物的總電荷，電荷仍守物的總電荷等于生成物的總電荷，電荷仍守恒。這意味著電荷

7、守恒具有更深刻的根源。恒。這意味著電荷守恒具有更深刻的根源。二、電荷守恒定律二、電荷守恒定律電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，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。 物理學(xué)的基本定律之一 。它指出，對于一個(gè)孤立系統(tǒng)，不論發(fā)生什么變化 ，其中所有電荷的代數(shù)和永遠(yuǎn)保持不變。電荷守恒定律表明，如果某一區(qū)域中的電荷增加或減少了，那么必定有等量的電荷進(jìn)入或離開該區(qū)域；如果在一個(gè)物理過程中產(chǎn)生或消失了某種符號(hào)的電荷，那么必定有等量的異號(hào)電荷同時(shí)產(chǎn)生或消失。 二、電荷守恒定律二、電荷守恒定律電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或

8、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。因此，電荷守恒定律又可表示為：一個(gè)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。三、元電荷三、元電荷電荷是實(shí)物的一種屬性 電荷的多少叫電荷量電荷量是指物體帶電的多少，常常簡稱電量電量是電荷的定量基度帶電體是指處于帶電狀態(tài)的物體電荷、電量、帶電體三個(gè)詞往往不加區(qū)分地使用，其中電荷一詞用得最廣在某些情況下，電荷實(shí)際指帶電體本身電荷量的國際單位是：C.4的的整整數(shù)數(shù)倍倍，或或者者是是的的電電荷荷量量或或者者等等于于，所所有有帶帶電電體體均均為為、電電子子和和質(zhì)質(zhì)子子的的電電荷荷量量eee三、元電荷三、元電荷.1060. 111

9、9稱稱為為元元電電荷荷電電荷荷量量、元元電電荷荷：Ce .1060. 1219不不是是指指某某電電荷荷是是一一個(gè)個(gè)電電荷荷量量單單位位），位位（、元元電電荷荷是是電電荷荷量量的的單單C Ce191060. 13 、元電荷的值：、元電荷的值：元電荷的數(shù)值最早是由美國科學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)測得到的盡管質(zhì)子、電子的電荷量的數(shù)值皆為 ，但它們不叫元電荷，它們電荷量的絕對值才叫元電荷比較電荷帶電的多少，要比較的是其電荷量的絕對值，絕對值大的帶電多盡管電荷量有正負(fù)值（正號(hào)一般省略），要知道這里的“”、“”號(hào)代表電荷的性質(zhì)（種類），與數(shù)學(xué)中的正負(fù)號(hào)的含義不同一般，正電荷的電量用正值表示，負(fù)電荷的電量用負(fù)值表示

10、C191060. 1 三、元電荷三、元電荷.4的的整整數(shù)數(shù)倍倍，或或者者是是的的電電荷荷量量或或者者等等于于，所所有有帶帶電電體體均均為為、電電子子和和質(zhì)質(zhì)子子的的電電荷荷量量eee三、元電荷三、元電荷.1060. 1119稱稱為為元元電電荷荷電電荷荷量量、元元電電荷荷：Ce .1060. 1219不不是是指指某某電電荷荷是是一一個(gè)個(gè)電電荷荷量量單單位位），位位（、元元電電荷荷是是電電荷荷量量的的單單C Ce191060. 13 、元電荷的值：、元電荷的值：)/5mq叫叫做做比比荷荷（量量與與其其質(zhì)質(zhì)量量的的比比值值，、比比荷荷：帶帶電電體體的的電電荷荷kgCkgCmee/1076. 11091. 01060. 1113019電子的比荷為：1941.6010 C.e、 元 電 荷 ： 電 荷 量稱 為 元 電 荷4 4、所有帶電體的電量等于電荷量、所有帶電體的電量等于電荷量e e或電荷量或電荷量e e的整數(shù)倍的整數(shù)倍5 5、電荷量、電荷量e e：指電子（或質(zhì)子）的電荷量，稱為元電荷：指電子（或質(zhì)子）的電荷量，稱為元電荷6 6、比荷：帶電體的電荷量與其質(zhì)量的比值、比荷：帶電體的電荷量與其質(zhì)量的比值例1：科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時(shí)，為了方便，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：A、把質(zhì)子或電子叫元電荷B、1.6010-19C的電量叫元電荷C