電荷及其守恒定律教案

電荷及其守恒定律重點：電荷守恒定律

難點：利用電荷守恒定律分析解決相關(guān)問題摩擦起電和感應(yīng)起電的相關(guān)問題。

【教學(xué)過程】

引入新課：今天開始我們進入物理學(xué)另一個豐富多彩，更有趣的殿堂，電和磁的世界。高中的電學(xué)知識大致可分為電場的電路，本章將學(xué)習(xí)靜電學(xué)，將從物質(zhì)的微觀的角度認識物體帶電的本質(zhì)，電荷相互作用的基本規(guī)律，以及與靜止電荷相聯(lián)系的靜電場的基本性質(zhì)。

一、電荷（復(fù)習(xí)初中知識）

1．兩種電荷：正電荷和負電荷：把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷，用正數(shù)表示。把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負電荷，用負數(shù)表示。

2．電荷及其相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。

3．使物體帶電的方法:

摩擦起電──學(xué)生自學(xué)P2后解釋摩擦起電的原因，培養(yǎng)學(xué)生理解能力和語言表達能力。為電荷守恒定律做鋪墊。

演示摩擦起電，用驗電器檢驗是否帶電，讓學(xué)生分析使金屬箔片張開的原因過渡到接觸起電。

接觸起電──電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上

仔細觀察從靠近到接觸過程中還有哪些現(xiàn)象？──靠近未接觸時箔片張開

張開意味著箔片帶電？看來還有其他方式使物體帶電？其帶電本質(zhì)是什么？──設(shè)置懸念。

自學(xué)P3第二段后，回答自由電子和離子的概念及各自的運動特點。解釋觀察到的現(xiàn)象。

再演示，靠近（不接觸）后再遠離，箔片又閉合，即不帶電，有沒有辦法遠離后箔片仍帶電？

提供器材，鼓勵學(xué)生到時講臺演示。得出靜電感應(yīng)和感應(yīng)起電。

靜電感應(yīng)和感應(yīng)起電──電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。通過對三種起電方式本質(zhì)的分析，讓學(xué)生思考滿足共同的規(guī)律是什么？得出電荷守恒定律。

學(xué)生自學(xué)教材，掌握電荷守恒定律的內(nèi)容，電荷量、元電荷、比荷的概念。

二、電荷守恒定律：

電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。

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。

三、幾個基本概念

電荷量──電荷的多少叫做電荷量。符號：Q或q

單位：庫侖

符號：C。

元電荷──電子所帶的電荷量，用e表示，e=1．60×10-19C。

注意：所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的整數(shù)倍。電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。最早由美國物理學(xué)家密立根測得

比荷──電荷的電荷量q與其質(zhì)量m的比值q/m，符號：C/㎏。

靜電感應(yīng)和感應(yīng)起電──當一個帶電體靠近導(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號電荷，遠離一端帶同號電荷。這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫做感應(yīng)起電。隨堂練習(xí)基礎(chǔ)夯實1．如果天氣干燥，晚上脫毛衣時，會聽到“噼啪”的響聲，還會看到電火花，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是()A．人身體上產(chǎn)生電流 B．接觸帶電造成的C．摩擦起電造成的 D．感應(yīng)起電造成的答案：C解析：由日常生活的經(jīng)驗和帶電的三種方式可知，此現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是摩擦起電，C選項正確．2.兩個完全相同的金屬球A和B，A帶正電為3q，B不帶電，將兩球接觸一下再分開，則B球所帶電荷量變?yōu)?)A．－qB．qC．1.5qD．3q答案：C解析：因為兩球完全相同，所以接觸后電量平均分配，它們所帶電荷量相等，均為q′＝eq\f(3q＋0,2)＝1.5q，故只有C正確．3．用棉布分別與丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦實驗結(jié)果如圖所示，由此對摩擦起電說法正確的是()A．兩個物體摩擦?xí)r，表面粗糙的易失去電子B．兩個物體摩擦起電時，一定同時帶上種類及數(shù)量不同的電荷C．兩個物體摩擦起電時，帶上電荷的種類不同但數(shù)量相等D．同一物體與不同種類物體摩擦，該物體的帶電荷種類可能不同答案：CD解析：兩物體摩擦?xí)r得失電子取決于原子對電子的束縛力大小，A錯．由于摩擦起電的實質(zhì)是電子的得失，所以兩物體帶電種類一定不同，數(shù)量相等，B錯C對．由題中例子不難看出同一物體與不同種類物體摩擦，帶電種類可能不同，D對．4．對于一個已經(jīng)帶電的物體，下列說法中正確的是()A．物體上一定有多余的電子B．物體上一定缺少電子C．物體的帶電量一定是e＝1.6×10－19C的整數(shù)倍D．物體的帶電量可以是任意的一個值答案：C解析：帶電物體若帶正電則物體上缺少電子，若帶負電則物體上有多余的電子，A、B項錯誤；物體的帶電量一定等于元電荷或者等于元電荷的整數(shù)倍，C項正確，D項錯誤．5．下列說法正確的是()A．元電荷實質(zhì)就是電子(或質(zhì)子)本身B．元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量C．摩擦起電是通過摩擦創(chuàng)造出了等量的異種電荷的過程D．不論是摩擦起電還是感應(yīng)起電，都是電荷的轉(zhuǎn)移答案：BD解析：元電荷是表示電子所帶電荷量的數(shù)值，而不是電子本身，故A錯，B對．由電荷守恒定律，電荷不能創(chuàng)造，也不能消失，C錯，D對．6．如圖把一個不帶電的與外界絕緣的導(dǎo)體兩端分別設(shè)計上兩個電鍵，當帶正電小球靠近時，由于靜電感應(yīng)，在a、b端分別出現(xiàn)負、正電荷則以下說法正確的是()A．閉合K1，有電子從導(dǎo)體流向大地B．閉合K2，有電子從導(dǎo)體流向大地C．閉合K2，有電子從大地流向?qū)wD．閉合K1，沒有電子通過答案：C解析：K1、K2閉合前，由于靜電感應(yīng)和電荷守恒定律，a、b出現(xiàn)等量異種電荷，當閉合任何一個電鍵以后，整個導(dǎo)體與大地連接都是電子從大地被吸引過來，故C正確．7．如圖所示，掛在絕緣細線下的小輕質(zhì)通草球，由于電荷的相互作用而靠近或遠離，所以()A．甲圖中兩球一定帶異種電荷B．乙圖中兩球一定帶同種電荷C．甲圖中兩球至少有一個帶電D．乙圖中兩球只有一個帶電答案：BC解析：若兩物體相互排斥，必定帶同種電荷；若兩物體相互吸引，二者可能帶異種電荷，也可能一個帶電荷，另一個不帶電荷．當只有一個物體帶電時，不帶電物體由于受到帶電物體電荷的作用，原子內(nèi)部的異種電荷趨向于靠近帶電物體，同種電荷趨于遠離帶電物體，這一過程類似于靜電感應(yīng)，因此兩物體之間的吸引力大于排斥力，宏觀上顯示的是吸引力．綜合上述，B、C選項正確．8．(2011·吉南中學(xué)高二檢測)使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的箔片張開．下列各圖表示驗電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是()答案：B解析：把帶電金屬球移近不帶電的驗電器，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，這樣驗電器的上部將帶負電荷，箔片帶正電荷；若金屬球帶負電荷，則將導(dǎo)體上的自由電子排斥到最遠端，這樣驗電器的上部將帶正電荷，箔片帶負電荷．B項正確．9．梳頭發(fā)的時候，頭發(fā)會不聽指揮，順著梳子飛起來，這時如果將梳子浸入水中片刻再梳，頭發(fā)就服貼了．試解釋這一現(xiàn)象．答案：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．能力提升1．如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支架支持的金屬導(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()A．把C移近導(dǎo)體A時，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，然后移去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移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合答案：AB解析：(1)C移近A時，帶正電的小球C對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，使得A端積累了負電荷，B端積累了正電荷，其下部的金屬箔片也分別帶上了與A、B同種性質(zhì)的電荷．由于同種電荷間的斥力，所以金屬箔片都張開，A正確．(2)C靠近后保持不動，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、B仍帶等量的異種感應(yīng)電荷，此時即使再移走C，因A、B已經(jīng)絕緣，所帶電荷量也不會變，金屬箔片仍張開，B正確．(3)先移走C，再把A、B分開，A、B上的感應(yīng)電荷會馬上在其相互之間的引力作用下吸引中和，不再帶電，所以箔片都不會張開，C錯．(4)先把A、B分開，移走C，然后重新讓A、B接觸，A、B所帶的異種電荷馬上中和，箔片都不會張開，D錯．2．如圖所示，a、b、c、d為四個帶電小球，兩球之間的作用分別為a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，則()A．僅有兩個小球帶同種電荷B．僅有三個小球帶同種電荷C.c、d小球帶同種電荷D．c、d小球帶異種電荷答案：BD解析：本題考查電荷間的相互作用．由d吸a，d吸b知a與b帶同種電荷，且與d帶異種電荷；由c斥a，c斥d可知c與a、b帶同種電荷，c與d帶異種電荷，故選項A、C錯，選項B、D對．3．目前普遍認為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成．u夸克帶電量為eq\f(2,3)e，d夸克帶電量為－eq\f(1,3)e，質(zhì)子的帶電量為e，中子不帶電．下列說法正確的是()A．質(zhì)子是由一個u夸克和一個d夸克組成，中子是由一個u夸克和兩個d夸克組成B．質(zhì)子是由兩個u夸克和一個d夸克組成，中子是由一個u夸克和兩個d夸克組成C．質(zhì)子是由一個u夸克和一個d夸克組成，中子是由兩個u夸克和兩個d夸克組成D．質(zhì)子是由兩個u夸克和一個d夸克組成，中子是由兩個u夸克和兩個d夸克組成答案：B解析：解答本題時應(yīng)明確質(zhì)子帶電量為一個元電荷電量，中子不帶電，呈電中性．根據(jù)質(zhì)子的帶電荷量為e，所以質(zhì)子是由兩個u夸克和一個d夸克組成，2×eq\f(2,3)e－eq\f(1,3)e＝e；中子不顯電性，所以中子是由一個u夸克和兩個d夸克組成，eq\f(2,3)e－2×eq\f(1,3)e＝0，故選項B正確．4．把一個帶電棒接近一個帶正電的驗電器，金箔先閉合而后又張開，說明棒上帶的是()A．負電荷B．可以是正電荷，也可以是負電荷C．正電荷D．帶電棒上先帶正電荷，后帶負電荷答案：A5．如圖所示，不帶電的枕形導(dǎo)體的A、B兩端各貼有一對金箔．當枕形導(dǎo)體的A端靠近一帶電導(dǎo)體C時()A．A端金箔張開，B端金箔閉合B．用手觸摸枕形導(dǎo)體后，A端金箔仍張開，B端金箔閉合C．用手觸摸枕形導(dǎo)體后，將手和C都移走，兩對金箔均張開D．選項A中兩對金箔分別帶異種電荷，選項C中兩對金箔帶同種電荷答案：BCD6．絕緣細線上端固定，下端懸掛一個輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的近旁有一絕緣金屬球b，開始時，a、b都不帶電，如圖所示，現(xiàn)使a、b分別帶正、負電，則()A．b將吸引a，吸引后不放開B．b先吸引a接觸后又分開C．a(chǎn)、b之間不發(fā)生相互作用D．b立即把a排斥開答案：B解析：因a帶正電，b帶負電，異種電荷相互吸引，輕質(zhì)小球?qū)⑾騜靠攏并與b接觸；當小球a與b接觸后，將對兩球所帶的電荷進行重新分配，結(jié)果兩球帶同種電荷(正電或負電)，因此兩球?qū)懦忾_．若a、b原先帶電荷量相等，則a、b接觸后中和而都不帶電，a、b由此分開．7．半徑相同的兩個金屬小球A、B帶有相等的電荷量，相隔一定的距離，今讓第三個半徑相同的不帶電的金屬小球先后與A、B接觸后移開．①若A、B兩球帶同種電荷，接觸后的電荷量之比為________．②若A、B兩球帶異種電荷，接觸后兩球的帶電荷量之比為：______.答案：①2：3；②2：1解析：設(shè)A、B帶電量為Q，①若A、B帶同種電荷，第三個小球分別與其接觸后，A、B球分別帶電量QA＝eq\f(1,2)Q，QB＝eq\f(3,4)Q，則QA：QB＝2：3②若A、B兩球帶異種電荷，第三個小球分別與其接觸后，A、B分別帶電量是：QA＝eq\f(1,2)QQB＝