[理化生]11电荷及其守恒定律 课件人教选修.ppt

第一章 静电场,第一章 静电场,第一节 电荷及其守恒定律,学习目标：1.通过摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质 2理解电荷守恒定律 3知道什么是元电荷，知道电荷量的概念及其单位，知道比荷的概念 重点难点：起电的实质与电荷守恒定律的理解和应用,一、电荷 自主探究 1电荷的电性及作用 (1)电性 用丝绸摩擦过的玻璃棒带_电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带_电荷,正,负,(2)作用 同种电荷相互_，异种电荷相互_. 2原子组成 原子核由带正电的_和不带电的_组成，核外有带负电的_，通常正、负电荷的电量_，故整个原子对外界较远位置表现为_,排斥,吸引,质子,中子,电子,相同,电中性,成功发现 (1)自然界中只有_种电荷. (2)物体不带电并不是指物体内部没有电荷，而是指正、负电荷的代数和为_.,两,0,自主探究 3摩擦起电 两个不同材料的物体相互摩擦时，一些束缚不紧的_从一个物体转移到另一个物体上,使得原来呈电中性的物体由于得到_而带_电，失去_的物体带_电的现象,电子,电子,负,电子,正,4感应起电 (1)自由电子 金属中离原子核较远的电子脱离原子核的束缚，在金属中能够_的电子 (2)静电感应 当带正电的物体靠近导体时，由于导体中的自由电子受到_，便会趋向带电体,使导体靠近带电体的一端带_电荷，远离带,自由活动,吸引,负,电体的一端带_电荷 当带负电的物体靠近导体时，由于导体中的自由电子受到_，便会远离带电体，使导体靠近带电体的一端带_电荷，远离带电体的一端带_电荷 (3)感应起电 利用_使金属导体带电的过程,正,排斥,正,负,静电感应,成功发现 (3)在金属中,能够自由移动的是_，原子、正离子只能在各自的平衡位置附近_. (4)在静电感应中，导体靠近带电体的一端带_号电荷，远端带_号电荷.,自由电子,振动,异,同,二、电荷守恒定律 自主探究 在起电现象中，是否创造了电荷？在电中和现象中，是否消灭了电荷？ 在起电和电中和现象中，都是电荷在物体之间或物体内部发生了_，并没有创造电荷，也没有电荷被消灭,转移,成功发现 电荷守恒定律 (1)传统表述：电荷既不会创生,也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量_. (2)现代表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和_.,保持不变,保持不变,三、元电荷 1电荷量：电荷的多少.国际制单位是_,符号_.正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值 2元电荷：最小的电荷量，即电子或质子所带的电荷量，用e表示e_.,库仑,C,1.601019C,3电荷量的不连续性：带电体的电荷量或者等于e，或者是e的_倍电荷量是不能连续变化的物理量 4电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比,整数,1感应起电的操作步骤,2.三种起电方式的比较,特别提醒： (1)在起电过程中转移的是自由电子，正电荷不能定向移动 (2)摩擦起电发生在两个不同的绝缘体之间，感应起电只适用于导体,(2012合肥一中高二检测)如图111所示,将用毛皮摩擦过的带负电橡胶棒,移近或接触两个不带电的导体球,开始时两导体球互相接触且对地绝缘,下列说法正确的是( ) 图111,A毛皮与橡胶棒摩擦时，橡胶棒上的正电荷转移到毛皮 B橡胶棒移近甲球，甲球带正电，乙球带负电，移走橡胶棒，两球都不再带电 C橡胶棒移近甲球，甲球带正电，乙球带负电，分开两球再移开橡胶棒，甲球带正电，乙球带负电 D橡胶棒与甲球接触一下移开,再分开两球,甲球带负电，乙球带正电,【思路点拨】 橡胶棒与毛皮摩擦，是摩擦起电移近金属球，是感应起电；接触金属球则是接触起电，弄清实质则可解决此类问题,【精讲精析】 橡胶棒与毛皮摩擦时，是毛皮上的电子转移到橡胶棒，而使橡胶棒带负电,A错；橡胶棒靠近甲球时，发生感应起电,甲球带正电，乙球带负电，移走棒后，两球上的电荷中和，都不带电，若先移开两球再移走棒，两球上的电荷不能中和，甲、乙两球仍带电，故B、C正确橡胶棒接甲球，是接触起电，两球都带上负电荷，分开两球，仍都带负电，D错,【答案】 BC 【规律总结】 对每一种起电方法要理解起电过程，如感应起电是由于外来电荷(电场)的作用使某导体内电荷重新分布，接触起电是由于电荷间作用使两导体间电荷发生转移,变式训练 1.如图112所示，A、B 为相互接触的用绝缘支架支 持的金属导体，起初它们不 带电，在它们的下部贴有金 属箔片，C是带正电的小球， 下列说法正确的是( ),图112,A把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开 B把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开 C先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开 D先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合,解析：选AB.把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开,A上带负电荷，B上带正电荷；把C移近导体A,先把A、B分开，然后移去C，A、B仍带电；先把C移去，再把A、B分开，A、B上的电荷已相互中和，都不再带电,1摩擦起电与感应起电及接触起电，均符合电荷守恒定律 2由近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，同时一对正、负电子也可同时湮灭而转化为光子此现象表明，带电粒子总是成对产生或湮灭，,电荷的代数和不变，因此电荷守恒定律也可这样表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变 3物体带电的实质：物体是由分子、原子组成的，而原子又是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成的物体若带有等量的正、负电荷，则对外表现为不带电的状态，我们称物体呈电中性.呈电中性的物体失去电,子则带正电，得到电子则带负电物体带电的实质就是，物体内部正、负电荷的代数和不为零 4电荷分配规律：两个完全相同的带电金属球接触，电荷重新分配 (1)若带同种电荷，总电荷量平分 (2)若带异种电荷，先中和再平分,有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带电荷量为QA6.4 109 C，QB3.2109 C，让两个绝缘小球接触，在接触过程中,电子如何转移并转移了多少？ 【思路点拨】 两个完全相同的球接触后，正、负电荷先中和再平分，参与的只是导体中的自由电子,【答案】 电子由B球转移到A球，共转移了31010个电子,【题后反思】 当两个完全相同的金属球接触后，根据对称性，两个球一定带等量的电荷量若两个球原先带同号电荷，电荷量相加后均分；若两个球原先带异号电荷，则电荷先中和再均分,变式训练 2两个完全相同的金属球A和B，A带正电为3q，B不带电，将两球接触一下再分开，则B球所带电荷量变为( ) Aq Bq C1.5q D3q,验电器的构造和工作原理 1验电器的构造如图113所示 图113,2验电器工作原理是同性电荷相排斥，由于两个金属箔片总是带同性电荷，因此金属箔片总是被排斥开，下面以带电体与金属球接触与移近两种情况分析： (1)当带电的物体与验电器的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开物体带电越多，电荷转移的越多,两金属箔片的斥力越大,张开的角度也越大.,(2)当带电体靠近但不接触验电器的金属球时,金属箔片也可张开因为带电体会使近端金属球上感应出异种电荷，而远端箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，在斥力作用下箔片张开,经典案例 (2012成都七中高二检测)某验电器金属小球和金属箔片均带负电，金属箔片处于张开状态现用绝缘柄将带有少量负电荷的硬橡胶棒向验电器的金属小球移近稍许,则验电器金属箔片( ),A张角增大稍许 B张角减小稍许 C硬橡胶棒的靠近稍许，使金属小球上的电子向金属箔片移动 D硬橡胶棒的靠近稍许，使金属箔片上的质子向金属小球移动 【思路点拨】 棒靠近金属小球，根据电荷间的作用力判断金属箔片上带电的变化情况.,【解题样板】 金属内可以自由移动的是自由电子，故选项D错误；当橡胶棒向金属小球靠近时，橡胶棒与金属小球上的负电荷间相互排斥，金属小球上的电子向金