人教版高中物理选修3-1第一章第1节电荷及其守恒定律ppt课件.ppt

第一章 静电场 电荷及其守恒定律 人们对电的认识最初来自摩擦起电现象和自然界的雷电现象 例如 在公元3世纪 我国晋朝张华的 博物志 中就有记载 今人梳头 解着衣 有随梳解结 有光者 亦有咤声 这是世界上关于摩擦起电引起闪光和噼啪之声的较早记载 古人发现 用毛皮摩擦过的琥珀能够吸引羽毛 头发等轻小物体 随后人们进一步发现 摩擦后能够吸引轻小物体的现象并不是琥珀所独有的 像玻璃棒 火漆棒 硬橡胶棒 硫磺块或水晶块等 用毛皮或丝绸摩擦后也能吸引轻小物体 凡是物体有了上述吸引轻小物体的性质 我们就说它带了电 一 电荷 自然界中有几种电荷 它们间的相互作用如何 1 两种电荷用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电 2 两种电荷间的相互作用同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 一般情况下物体不带电 不带电的物体内部是否存在电荷 原子的构成 原子 中性 原子核 核外电子 质子 中子 正电 不带电 原子核为什么稳定 核子之间有强相互作用 核力 核外电子 离原子核较远的电子容易受到外界的作用而脱离原子 使物体带电的方法 1 摩擦起电 实质 电子从一个物体转移到另一个物体上 得到电子带负电 失去电子带正电 摩擦起电 现代科学早已把物质结构的秘密揭开 物质都是由分子组成 而分子由原子组成 原子是由一个带正电的原子核和一定数目的绕核运动的带负电的电子组成 原子核所带正电量的总数与核外所有电子的负电量总数是相等的 且正电荷 负电荷分布的中心 常称电荷中心 重合 因而 在通常情况下 整个原子呈电中性 所谓不带电 当原子因某种原因 如摩擦 受热 化学变化等 而失去一个或几个电子时 原子就显为 带正电 获得额外电子时 就显为 带负电 所以 实质上物体的带电过程就是电子的得失过程 比如用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的正电荷 实质上就是由于两者摩擦 组成玻璃棒的原子上的若干电子转移到丝绸上 使玻璃棒失去电子带正电 而丝绸得到电子带负电 1 摩擦起电 使物体带电的方法 把带正电荷的C球移近彼此接触的导体A和B 可以看到A B上的金属箔片都张开 这表明A B都带上了电荷 如果先把C移走 A和B上的金属箔片就会闭合 如果先把A和B分开 再移走C 可以看到A B上的金属箔片仍张开 接着让A和B接触 它们的金属箔片都闭合 这证明A和B分开后所带的是异种等量的电荷 重新接触后等量异种电荷发生中和 3 静电感应的原因 把带电球C移近金属导体A和B时 导体上的自由电子被吸引过来 因此导体A和B带上了等量的异种电荷 感应起电没有创造电荷 而是使物体中的正负电荷分开 将电荷从物体的一部分转移到另一部分 2 感应起电 静电感应 把电荷移近不带电的导体 可以使导体带电的现象 叫做静电感应 实质 电荷从物体的一部分转移到另一部分 感应起电 利用静电感应使金属导体带电的过程 叫做感应起电 使物体带电的方法 3 接触起电 实质 电荷从一个物体转移到另一个物体 使物体带电的方法 三种带电方式 1 摩擦起电 正负电荷的分开和转移 2 感应起电 电荷从物体的一部分转移到另一部分 3 接触起电 电荷从一个物体转移到另一个物体 例1 毛皮与橡胶棒摩擦后 毛皮带正电 这是因为 A 毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上了B 毛皮上的一些正电荷转移到了橡胶棒上了C 橡胶棒上的一些电子转移到了毛皮上了D 橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上了 结论 摩擦起电实质是电子从一个物体转移到另一个物体上 得到电子 带负电失去电子 带正电 A 例2 绝缘细线上端固定 下端悬挂一个轻质小球a a的表面镀有铝膜 在a的附近 有一个绝缘金属球b 开始a b都不带电 如图所示 现在使a带电 则 A a b之间不发生相互作用B b将吸引a 吸住后不放C b立即把a排斥开D b先吸引a 接触后又把a排斥开 D 例 如图所示 不带电的枕形导体的A B两端各贴有一对金箔 当枕形导体的A端靠近一带电导体C时 A A端金箔张开 B端金箔闭合B 用手触摸枕形导体后 A端金箔仍张开 B端金箔闭合C 用手触摸枕形导体后 将手和C都移走 两对金箔均张开D 选项A中两对金箔分别带异种电荷 选项C中两对金箔带同种电荷 BCD 起电的本质 无论是哪种起电方式 其本质都是将正 负电荷分开 使电荷发生转移 并不是创造电荷 是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时 金属箔片才开始张开 解释下面将要看到的现象 二 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能消灭 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 电荷的总量保持不变 电荷守恒定律是大量实验事实的总结 适用于迄今所知的一切宏观过程和微观过程 质子和电子是正负电荷的基本单元 在各种物理过程中 电子和质子总数不变 只是组合方式或所在位置有所改变 因而电荷守恒是十分自然的 值得指出的 近代物理学发现了大量有关基本粒子互相转化的事实 例如正 负电子e e 对撞湮没 产生两个 光子 在这些过程中 出现了电荷的消失或产生 但反应物的总电荷等于生成物的总电荷 电荷仍守恒 这意味着电荷守恒具有更深刻的根源 二 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能消灭 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 电荷的总量保持不变 物理学的基本定律之一 它指出 对于一个孤立系统 不论发生什么变化 其中所有电荷的代数和永远保持不变 电荷守恒定律表明 如果某一区域中的电荷增加或减少了 那么必定有等量的电荷进入或离开该区域 如果在一个物理过程中产生或消失了某种符号的电荷 那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失 二 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能消灭 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 电荷的总量保持不变 因此 电荷守恒定律又可表示为 一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的代数和总是保持不变的 阅读课本 了解以下几个物理概念 电荷量 元电荷 比荷 电荷的多少叫做电荷量 符号 Q或q单位 库仑符号 C 电子所带的电荷量 用e表示 e 1 60 10 19C 注意 所有带电体的电荷量或者等于e 或者等于e的整数倍 电荷量是不能连续变化的物理量 最早由美国物理学家密立根测得 电荷的电荷量q与其质量m的比值q m 符号 C 小结 1 自然界存在两者电荷 1 正电荷 丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 2 负电荷 毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷2 使物体带电的方式带电方式 1 摩擦起电 电子从一个物体转移到另一个物体 2 接触起电 电荷从一个物体转移到另一个物体 3 感应起电 电荷从物体的一部分转移到另一部分3 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能消灭 它只能从一个物体转移到另一个物体 或从物体的一部分转移到另一部分 在转移的过程中 系统的电荷总数保持不变 4 所有带电体的电量等于电荷量e或电荷量e的整数倍 5 电荷量e 指电子 或质子 的电荷量 称为元电荷 6 比荷 带电体的电荷量与其质量的比值 小结 例1 科学家在研究原子 原子核及基本粒子时 为了方便 常常用元电荷作为电量的单位 关于元电荷 下列论述正确的是 A 把质子或电子叫元电荷 B 1 60 10 19C的电量叫元电荷 C 电子带有最小的负电荷 其电量的绝对值叫元电荷 D 质子带有最小的正电荷 其电量的绝对值叫元电荷 答案 B C D 例2 有A B C三个塑料小球 A和B B和