江苏省淮安市涟水中学高中物理 1.1 电荷及其守恒定律课件 新人教版选修31.ppt

1 电荷及其守恒定律 一 电荷1 概念 自然界中共有两种电荷 即和 其作用的基本特点是 同种电荷相互接近则 异种电荷相互接近则 2 使物体起电的方法有三种 即 其实质都是 1 摩擦起电 当两个物体互相摩擦时 一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体 于是原来电中性的物体由于得到电子而带 失去电子的物体则带 负电荷 互相排斥 相互吸引 摩擦起电 接触起电 感应起电 电子的转移 负电 正电 正电荷 2 感应起电 当一个带电体靠近导体时 由于电荷间相互吸引或排斥 导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体 使异体靠近带电体的一端带 远离的一端带 这种现象叫 利用静电感应使金属导体带电的过程叫 3 接触起电 一个带电物体如果接触另一个导体 电荷会转移到这个导体上 使这个导体也带电 这种现象称为 异种电荷 同种电荷 静电感应 感应起电 接触起电 二 电荷守恒定律1 第一种表述电荷既不能 也不能 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 在转移的过程中 电荷的保持不变 这个结论叫做电荷守恒定律 2 第二种表述一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的保持不变 创生 消灭 总量 代数和 三 元电荷1 电荷量 它表示电荷的多少 其单位是 简称为 用c表示 2 元电荷 最小的电荷量叫做 用e表示 则e 库仑 库 元电荷 1 60 10 19c 1 76 10 11c kg 1 对三种常见起电方式的理解 下列叙述正确的是 a 摩擦起电是创造电荷的过程b 接触起电是电荷转移的过程c 感应起电时 由于带电体和被感应导体不接触所以一定是产生了电荷d 一对正负电子接触后 电荷会消失 这种现象叫电子的湮灭解析 摩擦起电 接触起电 感应起电都是电荷的转移 a c错 b对 电子 湮灭 不是电子的消失 而是一个正电子结合一个负电子后整体不再显示电性 d错 答案 b 2 概念辨析 下列说法正确的是 a 电子和质子都是元电荷b 一个带电体的电荷量为205 5倍的元电荷c 元电荷是最小的带电单位d 元电荷没有正 负之分解析 元电荷是最小的带电单位 数值为e 1 6 10 19c 带电体所带电荷量均为元电荷的整数倍 b错 c对 元电荷不是带电体 没有电性之说 a错 d对 答案 cd 1 电子就是元电荷 这种说法正确吗 提示 不正确 元电荷是最小的带电单位 不是带电粒子 电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等 但不能说电子是元电荷 2 验电器的工作原理及作用是什么 提示 1 验电器的工作原理 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 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 2 验电器的作用 可以判断物体是否带电 带电荷的种类和电荷量的多少 3 在近代物理学中 一对正 负电子的湮灭 转化为一对光子 这种事实与电荷守恒定律矛盾吗 提示 不矛盾 这种情况下带电粒子总是成对湮灭或产生 两种电荷数目相等 正负相反 而光子是中性的 本身不带电 所以电荷的代数和不变 因此电荷守恒定律也可以叙述为 一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的代数和保持不变 教材资料分析 实验 取一对用绝缘柱支撑的导体a和b 使它们彼此接触 起初它们不带电 贴在下部的金属箔是闭合的 课本图1 1 1 把带正电荷的球c移近导体a 金属箔有什么变化 先把a和b分开 然后移去c 金属箔又有什么变化 再让a和b接触 又会看到什么现象 利用上面介绍的金属结构的模型解释看到的现象 点拨 当c移近a时 由于静电感应 电子移到a端而使a端带上负电 同时b端带上正电 故金属箔片仍张开 若先把a和b分开 再移走c 则此时a和b仍分别带有负电和正电 所以箔片仍张开 移走c后若a和b再接触 则a上的负电荷与b上的正电荷中和 二者都不带电 箔片闭合 在这里 我们首先要知道并区分开验电器和静电计 验电器 玻璃瓶 金属箔 金属丝 导体棒 箔片张角主要取决于带电量 静电计 金属外壳 指针 金属丝 导体棒 指针张角主要取决于电势差 从实验中我们可以发现 并非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 而是当带电体靠近导体棒上端时 金属箔片就张开了 因为当带电体靠近金属棒的上端时 由于静电感应 靠近带电体导体棒的一端就带上了与带电体电性相反的电荷 而远离带电体的一端就带上了与带电体电性相同的电荷 所以金属箔片就张开了 如右图所示 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 解析 答案 bcd 反思总结 感应起电要求有严格的步骤 要先把a b分开 再移走c 若先移走c 则a b上的电荷会很快中和 对感应起电的本质要有深刻的认识 对其过程要逐渐加深理解 a 用手接触一下导体的a端 导体将带正电荷b 用手接触一下导体的正中部位 导体仍不带电c 用手接触一下导体的任何部位 导体将带负电d 用手接触一下导体ab后 只要带正电小球不移走 ab不可能带电答案 c 跟踪发散 1 1 如右图所示 带正电的小球靠近不带电的金属导体ab的a端 由于静电感应 导体a端出现负电荷 b端出现正电荷 关于导体ab感应起电的说法正确的是 相同的金属球接触后的电荷量分配若使两完全相同的金属球带电量大小分别为q1 q2 则有 两个完全相同的带电绝缘金属小球a b 分别带有电荷量qa 6 4 10 9c qb 3 2 10 9c 让两绝缘金属小球接触 在接触过程中 电子如何转移 转移了多少 答案 见解析 如右图所示 有一带正电的验电器 当一金属球a靠近验电器的小球b 不接触 时 验电器的金箔张角减小 则 a 金属球可能不带电b 金属球可能带负电c 金属球可能带正电d 金属球一定带负电 思路点拨 靠近和接触验电器金属球都可以判断其是否带电 前者发生的是静电感应现象 后者是因为带电体所带的电荷可以转移到验电器上 解析 验电器的金箔之所以张开 是因为它们都带有正电荷 而同种电荷相互排斥 张开角度的大小决定于两金箔带电荷量的多少 如果a球带负电 靠近验电器的b球时 异种电荷相互吸引 使金箔上的正电荷逐渐 上移 从而使两金箔张角减小 选项b正确 同时否定选项c 如果a球不带电 在靠近b球时 发生静电感应现象使a球靠近b球的端面出现负的感应电荷 而背向b球的端面出现正的感应电荷 由于a球上负电荷离验电器较近而表现为吸引作用 从而使金箔张角减小 选项a正确 同时否定选项d 故选a b 答案 ab 反思总结 当带电体靠近验电器金属球或接触验电器金属球时 验电器的金属箔都会张开 但要注意区分带电体靠近验电器金属球和接触金属球时 验电器金箔所带电荷的不同 跟踪发散 3 1 如右图所示 用起电机使金属球a带上正电 靠近验电器b 则 a 验电器金箔不张开 因为球a没有和b接触b 验电器金箔张开 因为整个验电器都带上了正电c 验电器金箔张开 因为整个验电器都带上了负电d 验电器金箔张开 因为验电器下部箔片都带上了正电答案 d 1 关于元电荷的下列说法中正确的是 a 元电荷实质上是指电子和质子本身b 所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍c 元电荷的数值通常取作e 1 6 10 19cd 电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的解析 元电荷实际上是指电荷量 数值为1 6 10 19c 不要误以为元电荷是指某具体的带电物质 如电子 元电荷是电荷量值 没有正负电性的区别 宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍 元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的 测量精度相当高 答案 bcd 2 电视机的玻璃光屏表面经常有许多灰尘 这主要是因为 a 这是灰尘的自然堆积b 玻璃有极强的吸附灰尘的能力c 电视机工作时 屏表面温度较高而吸附灰尘d 电视机工作时 屏表面有静电而吸附灰尘解析 该现象是一种静电现象 即电视机在工作的时候 屏幕表面由于有静电而吸附轻小物体灰尘 即d选项正确 答案 d 3 绝缘细线上端固定 下端挂一轻质小球a a的表面镀有铝膜 在a近旁放一绝缘金属球b 开始时 a b都不带电 如图所示 现使b带电 则 a b将吸引a 吸住后不放开b b先吸引a 接触后又把a排斥开c a b之间不发生相互作用d b立即把a排斥开 解析 b球带电后 使a产生静电感应 感应的结果是a靠近b的一侧出现与b异种的感应电荷 远离b的一侧出现与b同种的感应电荷 虽然a上的感应电荷等量异号 但因为异种电荷离b更近 所以b对a的电场力为引力 当b吸引a使两者接触后 由于接触带电 b a又带上同种电荷 有斥力作用 因而又把a排斥开 所以b正确 答案 b 4 用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验结果如下图所示 由此对摩擦起电说法正确的是 a 两个物体摩擦时 表面粗糙的易失去电子b 两个物体摩擦起电时 一定同时带上种类及数量不同的电荷 c 两个物体摩擦起电时 带上电荷的种类不同但数量相等d 同一物体与不同种类物体摩擦 该物体的带电荷种类可能不同解析 两物体摩擦时得失电子取决于原子对电子的束缚力大小 a错 由于摩擦起电的实质是电子的得失 所以两物体带电种类一定不同 数量相等 b错c对 由题中例子不难看出同一物体与不同种类物体摩擦 带电种类可能不同 d对 答案 cd 5 静电在各种产业和日常生活中有着重要的应用 如静电除尘 静电复印等 所依