高中物理 第一章 静电场 1.1 电荷及其守恒定律知识导学案 新人教版选修3-1.doc

1 电荷及其守恒定律问题探究 同学们都有这样的生活经历，在干燥的冬天梳头或脱下毛衣，会有叭叭的响声，在暗处会看到火光.请同学们分析其原因.自学导引1.电荷：电荷是物质的一种属性，分为_电荷和_电荷，同种电荷相互_、异种电荷相互_.答案：正 负 排斥 吸引2.电荷量：物体所带电荷的多少叫_，简称_，常用符号q或q表示.答案：电荷量 电量3.常见的起电方法：(1)摩擦起电：用摩擦使物体_的方法叫摩擦起电.(2)感应起电：把带电体移近不带电导体时，导体中自由电子重新分布，导体两端出现等量异种电荷.这种现象称为_.利用这种方式使物体带电叫_.(3)接触起电：一个不带电的导体与一个带电的导体接触后分开，使不带电的物体带上电荷的方法，叫接触起电.答案：（1）带电（2）静电感应 感应起电4.带电的实质：物体带电的实质就是电子的_，是电子从一个物体_到另一个物体，或从物体的一部分_到另一部分.答案：得失 转移 转移5.电荷守恒定律：电荷既不能创生，也不能被消灭，只能从一个物体_到另一个物体，或从物体的一部分_到另一部分.答案：转移 转移6.元电荷e：与质子(或电子)电荷量绝对值相等的电荷量.1e=_c，所有带电物体的电荷量都是元电荷的_倍.答案：1.610-19 整数7.比荷：带电粒子的电荷量q和带电粒子的质量m之比叫做比荷.电子的比荷为=1.761011 c/kg(一个常用的物理量).8.金属导体：金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做_.失去这种电子的原子便成为带正电的_，它们在金属内部排列起来，每个正离子都在自己的_上振动而不移动，只有_穿梭其中.答案：自由电子 离子 平衡位置 电子疑难剖析一、物体带电的实质：1.物体是由原子组成的，原子是由原子核和核外电子组成的，电子带负电、原子核带正电，整个原子对外显示电中性.2.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电子的得与失.二、感应起电： 使物体带电有不同的方式，在初中阶段我们已经认识到摩擦起电，现在再通过演示实验确认另一种起电方式感应起电 用一根与丝绸摩擦过的玻璃棒靠近验电器的金属球(注意：不要接触)，会看到验电器的指针发生偏转，这说明验电器的指针带上了电保持玻璃棒的位置不变，用手接触验电器的金属球，发现指针偏角为零先把手移开，再把玻璃棒移开，会发现指针又发生了偏转这种把一带电物体靠近导体也可以使导体带电的方式叫感应起电感应起电和摩擦起电的不同是前者没有接触只是靠近，后者必须直接接触三、正、负电子对的湮灭与电荷守恒定律： 在近代物理学中，一对正、负电子的湮灭，转化为一对光子；一个中子衰变成一个质子和一个电子.这种事实与电荷守恒定律矛盾吗？ 不矛盾.这种情况下带电粒子总是成对湮灭和产生，两种电荷数目相等、正负相反，而光子或中子都是中性的，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，电荷的代数和总是保持不变的.【例1】 如图1-1-1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（ ）图1-1-1a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分析：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”，从而使两金箔夹角减小，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球电荷发生极性分布，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a球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用，从而使金箔张角减小答案：ab温馨提示：本题主要考查了电荷间的相互作用规律和静电感应现象在解决这类问题时根据电荷间相互作用规律和静电感应现象，判断电荷的重新分布情况，进而判断验电器金箔张角大小等问题【例2】如图1-1-2所示，a、b为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，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1-1-2a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移去，然后重新让a、b接触，a上的金属箔片张开，而b上的金属箔片闭合思路分析：虽然a、b起初都不带电，但带正电的导体c对a、b内的电荷有力的作用，使a、b中的自由电子向左移动，使得a端积累了负电荷，b端积累了正电荷，其下部贴有的金属箔片因为接触带电，也分别带上了与a、b同种的电荷由于同种电荷间的斥力，所以金属箔片都张开，a正确c只要一直在a、b附近，先把a、b分开，a、b上的电荷因受c的作用力不可能中和，因而a、b仍带等量异种的感应电荷，此时即使再移走c，因a、b已经绝缘，所带电荷量也不能变，金属箔片仍张开，b正确但如果先移走c，a、b上的感应电荷会马上在其相互之间的库仑力作用下吸引中和，不再带电，所以箔片都不会张开，c错先把a、b分开，再移走c，a、b仍然带电，但重新让a、b接触后，a、b上的感应电荷完全中和，箔片都不会张开，d错答案：ab温馨提示：本题提供了一个使物体带电的方法.四、完全相同的带电金属球接触后的电量分配原则：1若带同种电荷，两金属球接触后总电荷量平分.2若带异种电荷，两金属球接触后电荷量先中和再平分.【例3】 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的附近有一绝缘金属球b.开始时，a、b都不带电，如图1-1-3所示，现使a、b分别带正、负电，则（ ）图1-1-3ab将吸引a，吸引后不放开 bb先吸引a，接触后又把a排斥开ca、b之间不发生相互作用 db立即把a排斥开思路分析：因a带正电、b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球将向b靠拢并与b接触，当小球a与b接触后，将对两球所带的电荷进行重新分配，结果两球带同种电荷将会被排斥开；若a、b原来带电荷量相等，则a、b接触后中和而都不带电，a、b将自由分开.答案：b温馨提示：电场的性质就在于对放入其中的电荷或微小物体有力的作用，两球原来带异种电荷一定会相互吸引.虽然两小球不一定完全相同，但相互接触后电荷量仍然会重新分配，相互作用力会发生变化.拓展迁移1.为什么能发生感应起电的是导体而不是绝缘体？答案提示：感应起电的实质是在带电体上电荷的作用下，导体上的正负电荷发生了分离，使电荷从导体的一部分转移到了另一部分只有导体上的电子才能自由移动，绝缘体上的电子不能那么自由地移动，所以导体能发生感应起电，而绝缘体不能2.我们知道，摩擦可以起电，摩擦后的正负电荷是被束缚在带电体上的，它不能像电线中的电荷那样定向移动所以，人们称之为静电荷，简称静电在日常生产和生活中静电有哪些危害？答案提示：静电的危害很多它的第一种危害来源于带电体的相互作用在飞机机体与空气、水汽、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电，如果不采取措施，将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作，使飞机变成聋子和瞎子；在印刷厂里，纸页之间的静电，会使纸页粘合在一起，难以分开，给印刷带来麻烦；在制药厂里，由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度；在放电视时荧光屏表面的静电容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃薄膜，使图像