河南省沁阳市第一中学高中物理 第一节 电荷守恒定律导学案 新人教版选修31.docVIP

河南省沁阳市第一中学2013-2014学年高二物理 第一节 电荷守恒定律导学案 新人教版选修3-1学习目标：1.经历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课前自主学案一、电荷1物质的电结构原子由带_的原子核和带_的电子组成，电子绕原子核高速旋转原子核的正电荷的数量跟核外电子的负电荷的数量_，所以整个原子对外界较远位置表现为_金属原子中离原子核较远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做_，失去电子的原子便成了带正电的离子2三种起电方式(1)摩擦起电：用丝绸摩擦的玻璃棒带_，则丝绸带有_，这是因为玻璃棒上的部分_转移到了丝绸上；用毛皮摩擦过的橡胶棒带_，毛皮带_，这是因为毛皮上的部分_转移到了橡胶棒上(2)感应起电：把带电体移近不带电的导体，可以使靠近带电体的一端带_电荷，远离的一端带_电荷，这种现象叫做_，利用静电感应使物体带电的过程叫做_(3)接触起电：不带电的物体与带电的物体接触后会带上电荷，这种使物体带电的方式叫做_，两个完全相同的物体接触后，会使电荷量_思考感悟1感应起电的方式能使绝缘体带电吗？二、电荷守恒定律表述一：电荷既不会_，也不会_，只能从一个物体转移到_，或者从物体的一部分转移到_在转移过程中，电荷的_保持不变表述二：一个与外界没有_交换的系统，电荷的_保持不变三、元电荷1电荷量：电荷的多少其国际单位是_，简称库，用c表示2元电荷：最小的电荷量，即_所带的电荷量，用e表示，e_c，最早由美国物理学家_测得3电子的比荷：电子的_与电子的_之比思考感悟2有人说电子或质子是元电荷，对吗？质子或电子的比荷相同吗？核心要点突破一、三种起电方式的比较摩擦起电感应起电接触起电产生条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时导体与带电导体接触时现象两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移即时应用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b毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上c橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上d橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上二、电荷守恒定律的理解1“中性”、“中和”的本质电中性的物体是有电荷存在的，只是代数和为0，对外不显电性；电荷的中和是指电荷的种类、数量达到异号、等量时，正负电荷代数和为0.2“总量”含义：指电荷的代数和3起电过程中电荷变化不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷本质都是电荷发生了转移，也就是说物体所带电荷的重新分配4守恒的广泛性电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮没、转化为光子在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，电荷的代数和不变即时应用2一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上净电荷几乎不存在了，这说明()a小球上原有负电荷逐渐消失了b在此现象中，电荷不守恒c小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了d该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律 课堂互动讲练类型一 电荷间的相互作用 例1 (2011年盐城调研)如图111所示，挂在绝缘细线下的小轻质通草球，由于电荷的相互作用而靠近或远离，所以()a甲图中两球一定带异种电荷b乙图中两球一定带同种电荷c甲图中两球至少有一个带电d乙图中两球只有一个带电【规律总结】两个带异种电荷的物体相互吸引，一个带电体和一个不带电的物体也相互吸引变式训练1绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b不带电，如图112所示，现使b球带电，则()aa、b之间不发生相互作用bb将吸引a，吸在一起不分开cb立即把a排斥开db先吸引a，接触后又把a排斥开类型二 感应起电的理解例2 如图113所示，将带有负电的绝缘棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下列方法中能使两球都带电的是()a先把两球分开，再移走棒b先移走棒，再把两球分开c使棒与甲球瞬时接触，再移走棒d先使乙球瞬时接地，再移走棒【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2(2011年广州六校联考)如图114所示，不带电的枕形导体的a、b两端各贴有一对金属箔片当枕形导体的a端靠近一带正电导体c时()aa端金属箔片张开，b端金属箔片闭合b用手触摸枕形导体后，a端金属箔片仍张开，b端金属箔片闭合c用手触摸枕形导体后，将手和c都移走，两对金属箔片均张开d选项a中两对金属箔片分别带异种电荷，选项c中两对金属箔片带同种电荷类型三 验电器与静电感应例3 如图115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【规律总结】验电器可以判断物体是否带电、带电荷的种类及电荷量的多少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，验电器所带电荷的不同变式训练3使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开，如图116所示表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是()图116类型四 电荷守恒定律的应用 例4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？【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同步测控1关于摩擦起电现象，下列说法正确的是()a摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子b两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷c摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的d丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电2下列说法正确的是()a电子和质子都是元电荷b一个带电体的带电荷量为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3(2011年武汉调研)如图117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4(2011年西安高二检测)如图118所示，当带正电的球c移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上的电荷移动情况是()a枕形金属导体上的正电荷向b端移动，负电荷不移动b枕形金属导体上的带负电的电子向a端移动，正电荷不移动c枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向b端和a端移动d枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向a端和b端移动5半径相同的两金属小球a、b带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径相同的不带电金属小球c，先后与a、b接触后移开(1)若a、b两球带同种电荷，接触后两球的电荷量之比为多大？(2)若a、b两球带异种电荷，接触后两球的电荷量之比为多大？课时训练一、选择题1关于元电荷，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元电荷的值通常取作e1.601019 cd电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的2下列说法正确的是()a物体所带的电荷量可以为任意实数b不带电的物体上，既没有正电荷也没有负电荷c摩擦起电过程，是靠摩擦产生了电荷d利用静电感应使金属导体带电，实质上是导体中的自由电子趋向或远离带电体3(2011年北京东城区高二检测)原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电1.61015 c，丙物体带电81016 c则对于最后乙、丙两物体的带电情况下列说法中正确的是()a乙物体一定带有负电荷81016 cb乙物体可能带有负电荷2.41015 cc丙物体一定带有正电荷81016 cd丙物体一定带有负电荷81016 c4如图119所示，放在绝缘支架上带正电的导体球a，靠近放在绝缘支架上不带电的导体b，导体b用导线经开关接地，现把s先合上再断开，再移走a，则导体b()图119a不带电b带正电c带负电 d不能确定5带电微粒所带电荷量不可能是下列值中的()a2.41019 c b6.41019 cc1.61018 c d4.01017 c6(2011年青岛高二检测)如图1110所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，则()a仅有两个小球带同种电荷b仅有三个小球带同种电荷cc、d小球带同种电荷dc、d小球带异种电荷7(2011年广东实验中学模拟)把两个完全相同的金属球a和b接触一下，再分开一定距离，发现两球之间相互排斥，则a、b两球原来的带电情况不可能是()a带有等量异种电荷b带有等量同种电荷c带有不等量异种电荷d一个带电，另一个不带电8如图1111所示，原来不带电的金属导体mn，在其两端下面都悬挂有金属验电箔片，若使带负电的金属球a靠近导体的m端，可能看到的现象()a只有m端验电箔片张开，且m端带正电b只有n端验电箔片张开，且n端带负电c两端的验电箔片都张开，且左端带负电，右端带正电d两端的验电箔片都张开，且两端都带正电或负电9目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成，u夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为e，e为元电荷下列论断可能正确的是()a质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成b质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成c质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成d质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成二、计算题10如图1112所示，大球a原来的电荷量为q，小球b原来不带电，现在让小球与大球接触，达到静电平衡时，小球获得的电荷量为q；现给a球补充电荷，使其电荷量为q，再次让小球接触大球，每次都给大球补充到电荷量为q，问：经过反复多次接触后，小球的带电荷量为多少？11.(2011年华南师大附中高二检测)如图1113所示，a为带负电的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m，电荷量为q的小球，小球受向右的作用力偏转角而静止，小球由绝缘丝线悬挂于o点，试求金属板对小球的作用力为多大？答案：课前自主学案正电 负电 相等 电中性 自由电子 正电 负电 电子 负电 正电电子 异号 同号 静电感应 感应起电 接触起电 平分思考感悟 不能绝缘体中几乎没有自由电荷创生 消灭 另一个物体 另一部分 总量 电荷 代数和 库仑 电子 1.61019 密立根 电荷量 质量思考感悟 提示：元电荷是电量的单位，电子或质子的带电量等于1个元电荷的带电粒子，质子或电子的比荷不同即时应用1a 2cd 例1 bc 变式训练1 d 例2 acd变式训练2 bcd 例3 ab 变式训练3 b例4接触达到静电平衡后，两球电荷量相等，电荷量为qaqb c1.6109 c在接触过程中，电子从b球转移到a球，则b球共转移的电子的电荷量为qbqbqb1.6109 c(3.2 109 c)4.8 109 c转移的电子数为n31010个同步测控1 bd 2 cd 3 d 4 b5(1)a、b带同种电荷，设电荷量为q，c与a接触后，由于形状相同，二者平分电荷量，a、c所带的电荷量均为q.c与b接触后平分二者电荷量，则b、c的电荷量均为(qq)q，a、b最终的电荷量之比为(q)(q)23.(2)a、b带异种电荷，设电荷量分别为q、q，a、c接触后，平分电荷量q，a、c的电荷量均变为q；c再与b接触，平分二者的总电荷量，c、b的电荷量均为(qq)q，则a、b最终的电荷量之比为(q)|q|2