高中物理 第一章 静电场 第1讲 电荷 电荷守恒定律课件 教科版选修31.ppt

第一章静电场 第1讲电荷电荷守恒定律 1 知道自然界中的两种电荷及其相互作用的性质 2 知道使物体带电的三种方式 3 掌握电荷守恒定律及元电荷的概念 目标定位 二 电荷守恒定律 三 静电感应 感应起电和验电器 或静电计 对点检测自查自纠 栏目索引 一 两种电荷摩擦起电及解释 1 自然界只存在种电荷 和 丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做电荷 毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷叫做电荷 同种电荷相互 异种电荷相互 2 电荷量 的多少 在国际单位制中 电荷量的单位是 用字母c表示 1 c c 1nc c 3 元电荷 一个电子所带电荷量的绝对值为c 它是电荷的最小单位 记作e c 1 任何带电体所带电荷量都是元电荷的倍 2 质子和电子所带电荷量与元电荷 但不能说电子和质子是元电荷 答案 一 两种电荷摩擦起电及解释 知识梳理 正电荷 负电荷 正 负 排斥 吸引 电荷 库仑 10 6 10 9 1 6 10 19 1 6 10 19 整数 相等 两 4 摩擦起电及解释 1 摩擦起电 通过使物体带电的方法 2 电中性 原子核是由带正电的和不带电的组成 核外有带负电的 正常状态下 原子内的总数等于原子核内的总数 因而通常物体或者物体的任何一部分都不显电性 称之为电中性 3 摩擦起电的解释当两个物体相互摩擦时 一些束缚不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体 于是得到电子的物体带电 失去电子的物体则带电 答案 摩擦 质子 中子 电子 电子 质子 负 正 有人说 一个带电体所带的电荷量为4 10 19c 你认为他这种说法正确吗 为什么 答案 深度思考 答案不正确 任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍 而4 10 19c不是元电荷的整数倍 所以这种说法不正确 例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了电子和质子b 两种不同材料的绝缘体相互摩擦后 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 典例精析 解析答案 返回 解析摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不同 因而电子可以在物体间转移 若一个物体失去电子 其质子数就会比电子数多 我们说它带正电 若一个物体得到电子 其质子数就会比电子数少 我们说它带负电 使物体带电并不是创造出电荷 答案bd 返回 内容 电荷既不能 也不能 它们只能从一个物体转移到物体 或者从物体的一部分转移到部分 也就是说 在任何自然过程中 电荷的是守恒的 答案 知识梳理 被创造 被消灭 另一个 另一 代数和 二 电荷守恒定律 带等量异种电荷的两小球接触后都不带电了 是电荷消失了吗 此过程中电荷还守恒吗 答案 深度思考 答案没有消失 这是电荷的中和 是指两个带等量异种电荷的物体相互接触时 由于正 负电荷间的相互吸引作用 电荷发生转移 最后都达到电中性状态的一个过程 电荷仍然守恒 例2完全相同的两金属小球a b带有相同的电荷量 相隔一定的距离 今让第三个完全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大小之比为多大 典例精析 解析答案 答案2 3 2 若a b两球带异种电荷 接触后两球的电荷量大小之比为多大 返回 解析答案 答案2 1 总结提升 返回 总结提升 1 接触起电 带电体接触导体时 电荷转移到导体上 使导体带上与带电体相同性质的电荷 2 导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状 大小有关 当两个完全相同的导体接触后 电荷将平均分配 即最后两个导体一定带等量的同种电荷 3 若两个相同的金属球带同种电荷 接触后电荷量先相加后均分 若带异种电荷 接触后电荷先中和再均分 1 静电感应 当一个带电体靠近不带电的导体时 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 这种现象叫做感应 2 感应起电 利用静电感应使导体带电的方法 答案 三 静电感应 感应起电和验电器 或静电计 知识梳理 远离 异种 同种 静电 3 验电器 或静电计 1 验电器 或静电计 如图1 的金属球 金属杆和下面的两个金属箔片连成同一导体 答案 图1 2 当带电的物体与验电器上面的金属球接触时 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 物体所带电荷量越多 电荷转移的越多 斥力越 张开的角度也越 3 当带电体靠近验电器的金属球时 金属箔片也会张开 因为带电体会使验电器的上端感应出异种电荷 而金属箔片上会感应出同种电荷 感应起电 两箔片在斥力作用下张开 大 大 1 带正电的物体a与不带电的物体b接触 使物体b带上了什么电荷 在这个过程中电荷是如何转移的 答案 深度思考 答案正电荷在这个过程中 有电子从物体b转移到物体a 物体b的电子减少 使物体b带正电 2 如图2所示 当将带正电荷的球c移近不带电的枕形金属导体时 由于电荷间的吸引 枕形金属导体中的自由电子向a端移动 而正电荷不移动 所以a端 近端 带 电 b端带 电 填 正 或 负 答案 图2 负 正 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 例3如图3所示 a b为相互接触的用绝缘支柱支撑的金属导体 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 典例精析 解析答案 图3 总结提升 解析虽然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端带正电荷 其下部贴有的金属箔片分别带上了与a b同种的电荷 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 a b所带电荷量也不变 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上的感应电荷会完全中和 金属箔片都不会张开 d错 故选a b 答案ab 总结提升 总结提升 1 静电感应中 电中性导体在两侧同时感应等量异种电荷 感应的过程 就是导体内电荷重新分布的过程 2 接触起电是由于电荷间作用使导体间的电荷发生转移 例4使带电的金属球靠近不带电的验电器 验电器的箔片张开 下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况 正确的是 解析答案 解析把带电金属球移近不带电的验电器 若金属球带正电荷 则将导体上的自由电子吸引上来 这样验电器的上部将带负电荷 箔片带正电荷 若金属球带负电荷 则将导体上的自由电子排斥到最远端 这样验电器的上部将带正电荷 箔片带负电荷 选项b正确 b 返回 1 摩擦起电及解释 多选 如图4所示 如果天气干燥 晚上脱毛衣时 会听到 噼啪 的响声 还会看到电火花 关于这种现象产生的原因 下列说法错误的是 a 人身体上产生电流b 接触带电造成的c 摩擦起电造成的d 感应起电造成的解析脱毛衣时由于摩擦起电 衣服间产生异种电荷 当电荷积累到一定程度时 会产生电火花 并伴有 噼啪 声 选项c正确 a b d错误 解析答案 对点检测 1 2 3 4 图4 abd 2 电荷守恒定律的理解和应用 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 电子如何转移并转移了多少 解析答案 1 2 3 4 解析当两小球接触时 带电荷量少的负电荷先被中和 剩余的正电荷再重新分配 由于两小球完全相同 剩余正电荷必均分 即接触后两小球带电荷量 1 2 3 4 在接触过程中 电子由b球转移到a球 不仅将自身电荷中和 且继续转移 使b球带qb 的正电 这样 共转移的电子电荷量为 qb qb qb 1 6 10 9 3 2 10 9 c 4 8 10 9c 答案电子由b球转移到了a球 转移了3 0 1010个电子 3 对三种起电的理解 如图5是伏打起电盘示意图 其起电原理是 a 摩擦起电b 感应起电c 接触起电d 以上三种方式都不是解析导电夹板靠近带电绝缘板并接地时 发生静电感应 使导电平板带上负电荷 故选项b正确 解析答案 1 2 3 4 图5 b 4 验电器及其原理 如图6所示 用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触 使验电器的金属箔片张开 关于这一现象下列说法正确的是 解析答案 图6 a 两片