高中物理 第一章 静电场 第1讲 电荷及其守恒定律课件 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 第1讲电荷及其守恒定律 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 元电荷 四 验电器的使用 栏目索引 一 电荷及其三种起电方式 对点检测自查自纠 答案 一 电荷及其三种起电方式 知识梳理 1 两种电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒带电 用毛皮摩擦过的橡胶棒带电 同种电荷相互 异种电荷相互 2 摩擦起电 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 原来呈电中性的物体由于得到电子而带 电 失去电子的物体则带电 3 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 填 相同 或 相反 性质的电荷 正 负 排斥 吸引 正 相同 负 4 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 这种现象叫做静电感应 利用使金属导体带电的过程叫做感应起电 答案 远离 异号 同号 静电感应 答案 深度思考 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1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 负 正 图1 典例精析 解析答案 返回 例1如图2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 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 图2 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 解析答案 总结提升 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 返回 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 答案 知识梳理 二 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不会 也不会 它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 保持不变 2 三种起电方式的本质都是 在转移的过程中电荷的总量 注意 1 电中性的物体内部也有电荷的存在 只是正 负电荷量的代数和为零 对外不显电性 2 电荷的中和是指带等量异种电荷的两物体接触时 经过电子的转移 最终达到电中性的过程 创生 消灭 总量 电子的转移 不变 答案 深度思考 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 典例精析 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 解析设a b带同种电荷 且带电荷量均为q 答案2 3 解析答案 返回 解析答案 总结提升 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 解析设qa q qb q 答案2 1 返回 总结提升 1 导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状 大小有关 当两个完全相同的金属球接触后 电荷将平均分配 即最后两个球一定带等量的同种电荷 2 若两个相同的金属球带同种电荷 接触后电荷量相加后均分 若带异种电荷 接触后电荷先中和再均分 答案 三 元电荷 知识梳理 1 电荷量 叫做电荷量 在国际单位制中它的单位是 简称库 用符号c表示 2 元电荷 所带的电荷量是科学实验发现的最小电荷量 所带的电荷量与它相同 但符号相反 这个最小的电荷量叫做元电荷 3 元电荷的值 e 4 比荷 电子的与其之比 叫做电子的比荷 电荷的多少 库仑 电子 质子 正电子 1 60 10 19c 电荷量e 质量me 答案 深度思考 1 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 2 质子和电子就是元电荷吗 它们的比荷相同吗 答案不是 元电荷是最小的带电单位 不是带电粒子 没有电性之说 质子 电子的电荷量相同 但质子质量远大于电子 所以电子的比荷大于质子的比荷 解析答案 典例精析 例3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e 1 60 10 19cd 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 解析所有带电体的电荷量或者等于e 或者是e的整数倍 这就是说 电荷是不能连续变化的物理量 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 由以上分析可知选项b c d正确 bcd 总结提升 返回 总结提升 元电荷是自然界最小的电荷量 是跟电子或质子所带电荷量数值相等的电荷量 不是带电粒子 返回 知识梳理 1 验电器 或静电计 如图3 的金属球 金属杆和下面的两个金属箔片连成同一导体 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 图3 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 答案 大 大 四 验电器的使用 解析答案 典例精析 返回 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 解析答案 对点检测自查自纠 1 2 3 4 1 对三种起电方式的理解 多选 关于摩擦起电和感应起电的实质 下列说法中正确的是 a 摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能 也说明通过做功创造出电荷b 摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体c 感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分d 感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体 1 2 3 4 解析摩擦起电的实质是电子在相互摩擦的物体间发生转移 失电子的显示正电 得电子的显示负电 此过程并非创造了电荷 而是总电荷量守恒 a错 b对 感应起电的实质是电荷从导体的一部分转移到另一部分 是电荷在同一导体内部发生了转移 c对 d错 答案bc 解析答案 1 2 3 4 2 对元电荷的理解 保护知识产权 抵制盗版是我们每个公民的责任与义务 盗版书籍影响我们的学习效率 甚至会给我们的学习带来隐患 小华同学有一次不小心购买了盗版的物理参考书 做练习时 他发现有一个带电质点的电荷量数字看不清 他只能看清是6 10 18c 拿去问老师 如果你是老师 你认为该带电质点的电荷量可能是下列哪一个 a 6 2 10 18cb 6 4 10 18cc 6 6 10 18cd 6 8 10 18c 解析任何带电体的电荷量是元电荷的整数倍 即是1 6 10 19c的整数倍 由计算可知 只有b选项是1 6 10 19c的整数倍 故b正确 b 解析答案 1 2 3 4 3 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 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qa qb 1 6 10 9c 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 转移的电子数n 3 0 1010 个 答案电子由b球转移到了a球 转移了3 0 1010个电子 解析答案 1 2 3 4 返回 4 验电器及其原理 如图4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