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

第一章 静电场 情景切入 电闪雷鸣 是一种常出现在暴风雨中的自然现象 它是那样的神秘 来去匆匆 稍纵即逝 它给人们带来甘霖 同时也给人们带来恐惧 几千年以来 人们一直想探究其中的奥秘 更想将它驾驭于手中 美国科学家富兰克林就曾冒着生命危险 尝试用风筝去捕捉雷电 雷电是怎样形成的 物体带电是怎么回事 电荷有哪些特性 电荷间的相互作用遵从什么规律 人类应该怎样利用这些规律 这些问题正是本章要探究并做出解答的知识 知识导航 本章是高中阶段电学内容的开始 在整个高中物理知识体系中具有承上 力学 启下 电磁学 的重要位置 本章知识在结构上可以分为三个单元 1 3节为第一单元 主要学习电学中两个最基本的定律 电荷守恒定律和库仑定律 学习描述电场力的性质的物理量 电场强度 4 6节为第二单元 学习描述电场能的性质的物理量 电势 电势差 电势差与电场强度的关系 7 8节为第三单元 主要学习电场知识的应用 电容器 电容 带电粒子在电场中的加速和偏转 还简单介绍了静电现象在生产和生活中的应用 学法指导 1 要重视对基本概念 基本规律的理解 基本概念多且抽象是这一章的突出特点 在学习中要重视对物理现象的深入观察和对物理规律的亲身体验 例如课本的 说一说 做一做 静电感应 电容器的电容 等 经过深入观察和亲身体验后 物理知识不仅容易领悟而且印象深刻 2 要重视科学研究方法的学习 本章中涉及许多重要的研究方法 例如理想化物理模型 点电荷 电场线 等势面等 比值法定义物理量 电场强度 电势及电容器的电容等概念 类比方法的运用 电场与重力场有许多相似之处 电场力做功与电势能的变化关系和重力做功与重力势能的变化关系也有相似之处 这些方法需要认真地体会和理解 以提高认知的境界 3 理清本章分析问题的两个角度 一是电场力的性质 从电荷在电场中受力的角度研究 侧重于利用牛顿运动定律分析处理问题 二是电场能的性质 从电场力做功使能量变化的角度研究 侧重于利用功能关系 能量守恒分析处理问题 1电荷及其守恒定律 课前预习 1 两种电荷自然界中只存在两种电荷 即 电荷和 电荷 1 正电荷 用丝绸摩擦过的 所带的电荷叫做正电荷 2 负电荷 用毛皮摩擦过的 所带的电荷叫做负电荷 2 相互作用同种电荷相互 异种电荷相互 电荷及相互作用 正 负 玻璃棒 橡胶棒 排斥 吸引 正电 负电 相等 电中性 1 接触起电指一个带电的金属导体跟另一个 的金属导体 后分开 而使不带电的导体带上电荷的方式 如图 三种起电方式 不带电 接触 2 摩擦起电两个物体相互摩擦时 一些束缚不紧的 从一个物体转移到另一个物体上 使得原来呈电中性的物体由于得到 而带负电 失去 的物体带正电 如图 电子 电子 电子 3 感应起电 1 自由电子 金属中离原子核 的能脱离原子核的束缚而在金属中 的电子 2 静电感应 当一个带电体靠近导体时 由于电荷间相互 或 导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体 使导体靠近带电体的一端带 电荷 远离带电体的一端带 电荷的现象 3 感应起电 利用 使金属导体带电的过程 如图 较远 自由活动 吸引 排斥 异种 同种 静电感应 表述一 电荷既不会 也不会 它只能从物体的一部分转移到 或者从一个物体转移到 在转移的过程中 电荷的总量 表述二 一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的代数和 电荷守恒定律 创生 消灭 另一部分 另一个物体 保持不变 保持不变 元电荷 库仑 c 电子 1 6 10 19 密立根 质量 1 76 1011 判一判 1 两个正电荷之间的作用力为斥力 两个负电荷之间的作用力为引力 2 摩擦起电是创造电荷的过程 3 玻璃棒和其他物体摩擦后不一定带正电 4 当一个带电体靠近导体时 产生静电感应现象 导体靠近带电体的一端带异种电荷 远离带电体的一端带同种电荷 5 电荷守恒定律和能量守恒定律一样 也是自然界中最基本的守恒定律 6 元电荷就是最小的电荷 b 解析 把带电金属球移近不带电的验电器 根据静电感应现象的规律 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 b项正确 答案 梳头发时由于摩擦起电 梳子和头发上产生异种电荷 又由于异种电荷相互吸引 使得头发顺着梳子飞了起来 梳子浸入水中后再梳 潮湿的梳子能将头发上的静电导走 也就不再出现上面的现象 课内探究 探究一电荷及起电方式 提示 1 两个绝缘体摩擦时 其中一个物体失去电子 另一个物体得到电子 分别带上了正 负电荷 2 感应起电不会发生在绝缘体上 因为绝缘体中的电子不能自由移动 1 物体带电物体有了吸引轻小物体的性质 我们就说它带了电 或有了电荷 2 两种电荷自然界中只存在两种电荷 正电荷和负电荷 由美国科学家富兰克林命名 1 正电荷用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷 2 负电荷用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷 3 电荷间的相互作用规律 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 3 三种起电方式的比较 特别提醒 1 感应起电成功的关键在于先分开两物体 或先断开接地线 然后再移去带电体 2 摩擦起电中对原子核外电子束缚能力差的物体失去电子而带正电 对原子核外电子束缚能力强的物体得到电子而带负电 c 解题指导 解答本题时 可按以下思路分析 解析 摩擦起电是因为电子由一个物体转移到另一个物体上 失去电子的物体因缺少电子而带正电 得到电子的物体带负电 毛皮与橡胶棒摩擦 毛皮上的电子转移到了橡胶棒上 毛皮带正电 橡胶棒带负电 故选项c正确 解析 导电平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 b 提示 电荷 中和 了 不违背电荷守恒定律 探究二电荷守恒定律 1 物体带电的实质 使物体带电不是创造了电荷 使物体不带电也不是消灭了电荷 物体带电的实质是电荷发生了转移 也就是物体间电荷的重新分配 2 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 物体的起电过程 其本质都是电子发生了转移 也就是说物体所带电荷的重新分配 不论哪一种起电过程都没有创造电荷 也没有消灭电荷 3 中性 与 中和 的理解 1 中性 物体内有电荷存在 但正 负电荷的绝对值相等 对外不显电性 2 中和 两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程 解题指导 1 金属球中发生定向转移的是自由电子 两球接触时 自由电子由b向a转移 2 两球接触后带电量相等 电性相同 电荷再分配时符合电荷均分原理 答案 均为1 6 10 9c 电子由b球转移到a球 转移了3 0 1010个 cd 解析 带负电的验电器在潮湿的空气中 经过一段时间后 小球上的负电荷 电子 被潮湿的空气导走了 但电荷在转移的过程中仍然守恒 故c d正确 素养提升 误区1 相互吸引的一定是带异种电荷的物体 点拨 除了带异种电荷的物体相互吸引之外 带电体有吸引轻小物体的特性 这里的 轻小物体 可能不带电 误区2 两个带电体相互接触后电荷量平分 点拨 并不是所有情况下接触后电荷量都能够进行平分 电荷量平分只能在一种情况下满足 那就是两个相互接触的物体必须是两个完全相同的球体 误区3 通过一定的方法可以使物体带上任意大小的电量 点拨