优化方案高中物理 第一章 第1节 电荷及其守恒定律导学案（含解析）新人教版选修31.doc

第一节电荷及其守恒定律1.通过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，知道比荷的概念一、电荷的种类及物质的电结构1电荷的电性及电荷间作用(1)电性：自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷规定(2)电荷间的作用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引2原子的组成原子由原子核和核外电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，核外的电子带负电通常原子内正、负电荷的数量相同，故整个原子对外表现为电中性3自由电子和离子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，这种能自由活动的电子叫做自由电子，失去这种电子的原子便成了带正电的离子二、三种起电方式1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，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电2感应起电(1)静电感应：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远离带电体，使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的现象(2)感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程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接触起电，两个完全相同的物体接触后，会使电荷量平分三、电荷守恒定律及元电荷1电荷守恒定律的两种表述方式(1)电荷既不会创生，也不会消灭，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，电荷的总量保持不变(2)一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变2元电荷(1)电荷量：电荷的多少叫电荷量，常用符号q或q表示，其国际单位是库仑(c)(2)元电荷：科学家发现质子和电子所带的电荷量最小，且其他物体所带电荷量是该电荷量的整数倍，这个最小的电荷量叫元电荷用e表示，e1.61019c.(3)比荷：电子的电荷量e跟电子的质量me之比，叫做电子的比荷，其值为e/me1.761011 c/kg. 电荷间的相互作用规律及其应用1电荷间有相互作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引两电荷间的相互作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上2检验物体是否带电的方法：(1)用待测物体去接近轻小物体，看它是否能吸引轻小物体；(2)让待测物体接触验电器上的金属球，根据金属箔片是否张开来判断待测物体是否带电特别提醒：发生相互作用时未必都带电，要注意带电体不管带电正负，都有吸引轻小物体的性质无论轻小物体是导体还是绝缘体，带电体对其中的自由电子都有吸引力或排斥力下列判断小球是否带电的说法中正确的是()a用一个带电体靠近它，如果能够吸引小球，则小球一定带电b用一个带电体靠近它，如果能够排斥小球，则小球一定带电c用验电器的金属球接触它后，如果验电器的金属箔能改变角度，则小球一定带电d如果小球能吸引小纸屑，则小球一定带电思路探究两物体相互吸引，是否得出物体带异种电荷？解析用一个带电体靠近它，如果能够吸引小球，小球可能带异种电荷，也可能不带电；如果能够排斥小球，则小球一定带同种电荷用验电器的金属球接触它时，还需知道验电器金属球的带电情况才能予以判断带电小球能吸引轻小物体是带电体的性质故选bd.答案bd规律总结两物体相互吸引，不一定都带电，但两物体相互排斥，一定带同种电荷1.如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸d、c斥a、b斥c、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小球带异种电荷解析：选bd.由d吸a、d吸b可知，a与b带同种电荷，且与d带异种电荷；由c斥a、c斥b可知，c与a、b带同种电荷，所以c与d带异种电荷，a、c错误，b、d正确故选bd.三种起电方式1感应起电的操作方法(1)操作方法使带电体c(假设带正电)靠近相互接触的两导体a、b，a为近端，如图所示保持c不动，用绝缘工具分开a、b.移走c，则a带负电，b带正电(2)操作方法(如图所示)将一个带电体a靠近导体球b.用手接触一下导体球b(相当于将b球接地)，再将手拿开移去带电体a，则这时b带上了和带电体a异号的电荷2三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原子核对电子束缚力弱的物体失去电子，强的得到电子导体中的自由电子在电荷间力的作用下，从物体的一端转移到另一端在电荷间力的作用下，自由电子从一物体转移到另一物体实质均为电子在物体之间或物体内部的转移特别提醒：(1)在起电过程中转移的是自由电子，正电荷不能定向移动(2)摩擦起电发生在两个不同的绝缘体之间，感应起电只适用于导体(2014郑州四中高二检测)如图所示，将用毛皮摩擦过的带负电橡胶棒，移近或接触两个不带电的导体球，开始时两导体球互相接触且对地绝缘，下列说法正确的是()a毛皮与橡胶棒摩擦时，橡胶棒上的正电荷转移到毛皮b橡胶棒移近甲球，甲球带正电，乙球带负电，移走橡胶棒，两球都不再带电c橡胶棒移近甲球，甲球带正电，乙球带负电，分开两球再移开橡胶棒，甲球带正电，乙球带负电d橡胶棒与甲球接触一下移开，再分开两球，甲球带负电，乙球带正电思路探究利用静电感应使金属导体带电的过程是什么？金属导体的远端、近端各带什么电？解析橡胶棒与毛皮摩擦时，是毛皮上的电子转移到橡胶棒，而使橡胶棒带负电，a错误；橡胶棒靠近甲球时，发生感应起电，甲球带正电，乙球带负电，移走棒后，两球上的电荷中和，都不带电，若先移开两球再移走棒，两球上的电荷不能中和，甲、乙两球仍带电，故b、c正确橡胶棒与甲球接触，是接触起电，两球都带上负电荷，分开两球，仍都带负电，d错误故选bc.答案bc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2例题2中，若先把甲球接地后断开，再移走橡胶棒，甲、乙两球带电情况如何？解析：若先把甲球接地，则远端变为大地，乙球作为近端带上正电，再断开与地连接再移走橡胶棒，则甲、乙两球都带上正电荷答案：均带正电对电荷守恒定律的理解1摩擦起电与感应起电及接触起电，均符合电荷守恒定律2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3接触起电现象中电荷量的分配(1)无论是带电的导体与不带电的导体接触，还是两个原来带同种电荷的导体接触，还是两个原来带异种电荷的导体接触，最终两导体都将带上同种电荷或都不带电，不可能带上异种电荷并且接触前后电荷总量不变(2)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关若两个完全相同的金属小球的带电量分别为q1、q2，则它们接触后电荷量平均分配，再分开都带有的电量(式中电量q1、q2均包含它们的正负号)形状、大小不同的导体接触时电荷量不能平均分配特别提醒：中和现象是正、负电荷的结合过程，正、负电荷并没有消失；正、负电子湮灭时，正、负电荷消失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大小之比为多大？(2)若a、b两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？思路探究(1)不带电小球c与a接触后，a、c电量如何分配？(2)带电小球a、b所带电性是否相同？解析(1)设a、b带同种电荷为q，则a、c接触后，a、c带电量为qaqcq.c与b球接触后，b、c所带电量为qbqcq.故a、b带电荷量大小之比为.(2)设qaq，qbq.则c与a接触后，a、c带电量为qaqcq.c与b接触后，b、c带电量为qbqcq，故a、b带电荷量大小之比为.答案(1)23(2)21借题发挥(1)相同的金属球带同种电荷时，接触时总电荷量平分(2)相同的金属球带异种电荷时，接触时电荷中和后将剩余电荷平分3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1.61015c，丙物体带电荷量的大小为81016c.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81016cb乙物体可能带有负电荷2.41015cc丙物体一定带有正电荷81016cd丙物体一定带有负电荷81016c解析：选ad.甲、乙相互摩擦后，甲、乙带等量异种电荷，由于甲物体带正电1.61015c，则乙必带负电1.61015c；乙与丙物体接触后，电荷平分，故乙、丙两物体各带负电荷81016c，故选项ad正确 易错易混对元电荷概念理解不清而出错范例下列关于元电荷的说法中正确的是()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e1.601019cd电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的错因分析本题易错选a，原因是对元电荷的概念理解不清