高中物理 1.1 电荷及其守恒定律课件 新人教版选修31.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 1 静电场 第一章 1电荷及其守恒定律 第一章 梳过干燥头发的塑料梳子能吸引轻小物体 我们通常说它们带了电或有了电荷 物体经过摩擦之后为什么会带电 电荷及相互作用 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 正 负 玻璃棒 橡胶棒 排斥 吸引 正电 负电 相等 电中性 三种起电方式 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 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 1 电荷量电荷的多少 其国际制单位是 简称库 用 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 库仑 c 电子 1 6 10 19 密立根 质量 1 76 1011 一 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 如图所示的现象为感应起电 为什么发生感应起电的是导体而不是绝缘体 答案 感应起电的实质是在带电体电荷的作用下 物体上的自由电荷的转移 只有导体上的电子 或正 负离子 才能自由移动 而绝缘体上的电子不能自由地移动 所以 导体能发生感应起电 而绝缘体不能 二 电荷守恒定律1 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 2 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 带有等量异种电荷的金属球接触后会发生电荷的中和 此时电荷被消灭了吗 答案 中和时 系统所带电荷的代数和不变 电荷并没有消失 只是正 负电荷数值相等 对外显电中性 三 验电器与静电计的区别与联系 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 答案 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 如图所示 a b为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体 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 对起电方式的理解 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 解析 1 c移近a时 带正电的小球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端积累了正电荷 其下部的金属箔片也分别带上了与a b同种性质的电荷 由于同种电荷间的斥力 所以金属箔片都张开 a正确 2 c靠近后保持不动 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仍带等量的异种感应电荷 此时即使再移走c 因a b已经绝缘 所带电荷量也不会变 金属箔片仍张开 b正确 3 先移走c 再把a b分开 a b上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下吸引中和 不再带电 所以箔片都不会张开 c错 4 先把a b分开 移走c 然后重新让a b接触 a b所带的异种电荷马上中和 箔片都不会张开 d错 答案 ab 惠安一中2013 2014学年高二上学期期中 用金属箔做成一个不带电的圆环 放在干燥的绝缘桌面上 小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后 将笔套自上向下慢慢靠近圆环 当距离约为0 5cm时圆环被吸引到笔套上 如图所示 对上述现象的判断与分析 下列说法错误的是 a 笔套碰到圆环后 笔套所带的电荷立刻被全部中和b 摩擦使笔套带电c 笔套靠近圆环时 圆环上 下部感应出异号电荷d 圆环被吸引到笔套的过程中 圆环所受静电力的合力大于圆环的重力答案 a 一带负电的绝缘金属小球被放在潮湿的空气中 经过一段时间后 发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了 这说明 a 小球上原有的负电荷逐渐消失了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 对电荷守恒定律 元电荷的理解 解析 绝缘小球上的负电荷减少是由于电子通过潮湿的空气导电转移到外界 小球上电荷量减少 但是这些电子并没消失 就小球和整个外界组成的系统而言 其电荷的总量仍保持不变 仍遵循电荷守恒定律 答案 cd 湖南浏阳一中 醴陵一中2013 2014学年高二上学期联考 关于对元电荷的理解 下列说法正确的是 a 元电荷就是电子或质子b 元电荷是指电荷量跟电子所带电荷量数值相等的带电体c 元电荷是指带电量为1 60 10 19c的带电体d 带电体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍答案 d 解析 电子和质子是实实在在的粒子 而元电荷只是一个电量单位 不是带电体 电子和质子带电量都等于元电荷的值 a b c选项错误 带电体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍 选项d正确 某研究性学习小组的同学设计了以下实验方案来验证电荷守恒定律 开放 探究 根据以上实验过程和观察到的现象 回答下列问题 1 步骤二的实验现象 说明 2 步骤三的实验现象 说明 3 该研究性实验 选填 能 或 不能 验证电荷守恒定律 解析 解答本题时应明确起电板经摩擦后的带电情况 还要理解验电器金属箔片张开和闭合的原因 用力将两块起电板快速摩擦后分开 两板分别带上了等量异种电荷 步骤二中金属球与箔片组成的整体发生静电感应现象故箔片张开 步骤三中两块板同时插入空心金属球 总电荷量为零 不发生静电感应现象 故箔片不张开 该实验能验证电荷守恒定律 答案 1 起电板使验电器感应起电 2 两块板带有等量异种电荷 3 能 点评 在电荷转移和重新分配的过程中 整个系统电荷是守恒的 实验中箔片张开后又闭合 验证了电荷守恒定律的正确性 在干燥的天气里 用梳子梳头发的时候 头发会不听指挥 顺着梳子飞起来 如图 这时如果将梳子浸入水中片刻再梳 头发就服贴了 试解释这一现象 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 易错点 对感应起电中的远端的理解不清导致错误 案例 如图所示 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s接地 现把s先合上再