2014年秋新学期高二物理教学课件：第1章第1节《电荷及其守恒定律》（人教版选修3-1）

第1节电荷及其守恒定律 静电场 利用静电在布底以及其他材料的面上栽植短纤维 或在布底上栽植花纹 叫做静电植绒 右图是静电植绒的工作示意图 1是一块 接高压直流电源 约40 50kV 正极的金属平板 2是一个接高压直流电源负极的金属网框 上面放着绒毛 用黏合剂涂成花纹的纺织品紧贴着金属板 当接通高压电源以后 金属网和金属板之间就形成很强的电场 开动马达使卷轴3和4转动 纺织品就匀速地经过强电场 绒毛在电场中被极化 接近下面金属板的一端带负电 远离金属板的一端带正电 从而下端受到金属板的吸引 上端受到金属网的吸引而直立起来 由于绒毛上端与金属网接触 正电荷被 中和 失去了金属网对它的吸引力 便在它下方金属板引力的作用下疾速落到纺织品上 落到纺织品上涂有黏合剂的地方的绒毛被粘住 落到纺织品上其他地方的绒毛 所带的负电荷被纺织品中和后带上了正电荷 并在电场力的作用下又回到金属网 金属网再中和它所带的正电荷 这样反复下去 我们就可以看到纺织品上涂有黏合剂的地方植上了很多绒毛 并随着纺织品的运动构成了精致的图案 1 摩擦过的物体具有 轻小物体的性质 说明物体带了电 这种带电方式叫 2 用丝绸摩擦过的玻璃棒带 丝绸则带有等量的 这是因为 上的部分电子转移到 上 用毛皮摩擦过的橡胶棒带 毛皮带 这是因为 上的电子转移到 上 答案 1 吸引摩擦起电2 正电负电荷玻璃棒丝绸负电正电毛皮橡胶棒 3 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 成为 4 电荷和电荷守恒 1 自然界中只存在两种电荷 电荷和 电荷 电荷间的作用规律是 同种电荷相互 异种电荷相互 电荷的多少叫 答案 3 自由电子4 1 正负排斥吸引电荷量 2 静电感应 把电荷移近不带电的导体 可以使靠近带电体的一端带 远离带电体的一端带 这种现象叫做静电感应 利用静电感应使物体带电叫 起电 3 电荷既不能创造 也不能消灭 只能从一个物体转移到另一个物体 或者从物体的一部分 到另一部分 在转移过程中 电荷的 保持不变 答案 2 异号电荷同号电荷感应 3 转移总量 5 元电荷 e C 所有带电体的电荷量等于 或者 电子的电荷量与质量的比叫做电子的 电子的比荷为 答案 1 6 10 19ee的整数倍比荷1 76 1011C kg 一 电荷1 两种电荷 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 用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷 负电荷 用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷 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 这种电子叫做自由电子 失去这种电子的原子便成为带正电的离子 简称正离子 得到电子的原子便成为带负电的离子 称为负离子 4 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 2 起电的三种方式 1 摩擦起电当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 如毛皮摩擦橡胶棒 橡胶棒得到电子带负电 丝绸摩擦玻璃棒 玻璃棒失去电子带正电 其本质都是发生了电子的转移 2 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远离带电体 使导体靠近带电体的一端带异号电荷 远离带电体的一端带同号电荷 这种现象叫做静电感应 利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电 如上图所示 将带正电荷的球C移近导体A时 A B上的金属箔片将张开 3 接触起电 一个物体带电时 电荷之间会相互排斥 如果接触另一个导体 电荷会转移到这个导体上 使这个导体也带电 这种方式称为接触起电 验电器和带电体接触时 正是因为接触起电 带电体的一部分电荷转移到验电器上 使验电器的指针张开 电荷量分配 接触起电时 两个物体最终的电荷量分配很复杂 大多靠实验才能确定 但有一种情况能确定电荷量分配 即两个完全相同的导体球相互接触后把剩余电荷量平分 一绝缘金属球A带正电 用绝缘丝线悬挂的一个轻小物体B被A吸引 如右图所示 试分析B的带电情况 解析 A B相互吸引 有两种情况 一是A B带异种电荷 二是A带电而B不带电 因为带电体有吸引轻小物体的性质 所以B可能带负电也可能不带电 答案 B带负电或不带电点评 由题中B的受力可以知道两物体互相吸引 这时不要忽略B可能是不带电的 但受A影响近端出现异种电荷而被吸引 变式迁移 1 电视机的玻璃光屏表面经常有许多灰尘 这主要是因为 A 这是灰尘的自然堆积B 玻璃有极强的吸附灰尘的能力C 电视机工作时 屏表面温度较高而吸附灰尘D 电视机工作时 屏表面有静电而吸附灰尘 解析 带电体具有吸引轻小物体的性质 答案 D 二 电荷守恒定律1 内容电荷既不能创造 也不能消灭 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 这个结论叫做电荷守恒定律 2 电荷守恒定律的另一种表述一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的代数和总是保持不变的 3 定律的含义 1 电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一 2 两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是自由电子 3 起电过程实质上是物体中正 负电荷的分离和转移的过程 4 电荷的中和现象实质上是正 负电荷的结合过程 但在分离 转移 结合等过程中电荷的总量保持不变 导体球A带5Q的正电荷 另一完全相同的导体球B带Q的负电荷 将两导体接触一会儿后再分开 则B导体球的带电荷量为 A QB QC 2QD 4Q 解析 两导体球上的电荷先中和后再平分 所以每个导体上带电荷量的大小 2Q 答案 C 变式迁移 2 完全相同的两个金属小球A B带有相等的电荷量 相隔一定的距离 现让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A B接触后再移开 1 若A B两球带同种电荷 接触后A B两球的带电荷量之比为 2 若A B两球带异种电荷 接触后A B两球的带电荷量之比为 解析 1 设A B带电荷量均为q 第三个小球先与A接触 净电荷平均分配 两球分别带电荷量为 第三个小球再与B接触 净电荷平均分配 分别带电荷量为 所以接触后A B两球的电荷量之比为 2 设A带的电荷量为q B带电荷量为 q 则第三个小球先与A接触 净电荷平均分配 分别为 再与B接触 先中和 然后净电荷再平均分配 分别带电荷量为 所以 接触后A B两球的电荷量之比为2 1 答案 1 2 3 2 2 1 三 元电荷1 电荷量它表示了电荷的多少 其单位是 库仑 简称为 库 用C表示 注意 电荷有正 负之分 则电荷量就会有正值或负值 如q1 3 5 10 15C q2 7 0 10 15C等 2 元电荷 1 最小的电荷量叫做 元电荷 用e表示 则e 1 60 10 19C 2 对元电荷的两点理解 电荷量不能连续变化 因为最小的电荷量为1 60 10 19C 质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等 但不能说它们是元电荷 3 比荷即电荷量与质量的比 比如电子的比荷数学式子为 科学家在研究原子 原子核及基本粒子时 为了方便 常常用元电荷作为电荷量的单位 关于元电荷 下列论述正确的是 A 把质子或电子