2019-2020学年高中物理 第1章 电与磁 第1节 有趣的静电现象课件 粤教版选修1-1

第一节有趣的静电现象 1 了解静电现象的发现过程 能用所学知识解释简单的静电现象 2 知道物体带电的原因 了解物体带电的三种方式 3 知道电荷守恒定律的内容 掌握获得静电的方法 了解导体带电的特点和尖端放电现象 一 电荷的种类及其性质1 在自然界中存在 种电荷 即 电荷和 电荷 联系拓展 用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电 用毛皮摩擦过的橡胶棒带 电 2 电荷的基本性质 同性电荷相互 异性电荷相互 课前 自主学习 两 正 负 正 负 排斥 吸引 二 三种起电方式1 摩擦起电 两个物体相互摩擦时 电子往往从一个物体转移到另一个物体 得到电子的物体带 电 失去电子的物体带 电 这就是摩擦起电 2 感应起电 当一个带电体靠近导体时 导体中的自由电子发生移动 导体靠近带电体的一端带与带电体 的电荷 远离的一端带与带电体 的电荷 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 3 接触起电 将一个不带电的导体接触一个 物体 则原来不带电的物体也成为 这种起电方式为接触起电 负 正 异号 同号 带电的 带电物体 三 电中和现象等量异种的正负电荷发生完全相互 的现象 四 电荷守恒定律1 无论是哪一种起电方式 本质上都是电子在物体之间或物体内部 而不是创造出了电荷 2 电荷既不能被创造 也不能被消灭 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 在转移的过程中 电荷的 保持不变 这个结论叫做电荷守恒定律 3 电荷守恒定律也常表述为 一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的 总是保持不变 抵消 转移 总量 代数和 1 电荷的检验与验电器的工作原理验电器是一种最简单的检验物体是否带电 并能粗略判断所带电荷量多少的仪器 验电器的外形多种多样 但构造却大同小异 图1 1 1是一种实验室用的验电器 它的结构是 一根一端装有光滑金属球的金属杆 通过橡胶塞插入玻璃瓶内 在杆的下端连上两片金属箔 玻璃瓶的作用是为了防止空气流动对金属箔产生影响 课堂 互动探究 图1 1 1图1 1 2 如图1 1 2所示 当带电体接触金属球时 带电体上的电荷就转移到金属球上 然后传到金属箔上 使金属箔也带同样性质的电荷 由于同性电荷相斥 使两片金属箔相互推开 张开一定的角度 金属箔张开角度的大小 反映了带电体所带电荷的多少 2 为什么在阴雨天做静电实验很难成功阴雨天空气潮湿 容易导电 带电体上的电荷会很快与周围的异号电荷发生中和 因此在阴雨天或湿度很大的环境中很难使物体上保持稳定的电量 很多静电实验不易成功 3 常见静电现象分析 1 尖端放电原理 带电体上的电荷都分布在导体表面 且分布是不均匀的 其分布特点是 突出的位置 电荷比较密集 平坦的位置 电荷比较稀疏 导体尖锐部位的电荷特别密集 尖端附近的电场就特别强 故容易产生尖端放电 高压电器设备表面要光滑 是为了避免尖端放电 避雷针顶端又尖又细 是为了利用尖端放电 2 火花放电 带正 负电荷的物体相距很近或电荷积聚很多时 物体间会产生火花 并且伴有爆炸声 这是正负电荷中和并使空气分子电离的过程 叫做火花放电 运转的机器或运输汽油等易燃品的车辆需保持与大地有导体连接 是为了及时导走静电 避免电荷积累引起火花放电 可利用火花放电制造电子打火器 3 雷电 闪电和雷鸣实质就是云层之间或云层与大地之间的火花放电 产生雷电时电流很大 若是雷电产生在云层与大地之间 就会使电流通过的建筑物严重损坏 所以要注意避雷 避雷针利用了尖端放电原理 使建筑物附近的云中的电荷积累到一定量时就能通过避雷针的尖端放电而逐渐中和 因而不会在建筑物附近产生雷电 使其免遭雷击 4 干燥季节如何减少静电电击在干燥的冬季 回到家中脱去外套后如果接着去触摸导电体 比如门把手 水龙头 煤气开关 其他人等 常会被电击一下 使人很痛苦 如何减少这种受电击的情况呢 脱外套时内外衣物摩擦 会产生大量电荷 从而使人体带电 接着接触其他导体时 由于放电现象 产生很大的瞬时电流 会使人有被电击的感觉 要减少电击现象 一是脱衣时慢一些 从而减少摩擦生电 同时使内外衣物上的电荷能有充分的中和时间 二是脱衣后先不要用手接触导体 过一段时间后 身上的电荷和周围的异号电荷慢慢中和 人体就不带电了 电荷守恒与摩擦起电 m和n是两个原来都不带电的物体 它们互相摩擦后 m带正电荷 下列判断正确的是 a 在摩擦前m和n的内部没有任何电荷b 摩擦的过程中电子从m转移到nc m在摩擦过程中创造了正电荷d n在摩擦过程中失去电子 例1 解析物体内部既有正电荷又有负电荷 正负电荷数量相等 物体看起来不带电 故a错 m n摩擦时电子从m转移到n 故m带正电 在转移过程中 电荷的总量不变 正确选项为b 答案b 如图1 1 3所示 a b是被绝缘支架分别架起的金属球 并相隔一定距离 其中a带正电 b不带电 则以下说法中正确的是 例2 感应起电及电荷守恒定律的运用 图1 1 3 a 导体b左端出现负电荷 右端出现正电荷 并且电量大小相等b 若a不动 将b沿图中aa 分开 则两边的电量大小可能不等 与如何分有关c 若a向b逐渐靠近 在b左端和右端的电量大小始终相等并且连续变化d 若a b接触一下 a b金属体所带总电量保持不变 解析由于b导体中存在大量自由电子 在带正电的a的作用下 b中部分电子会被a吸引到左端而出现负电荷 右端由于缺少同样数量的电子而出现正电荷 所以a选项正确 根据电荷守恒定律 b中总电量仍为零 即使沿aa 分开b 只要b与外界没有电荷交换 b的左右两部分的电量总是等量异种 所以b选项错误 a向b逐渐靠近过程中 b的左右部分异种电荷数量总是同步变化 但不连续变化 这是由于任何带电体的电量都不是连续的 只能是基本电荷量 e 1 60 10 19c 的整数倍 所以c选项错误 a b间接触后 a上部分正电荷转移到b上 这就发生了接触起电现象 虽然b的净电荷增加 但a b的总电量保持不变 所以d选项正确 答案ad 如图1 1 4所示 有一带正电的验电器 当一金属球a靠近验电器的小球b 不接触 时 验电器的金箔张角减小 则 a 金属球可能不带电b 金属球可能带负电c 金属球可能带正电d 金属球一定带负电 例3 验电器的使用 图1 1 4 解析验电器的金箔之所以张开 是因为它们都带有正电荷 而同种电荷相排斥 张开角度的大小决定于两金箔带电荷量的多少 如果a球带负电 靠近验电器的b球时 异种电荷相互吸引 使金箔上的正电荷逐渐 上移 从而使两金箔张角减小 选项b正确 同时否定选项c 如果a球不带电 在靠近b球时 发生静电感应现象 a球靠近b球的端面出现负的感应电荷 而背向b球的端面出现正的感应电荷 a球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用 由于负电荷离验电器较近而表现为吸引作用 从而使金箔张角减小 选项a正确 同时否定选项d 答案ab 在雷电来临时 要注意哪些避雷的方法 1 观察所处的环境 生活和工作的建筑物 个人的活动空间以及个人经常使用和接触的设备 有无受雷击或侵入感应雷电的可能和危险 如果有 则要采取必要的防雷措施 以保安全 2 不能在屋顶上乱拉各类电线和架设各种天线 屋顶上的各种设备的金属构件都应可靠地连接到接地网 课外 阅读延伸 3 雷电来临时留在室内比处于室外安全 留在有防雷设施的室内比无防雷设施的室内安全 站立于屋顶最不安全 4 雷电来临时应停止室外的各项体育运动 5 雷电来临时当你处于空旷的田野或开阔地带时 应尽快寻找有防雷设施的地方躲避 如果临