2020春新教材高中物理 第9章 静电场及其应用 第1节 电荷课件 新人教版必修第三册

第1节电荷 知识点一电荷及起电方式 以上四个图 均发生了带电现象 物体带电是怎么回事 电荷有哪些特性 怎样使物体带上电呢 正比 观图助学 1 两种电荷 1 电荷的分类 正电荷 和用丝绸摩擦过的 所带的电荷性质一样的电荷 负电荷 和用毛皮摩擦过的 所带的电荷性质一样的电荷 2 电荷的性质 同号电荷相互 异号电荷相互 且带电体有 的性质 玻璃棒 橡胶棒 排斥 吸引 吸引轻小物体 2 物质的微观结构 正电 负电 一样多 正电 负电 3 摩擦起电两个物体相互摩擦时 从一个物体转移到另一个物体 原来呈电中性的物体由于 电子而带负电 电子的物体则带正电 4 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自由活动的电子 2 静电感应 当一个带电体靠近导体时 由于电荷间相互 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 电子 得到 丢失 较远 吸引或排斥 异种 同种 静电感应 思考判断 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 观图助学 如上图 甲 乙两同学各拿一带电小球做实验时不小心两小球接触了一下 结果两小球都没电了 电荷到哪里去了呢 是否违背了电荷守恒定律 知识点二电荷守恒定律及元电荷 1 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不会 也不会 它只能从一个物体 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 电荷的总量保持 这个结论叫作电荷守恒定律 2 另一种表述 一个与外界没有电荷 的系统 电荷的代数和保持 点拨 1 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 2 三种起电过程都没有创造电荷 其本质都是电子的转移 即起电过程是物体所带电荷的重新分配 创生 消灭 转移 转移 不变 交换 不变 2 元电荷 1 电荷量 用来表示 的多少 其单位是 简称 库 用c表示 2 元电荷 最小的 叫作 元电荷 用e表示 则e 1 60 10 19c 对元电荷的三点理解 a 元电荷没有正 负之分 也不是实物粒子 b 质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷 但不能说它们是元电荷 c 电荷量不能 变化 自然界中带电体的电荷量都是元电荷e的 倍 电荷 库仑 电荷量 相等 连续 整数 3 比荷 电荷量 思考判断 1 摩擦起电就是通过摩擦创造了电荷 2 元电荷是最小的带电体 3 所有带电体的电荷量或者等于元电荷 或者是元电荷的整数倍 4 元电荷也有正负之分 电子带电就是负的元电荷 观察探究 1 如图所示 取一对用绝缘柱支撑的导体a和b 使它们彼此接触 起初它们不带电 贴在下部的金属箔片是闭合的 核心要点 对三种起电方式的理解 把带正电荷的物体c移近导体a 金属箔片有什么变化 这时把a和b分开 然后移去c 金属箔片又有什么变化 再让a和b接触 又会看到什么现象 2 带正电的物体a与不带电的物体b接触 使物体b带上了什么电荷 在这个过程中电荷是如何转移的 答案 1 c移近导体a 两侧金属箔片都张开 金属箔片仍张开 但张角变小 a b接触 金属箔片都闭合 2 正电荷 在这个过程中 有电子从物体b转移到物体a 物体b中电子数量减少 因此带正电 探究归纳 三种起电方式的比较 试题案例 例1 多选 如图所示 a b为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体 起初都不带电 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 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 把c移近导体a 先把c移走 再把a b分开 a b上的金属箔片仍张开d 把c移近导体a 先把a b分开 再把c移走 最后重新让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a b开始都不带电 把c移近导体a时 由于静电感应 a b中的自由电子向左移动 使得a端积累负电荷 b端积累正电荷 所以两边的金属箔片都张开 a正确 若此时先把a b分开再移走c 因a b已经绝缘 所带电荷量不会变 金属箔片仍张开 b正确 但如果先移走c a b上的感应电荷会马上中和 不再带电 所以金属箔片都不会张开 c错误 先把a b分开 再移走c a b仍然带电 但重新让a b接触后 a b上的感应电荷完全中和 金属箔片都不会张开 d错误 答案ab 方法凝炼 1 只有导体中的电子才能自由移动 绝缘体中的电子不能自由移动 所以导体能够发生感应起电 而绝缘体不能 2 凡是遇到接地问题时 该导体与地球可视为一个导体 而且该导体可视为近端 带异种电荷 地球就成为远端 带同种电荷 针对训练1 多选 如图所示 将带电棒移近甲 乙两个不带电的导体球 两个导体球开始时互相接触且对地绝缘 下述几种方法中能使两球都带电的是 a 先把两球分开 再移走棒b 先移走棒 再把两球分开c 先将棒接触一下其中的一球 再把两球分开d 移走棒 两导体球不分开 解析感应起电应遵从以下几个步骤 1 两导体彼此接触 2 带电体移近两导体 3 先分开两导体 再移走带电体 由此可知 a项可以使两球都带电 带电体与非带电体接触 电荷发生转移 使物体带电 c项可以使两球都带电 故选项a c正确 答案ac 观察探究 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 核心要点 电荷守恒定律元电荷 3 两金属导体接触后电荷量的分配规律 1 当两个导体材料 形状不同时 接触后再分开 只能使两者均带电 但无法确定电荷量的多少 2 若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1 q2 则有 温馨提示导体接触带电时电荷量的分配与导体的材料 形状 大小有关 当两个完全相同的金属球接触后 电荷量将平均分配 即最后两个球带等量的同种电荷或均不带电 4 元电荷 1 元电荷是最小的电荷量 而不是实物粒子 元电荷无正 负之分 2 虽然质子 电子的电荷量等于元电荷 但不能说质子 电子是元电荷 3 电子的比荷 电子的电荷量e与电子的质量me之比 叫作电子的比荷 谨防易错几组易混概念的比较 试题案例 例2 有两个完全相同的带电绝缘金属小球a b 分别带有电荷量为qa 6 4 10 9c qb 3 2 10 9c 让两个绝缘金属小球接触 在接触过程中 电子如何转移 转移了多少个电子 答案电子由球b转移到球a1 0 1010个 针对训练2 如图所示 a b为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体 起初它们不带电 c是带正电的小球 当其移近导体a后 分开a和b 之后移去c 最终a带上了 1 10 8c的电荷 下列关于电荷转移情况正确的是 a 从a到b转移了6 25 1010个正电荷b 从a到b转移了1 25 1011个正电荷c 从b到a转移了6 25 1010个电子d 从b到a转移了1 25 1011个电子 答案c 要点归纳 1 带电体接触验电器当带电的物体与验电器上面的金属球接触时 有一部分电荷转移到验电器上 与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷 因相互排斥而张开 如图甲 2 带电体靠近验电器当带电体靠近验电器的金属球时 带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷 而金属箔片上会感应出同种电荷 感应起电 两箔片在斥力作用下张开 如图乙 核心要点 验电器的两种应用方式及原理 试题案例 例3 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 解析把带电金属球移近不带电的验电器 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 选项b正确 答案b 针对训练3 如图所示 用起电机使金属球a带上正电荷 并靠近验电器b 则 a 验电器金属箔片不张开 因为球a没有和验电器上的金属球接触b 验电器金属箔片张开 因