2015-2016学年《电荷及其守恒定律》导学案

1、 第一章第一章 静电场静电场 在进入冬季后在进入冬季后, ,各地长期晴朗无雨各地长期晴朗无雨, ,多次降温又造成干冷天气多次降温又造成干冷天气, ,不少市民不少市民在工作、生活中经常受到静电的困扰。记者随机采访在工作、生活中经常受到静电的困扰。记者随机采访2020个读者、网友个读者、网友, ,有八有八成人表示今冬已不止一次感受到静电成人表示今冬已不止一次感受到静电: :临睡前脱毛衣、开启汽车门、抓公交车扶手临睡前脱毛衣、开启汽车门、抓公交车扶手似乎似乎“危机四伏危机四伏”。课时课时1.1电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律1.1.知道自然界存在两种电荷知道自然界存在两种电荷, ,并且只存在两种电荷

2、。知道同种电并且只存在两种电荷。知道同种电荷相互排斥荷相互排斥, ,异种电荷相互吸引。异种电荷相互吸引。2.2.经历摩擦起电和感应起电的实验过程经历摩擦起电和感应起电的实验过程, ,了解使物体带电的方法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。能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。3.3.理解电荷守恒定律。理解电荷守恒定律。4.4.知道电荷量的概念及其国际单位。知道电荷量的概念及其国际单位。5.5.关注存在元电荷的事实关注存在元电荷的事实, ,知道元电荷的概念知道元电荷的概念, ,知道电荷量不能连知道电荷量不能连续变化。续变化。1.1.电荷电荷(1)(1)电荷是物

3、质的一种属性电荷是物质的一种属性, ,自然界中有两种电荷自然界中有两种电荷, ,物理学中规定物理学中规定, ,用丝绸摩用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫作擦过的玻璃棒所带的电荷叫作_;_;用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫作作_。(2)(2)电荷之间存在相互作用电荷之间存在相互作用, ,同种电荷相互同种电荷相互_,_,异种电荷相互异种电荷相互_。(3)(3)原子核的原子核的_电荷数量与核外电子的负电荷数量一样多电荷数量与核外电子的负电荷数量一样多, ,所以整个原所以整个原子对外界较远的位置表现为子对外界较远的位置表现为_。(4)(4)电荷的多少叫电荷的多少叫_。在国

4、际单位制中。在国际单位制中, ,它的单位是库仑它的单位是库仑, ,简称库简称库, ,用符号用符号_表示。表示。(5)(5)元电荷元电荷: :科学实验中发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量科学实验中发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量, ,人们把人们把这个最小的电荷量叫作这个最小的电荷量叫作元电荷元电荷, ,一般用一般用e e表示表示, ,通常取通常取e=_e=_。实验还。实验还发现发现, ,所有带电体的电荷量都是一个最小量的所有带电体的电荷量都是一个最小量的_倍倍, ,这就是说电荷量是不能这就是说电荷量是不能连续变化的物理量。连续变化的物理量。正电荷正电荷负电荷负电荷排斥排斥吸引吸引正正电中性

5、电中性电荷量电荷量C C1.601.6010-19C10-19C整数整数2.2.常见的起电方法常见的起电方法(1)(1)摩擦起电摩擦起电: :通过摩擦使物体带电的方法叫摩擦起电。当两个物体相互通过摩擦使物体带电的方法叫摩擦起电。当两个物体相互摩擦的时候摩擦的时候, ,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, ,于是于是原来电中性的物体由于得到多余的电子而带原来电中性的物体由于得到多余的电子而带_电电, ,失去了部分电子的物体失去了部分电子的物体则带则带_电。电。(2)(2)感应起电感应起电: :当一个带电的物体靠近一个导体时当一个带

6、电的物体靠近一个导体时, ,由于电荷间的相互吸引由于电荷间的相互吸引或排斥或排斥, ,导体中的导体中的_便会趋向或远离带电体便会趋向或远离带电体, ,使导体靠近带电体的一使导体靠近带电体的一端带与带电体异号的电荷端带与带电体异号的电荷, ,远离带电体的一端带与带电体同号的电荷。物理学远离带电体的一端带与带电体同号的电荷。物理学中把这种现象叫作中把这种现象叫作_。负负正正自由电荷自由电荷静电感应静电感应3.3.电荷守恒定律电荷守恒定律(1)(1)电荷既不能电荷既不能_,_,也不会也不会_,_,它只能从一个物体转移到另一个物它只能从一个物体转移到另一个物体体, ,或者从物体的一个部分转移到另一个部

7、分或者从物体的一个部分转移到另一个部分, ,在转移的过程中在转移的过程中, ,电荷的保持电荷的保持_不变。不变。(2)(2)近代物理实验发现近代物理实验发现, ,在一定的条件下在一定的条件下, ,带电粒子可以产生和带电粒子可以产生和湮灭湮灭。因。因此此, ,电荷守恒定律现在的表述是一个与外界没有电荷交换的系统电荷守恒定律现在的表述是一个与外界没有电荷交换的系统, ,电荷的电荷的_保持不变。保持不变。创生创生消灭消灭总量总量代数和代数和1.1.原子的基本结构是怎样的原子的基本结构是怎样的? ?它们分别带什么电荷它们分别带什么电荷? ?2.2.三种起电的原因都是什么电荷发生了转移三种起电的原因都是

8、什么电荷发生了转移? ?3.3.物体不带电是不是说明该物体内没电荷物体不带电是不是说明该物体内没电荷? ?4.4.带电体靠近带电体靠近( (没接触没接触) )不带电的验电器时不带电的验电器时, ,验电器箔片就张开了验电器箔片就张开了, ,这是什这是什么原因么原因? ?解答解答: :带正电的原子核和带负电的电子。带正电的原子核和带负电的电子。解答解答: :自由电子自由电子( (负电荷负电荷) )发生了转移。发生了转移。解答解答: :不是不是, ,只是正负电荷一样只是正负电荷一样, ,且均匀分布。且均匀分布。解答解答: :感应起电。感应起电。主题主题1:1:探究电荷探究电荷阅读教材中的相关内容阅读

9、教材中的相关内容, ,回答下列问题。回答下列问题。(1)(1)物质的微观结构是怎样的物质的微观结构是怎样的? ?为什么教材中说整个原子只有对外界为什么教材中说整个原子只有对外界“较远较远”位置才位置才表现为电中性表现为电中性? ?(2)(2)与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电的原因是什么与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电的原因是什么? ?有人说玻璃棒与任何物质摩擦都会有人说玻璃棒与任何物质摩擦都会带正电带正电, ,你认为这种说法对么你认为这种说法对么? ?解答解答:(1):(1)物质是由原子组成的物质是由原子组成的, ,在原子内带正电的质子和不带电的中子构成原子在原子内带正电的质子和不带电的中子构成原子核核,

10、 ,核外有带负电的电子核外有带负电的电子, ,原子核的正电荷数量与电子的负电荷数量相等原子核的正电荷数量与电子的负电荷数量相等, ,但由于但由于原子内正负电荷并不重叠在一起原子内正负电荷并不重叠在一起, ,所以说原子对所以说原子对“较近较近”的位置表现为电中性是的位置表现为电中性是不妥的不妥的, ,只有对只有对“较远较远”的位置的位置, ,整个原子才表现为电中性。整个原子才表现为电中性。(2)(2)由于丝绸内原子对其电子的束缚能力比玻璃内原子对其电子的束缚能力强由于丝绸内原子对其电子的束缚能力比玻璃内原子对其电子的束缚能力强, ,在在丝绸与玻璃棒摩擦的过程中丝绸与玻璃棒摩擦的过程中, ,就会有

11、一些电子从玻璃棒转移到丝绸就会有一些电子从玻璃棒转移到丝绸, ,使玻璃棒因缺使玻璃棒因缺少电子而带正电。由于原子对电荷的束缚能力的强弱是相对的少电子而带正电。由于原子对电荷的束缚能力的强弱是相对的, ,玻璃对电子的束玻璃对电子的束缚能力比丝绸弱缚能力比丝绸弱, ,并不能说明玻璃对电子的束缚能力比任何物质都弱并不能说明玻璃对电子的束缚能力比任何物质都弱, ,因此因此, ,不能不能说玻璃棒与任何物质摩擦之后都会带正电。说玻璃棒与任何物质摩擦之后都会带正电。知识链接知识链接:“:“带电带电”是指物体内部有多余的电子或缺少电子的状态是指物体内部有多余的电子或缺少电子的状态,“,“导电导电”则是则是电子

12、或离子在导体内定向移动的现象。电子或离子在导体内定向移动的现象。解答解答:(1):(1)导体内有可以自由移动的电子导体内有可以自由移动的电子, ,正常的时候均匀地分布在导体内正常的时候均匀地分布在导体内, ,导体各部分不显电性。当带正电的玻璃棒靠近导体各部分不显电性。当带正电的玻璃棒靠近A A端时端时, ,部分自由电子在正电荷部分自由电子在正电荷的吸引下的吸引下, ,向向A A端聚集端聚集, ,使使A A端带负电端带负电, ,箔片张开箔片张开; ;同时同时,B,B端因缺少电子而带正电端因缺少电子而带正电, ,箔片也会张开。移开带电玻璃棒后箔片也会张开。移开带电玻璃棒后, ,导体内正负电荷相互吸

13、引导体内正负电荷相互吸引, ,重新达到平衡重新达到平衡, ,因此两端不再带电因此两端不再带电, ,箔片都闭合。箔片都闭合。(2)(2)先分开先分开A A、B,B,再移开带电玻璃棒再移开带电玻璃棒, ,会发现两端的箔片不再闭合。这是由会发现两端的箔片不再闭合。这是由于分开于分开A A、B B之后之后, ,跑到两端的自由电子不能再回到另一端跑到两端的自由电子不能再回到另一端,A,A、B B导体仍然导体仍然带电带电。主题主题2:2:实验实验感应起电感应起电阅读教材中相关内容阅读教材中相关内容, ,完成完成“感应起电感应起电”实验实验, ,回答下列问题。回答下列问题。(1)(1)当带正电的玻璃棒靠近当

14、带正电的玻璃棒靠近A A端时端时, ,为什么为什么A A、B B两端的箔片都张开了两端的箔片都张开了? ?当当移开带电玻璃棒后移开带电玻璃棒后, ,为什么箔片又都闭合了为什么箔片又都闭合了? ?(2)(2)先分开先分开A A、B,B,再移开带电玻璃棒再移开带电玻璃棒, ,两端的箔片有什么变化两端的箔片有什么变化? ?这又是什这又是什么原因么原因? ?主题主题3:3:电荷守恒定律电荷守恒定律(1)(1)联系摩擦起电、静电感应起电、接触起电实验过程联系摩擦起电、静电感应起电、接触起电实验过程, ,分析三种起分析三种起电方式有什么区别电方式有什么区别, ,物体带电的本质是什么。物体带电的本质是什么。

15、(2)(2)阅读教材中相关内容阅读教材中相关内容, ,写出电荷守恒定律的两种表述形式。写出电荷守恒定律的两种表述形式。(3)(3)电中性物体中有无电荷存在电中性物体中有无电荷存在? ?所谓所谓“电荷的中和电荷的中和”是不是正负电是不是正负电荷一起消失了荷一起消失了? ?对于对于“电荷的总量保持不变电荷的总量保持不变”中的中的“电荷的总量电荷的总量”你是怎你是怎么理解的么理解的? ?解答解答:(1)两个不同的绝缘物体相互摩擦两个不同的绝缘物体相互摩擦,由于不同物质的原子核对核外电由于不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生了电子得失子的束缚力不同而发生了电子得失,两物体分别带上等量异种电荷。

16、不带电两物体分别带上等量异种电荷。不带电导体靠近带电体时导体靠近带电体时,导体中的自由电子受带正导体中的自由电子受带正(负负)电物体吸引电物体吸引(排斥排斥)而靠近而靠近(远远离离)带电物体带电物体,从而使导体两端出现等量异种电荷。不带电导体与带电导体接从而使导体两端出现等量异种电荷。不带电导体与带电导体接触时触时,由于电荷的重新分布由于电荷的重新分布,不带电导体带上与带电导体相同电性的电荷。三不带电导体带上与带电导体相同电性的电荷。三种起电方式均为电荷在物体之间或物体内部的转移种起电方式均为电荷在物体之间或物体内部的转移,并不是创造了电荷。并不是创造了电荷。(2)(2)电荷守恒定律电荷守恒定

17、律: :电荷既不能被创造电荷既不能被创造, ,也不能被消灭也不能被消灭, ,只能从一个物体转移到只能从一个物体转移到另一个物体另一个物体, ,或者从物体的一部分转移到另一部分或者从物体的一部分转移到另一部分, ,在转移的过程中在转移的过程中, ,电荷的电荷的总量保持不变。总量保持不变。另一种表述另一种表述: :一个与外界没有电荷交换的系统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电荷的代数和总是保持不变。变。(3)(3)电中性物体中是有电荷存在的电中性物体中是有电荷存在的, ,只是电荷的代数和为只是电荷的代数和为0;“0;“电荷的中和电荷的中和”是指物体中正负电荷的数量相等是指物

18、体中正负电荷的数量相等, ,这时正负电荷的代数和为这时正负电荷的代数和为0;“0;“电荷的总量电荷的总量”是指电荷的是指电荷的代数和。代数和。主题主题4:4:元电荷元电荷请同学们阅读教材中相关内容请同学们阅读教材中相关内容, ,回答下列问题。回答下列问题。(1)(1)什么叫电荷量什么叫电荷量? ?它的单位是什么它的单位是什么? ?(2)(2)为什么任何带电体所带电荷量都是不连续的为什么任何带电体所带电荷量都是不连续的? ?(3)(3)如何理解元电荷如何理解元电荷? ?什么是比荷什么是比荷? ?电子的比荷是多少电子的比荷是多少? ?1.1.电视机的玻璃光屏表面经常有许多灰尘电视机的玻璃光屏表面经

19、常有许多灰尘, ,这主要是因为这主要是因为( () )。A.A.这是灰尘的自然堆积这是灰尘的自然堆积B.B.玻璃有极强的吸附灰尘的能力玻璃有极强的吸附灰尘的能力C.C.电视机工作时电视机工作时, ,屏表面温度较高而吸附灰尘屏表面温度较高而吸附灰尘D.D.电视机工作时电视机工作时, ,屏表面有静电而吸附灰尘屏表面有静电而吸附灰尘【解析解析】该现象是一种静电现象该现象是一种静电现象, ,即电视机在工作的时候即电视机在工作的时候, ,屏幕表面由于有静电而屏幕表面由于有静电而 吸附灰尘吸附灰尘, ,即即D D选项正确。选项正确。2.2.一带负电金属小球被放在潮湿的空气中一带负电金属小球被放在潮湿的空气

20、中, ,经过一段时间后经过一段时间后, ,发现该小球上带有的发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了。这说明负电荷几乎不存在了。这说明( () )。A.A.小球上原有的负电荷逐渐消失了小球上原有的负电荷逐渐消失了B.B.在此现象中在此现象中, ,电荷不守恒电荷不守恒C.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.D.该现象是由于电子的转移引起的该现象是由于电子的转移引起的, ,仍然遵循电荷守恒定律仍然遵循电荷守恒定律【解析解析】小球上负电荷减少是由于电子通过空气导电而转移到外界小球上负电荷减少是由于电子通过空气导电而转移到外界, ,小

21、球上电荷量小球上电荷量减少减少, ,但是这些电子并没消失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其电荷的总量仍保持不变变, ,仍遵循电荷守恒定律。仍遵循电荷守恒定律。D DCDCD3.3.如图所示如图所示, ,挂在绝缘细线下的轻质金属小球挂在绝缘细线下的轻质金属小球, ,由于电荷的相互作用而靠近或远由于电荷的相互作用而靠近或远离离, ,由此可判断由此可判断( () )。A.A.甲图中两球一定带异种电荷甲图中两球一定带异种电荷B.B.乙图中两球一定带同种电荷乙图中两球一定带同种电荷C.C.甲图中两球至少有一个带电甲图中两球至

22、少有一个带电D.D.乙图中两球至少有一个带电乙图中两球至少有一个带电【解析解析】两球相互吸引的可能有两个两球相互吸引的可能有两个: :一是带异种电荷一是带异种电荷; ;二是一个带电二是一个带电, ,另一另一个被感应带电后吸引个被感应带电后吸引, ,因此因此A A错误错误,C,C正确。两球相斥一定是带同种电荷正确。两球相斥一定是带同种电荷, ,故故B B正正确确,D,D错误。错误。BCBC4.4.下列叙述正确的是下列叙述正确的是( () )。A.A.感应起电是创造电荷的过程感应起电是创造电荷的过程B.B.接触起电是电荷转移的过程接触起电是电荷转移的过程C.C.橡胶棒无论和什么物体摩擦都会带负电橡

23、胶棒无论和什么物体摩擦都会带负电D.D.带等量异号电荷的两个导体接触后带等量异号电荷的两个导体接触后, ,电荷会消失电荷会消失【解析解析】三种起电方式都是电荷的转移过程三种起电方式都是电荷的转移过程, ,故故A A错错,B,B对对; ;摩擦后的物体所带摩擦后的物体所带电荷的电性是由相互摩擦的两种物质对核外电子的束缚能力大小决定的电荷的电性是由相互摩擦的两种物质对核外电子的束缚能力大小决定的, ,若与其若与其他物质相比较他物质相比较, ,橡胶棒对核外电子束缚能力弱橡胶棒对核外电子束缚能力弱, ,则橡胶棒带正电则橡胶棒带正电, ,故故C C错错;D;D项是电项是电中和现象中和现象, ,电荷并没有消

24、失电荷并没有消失, ,只是对外不显电性。只是对外不显电性。B B拓展二拓展二: :对感应起电的理解及带电情况的判断对感应起电的理解及带电情况的判断2.2.如图所示如图所示,A,A、B B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体, ,起初它们不带电起初它们不带电, ,在它们的下部在它们的下部贴有金属验电箔片贴有金属验电箔片,C,C是带正电的小球是带正电的小球, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )。A.A.把把C C移近导体移近导体A A时时,A,A、B B上的金属箔片都张开上的金属箔片都张开B.B.把把C C移近导体移近导体A,A,先把先把A A、B B分开分开, ,然后移去然后移去C,AC,A、B B上的金属箔片仍张开上的金属箔片仍张开C.C.把把C C移近导体移近导体A,A,先把先把C C移走移走, ,再把再把A A、B B分开分开,A,A、B B上的金属箔片仍张开上的金属箔片仍张开D. D. 把把C C移近导体移近导体A,A,先把先把A A、B B分开分开,