《高二物理人教选修31课件第1章第1节电荷及其守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理人教选修31课件第1章第1节电荷及其守恒定律（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章静电场,教材分析 本章是高中阶段电学内容的开始，在整个高中物理知识体系中具有承上(力学)启下(电磁学)的重要位置本章的核心内容是电场的概念及描述电场特性的物理量，突出体现了电场的两个基本性质：一是电场的力的性质从电荷在电场中受力的角度研究；二是电场的能的性质从电场力做功使能量变化的角度研究,全章综合解说,教材从电荷在电场中受力入手，引入电场强度的概念，明确它是表示电场强弱的物理量然后，通过将静电力做功与路径无关和重力做功与路径无关类比，得出电荷在电场中具有由位置决定的能量电势能在此基础上，同引入电场强度的方法相同(比值定义法)，引入电场的另一种描述，即电势的概念这样，通过几个相关物理概念
2、的讨论，完成对静电场性质的初步认识,本章知识在结构上可以分为三个单元：13节为第一单元，主要学习电学中两个最基本的定律电荷守恒定律和库仑定律，学习描述电场力的性质的物理量电场强度；46节为第二单元，学习描述电场能的性质的物理量电势、电势差，电势差与电场强度的关系；78节为第三单元，主要学习电场知识的应用电容器、电容，带电粒子在电场中的加速运动和偏转所做的类平抛运动，还要了解静电现象在生产和生活中的应用,重点难点 本章重点：电荷守恒定律、库仑定律两个基本定律及电场强度、电势和电势能、电容等基本概念的掌握 本章难点：电场的概念及其特性的描述、带电粒子在电场中的综合运动分析及应用,本章内容总体来说比
3、较抽象，概念、规律、方法多，学习时要注意以下几点： 1要重视对基本概念、基本规律的理解 理解概念是掌握概念的前提，对比较抽象的概念，要注意理解它们的内涵和外延，要理解这些概念的相互关系，并且要适时地与力学中学生熟悉的概念比较，通过做适量的练习题，可以很好地理解、掌握这些抽象概念，这是学好本章知识的基础和关键即便是立意比较新颖、能力要求也比较高的试题也是以这些基本概念、基本规律为基础的,学习方法指导,2要重视科学研究方法的学习 本章用到的科学研究方法比较多，研究方法主要有理想化模型法、比值定义法、类比法、合成分解法等，要在学习和做练习题时注意体会这些方法的具体运用场合本章内容是力学知识的迁移、巩
4、固和拓展，力学中的基本规律和方法同样适用于在电场中运动的粒子，如带电粒子在电场中的运动，可以与力学中的匀变速直线运动、平抛运动类比，加深对这些运动规律的理解,3理清本章分析问题的两个角度 (1)力的角度：侧重于利用牛顿运动定律分析处理问题 (2)能的角度：侧重于利用功能关系、能量守恒分析处理问题,第1节电荷及其守恒定律,1知道自然界中存在两种电荷且电荷间存在相互作用 2了解使物体带电的三种方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质 3掌握电荷守恒定律，会运用该定律解决实际问题,要点一电荷及原子结构 1两种电荷 (1)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称
5、为正电荷 负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷称为负电荷 (2)相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引,2物质的电结构 原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核高速旋转原子核正电荷的数量跟核外电子负电荷的数量相等，所以整个原子对外界较远位置表现为电中性 金属原子中离原子核较远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做自由电子，失去电子的原子便成了带正电的离子,3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 当物体内的正电荷数量多于负电荷数量时，物体带正电，反之，带负电正电荷数量与负电荷数量相等时，物体不带电,有的同学误认
6、为相互吸引的两物体一定带异种电荷 辨析：除了带异种电荷的物体相互吸引之外，带电体有吸引轻小物体的性质，这里的“轻小物体”可以不带电,要点二起电的三种方式 1摩擦起电 (1)摩擦起电的过程 由于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玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒容易失去电子而带正电；硬橡胶棒与毛皮摩擦时，硬橡胶棒容易得到电子而带负电,(2)摩擦起电的本质 摩擦起电时，电荷并没有凭空产生，其本质是发生了电子的转移，所以两个相互摩擦的物体一定是同时带上性质不同的电荷，且电荷量相等,2感应起电 (1)静电
7、感应：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的现象 (2)感应起电：利用静电感应使导体带电的过程,若先移走C，再分开A、B，则A、B原来在C的作用下感应出的异种电荷会立即中和，A、B分开后不带电,感应起电的判断方法 (1)当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷 (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物体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷,3接触起电 (1)定义：一个物体带电时，电
8、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，这种带电方式称为接触起电 (2)本质：接触起电的本质是电荷的转移,接触起电过程中电子转移的规律 (1)带正电荷的物体与带负电荷的物体接触，电子由带负电荷的物体转移到带正电荷的物体上 (2)带正电荷的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电荷的物体上 (3)带负电荷的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电荷的物体转移到中性物体上,5三种起电方式的区别 三种起电方式的本质都是电荷的转移它们的主要区别是： (1)接触起电是用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体，使电荷从带电物体转移一部分到不带电的物体上
9、，带电总量不变 (2)摩擦起电是两个不同的物体相互摩擦，其中一个物体失去电子而带正电，另一个物体获得电子而带负电，带电总量为零(代数和为零),(3)感应起电是将一个导体接近(但不接触)另一个带电体，使导体靠近带电体的一端带上与带电体相异的电荷，而另一端带上与带电体相同的电荷，是导体中的自由电荷在带电体电荷的作用下发生定向移动，使电荷重新分布,验证物体是否带电的两种方法 (1)将物体靠近轻小物体(例如纸片、头发)，若能吸引轻小物体则带电，否则不带电 (2)将待检验物体靠近或接触验电器的金属球，若金属箔片张开则带电，否则不带电,要点三电荷守恒定律 1内容 电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物
10、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，电荷的代数和保持不变,3对电荷守恒定律的理解 (1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律 (2)两种典型的摩擦起电现象：一是用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；二是用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电玻璃棒和橡胶棒上带的电都不是凭空产生的，而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象，符合电荷守恒定律，可以推断：与玻璃棒摩擦过的丝绸要带负电，与橡胶棒摩擦过的毛皮要带正电,(3)带等量异种电荷的两金属球相接触，发生电
11、荷中和，两球都不再带电，这个过程中两球所带电荷的总量并没有变(为零)，电荷也是守恒的 (4)电荷守恒定律的广泛性：任何电现象都不违背电荷守恒定律，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮没、转化为光子在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，电荷的代数和不变,有的同学误认为“中性”、“中和”的意义相同 辨析：电中性的物体是有正、负电荷存在的，只是正、负电荷量的代数和为零，对外不显电性；电荷的中和是指等量异种电荷相互抵消而不带电的过程，使得净电荷减少或为零，但正、负电荷本身依然存在，并不是正、负电荷的消失,物体
12、带的电荷量是不能连续变化的物理量，只能是元电荷的整数倍,有的同学误认为元电荷就是带电荷量足够小的带电体 辨析：元电荷是一个抽象的概念，不是指某一个带电体，它是指一个特定的电荷量另外任何带电体所带电荷量都是1.61019 C的整数倍,绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示，现使b带电，则() Ab将吸引a，吸住后不放开 Bb先吸引a，接触后又把a排斥开 Ca、b之间不发生相互作用 Db立即把a排斥开,【解析】b球带电后，使a产生静电感应，感应的结果是a靠近b的一侧出现与b异种的感应电荷，远离b的一侧出现与b同种的感应电荷虽
13、然a上的感应电荷等量异号，但因为异种电荷离b更近，所以b对a的静电力表现为引力当b吸引a使两者接触后，由于接触带电，b、a便带同种电荷，有斥力作用，因而又把a排斥开，所以B正确 【答案】B,【方法总结】 在处理带电物体间发生相互作用时，需特别注意带电物体具有吸引不带电的轻小物体的特性，所以当两物体相互吸引时，其可能情况是一个带电，另一个不带电，也可能是两物体带异种电荷当物体接触后，它们可能带同种电荷产生斥力不少同学注意到了第二种情况，漏掉了第一种情况,(2014枣庄一模)现有丝绸、玻璃、塑料薄膜三种材料，通过实验发现，当被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近被丝绸摩擦过的塑料薄膜时，两者相互吸引据此排出三种
14、材料的顺序，使前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电，这个顺序是() A丝绸、玻璃、塑料薄膜 B塑料薄膜、玻璃、丝绸 C塑料薄膜、丝绸、玻璃 D丝绸、塑料薄膜、玻璃,变式训练 1-1,解析：根据电荷守恒定律可知，被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，丝绸带负电，则丝绸得到电子的能力比玻璃棒大，玻璃棒吸引塑料薄膜，表明塑料薄膜带负电，即塑料薄膜得到电子的能力比丝绸大，三种得到电子的能力由大到小排列为：塑料薄膜、丝绸、玻璃棒，前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电，故C选项正确 答案：C,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
15、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
16、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)若先移走C，再把A、B分开，则在移走C后，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，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，箔片都不会张开，D错 【答案】AB,【方法总结】 感应起电的实质是与带电体靠近的导体中的自由电子的转移分析时注意以下几点： (1)明确带电体与感应起电的导体； (2)弄清楚导体靠近带电体的一端和远离带电体的另一端，近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷； (3)注意拿走物体的顺序，若保持带电体不动，先分开导体的靠近端和远离端，再移走带电体，则靠近端带异种电荷，远离端带同种电荷若先移走带电体，则导体上的电荷会立即中和，不再带电,如图所示是一个带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则() A金属球A可能不带电 B金属球A一定带正电 C金属球A可能带负电 D金属球A一定带负电,变式
