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1、第一章静电场 1电荷及其守恒定律,一、电荷及起电方式 1.电荷的电性及相互作用: (1)电性:自然界只有_电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带 _,用毛皮摩擦过的橡胶棒带_。 (2)相互作用:同种电荷_,异种电荷_。 2.原子的组成:原子核由带正电的_和不带电的_构成, 核外有带负电的_,通常正、负电荷的电量相同,故整个原 子对外界较远位置表现为_。,两种,正电荷,负电荷,相互排斥,相互吸引,质子,中子,电子,电中性,3.三种起电方式(如图):,摩擦,感应,接触,二、电荷守恒定律、元电荷 1.电荷守恒定律:电荷既不会_,也不会_,它只能从一 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;
2、在转移过程中,电荷的总量_。这个结论叫作电荷 守恒定律。 2.电荷守恒定律现在的表述:一个与外界没有_的系统, 电荷的代数和_。,创生,消灭,保持不变,电荷交换,保持不变,3.元电荷: (1)电荷量:电荷的多少叫作_,在国际单位制中,电荷量 的单位是_,符号是C。 (2)元电荷:最小的电荷量叫作元电荷,所有带电体的电荷量都 是元电荷的整数倍,电荷量是不能_的物理量。 (3)电子的比荷:电子的_与电子的_之比。,电荷量,库仑,连续变化,电荷量,质量,一、判一判 1.两个物体摩擦时,表面粗糙的易失去电子。() 2.一个带电体的电荷量是元电荷的25.5倍。() 3.元电荷没有正负之分。() 4.能发
3、生感应起电的是导体而非绝缘体。(),提示：1.。两个物体摩擦时得失电子的难易程度取决于原子对电子的束缚力大小,与表面的粗糙程度无关。 2.。带电体所带电荷量均为元电荷的整数倍。 3.。元电荷不是带电体,没有电性之说。 4.。感应起电的实质是在带电体的电荷的作用下,导体中的正负电荷发生了分离,使电荷从导体的一部分转移到了另一部分,只有导体中的电子才能自由移动,绝缘体中无自由移动的电荷。所以,导体能发生感应起电,而绝缘体不能。,二、选一选 下列说法正确的是() A.导体内总有电荷,而绝缘体内没有电荷 B.若物体不带电,则物体内没有任何电荷 C.物体中总有电荷,而不带电是因为它所带的正电荷和负电荷的
4、数量相等 D.用丝绸摩擦玻璃棒,只产生正电荷而不产生负电荷,提示：选C。原子是由带正电的原子核和核外带负电的电子构成的,所以物体中总有电荷,导体和绝缘体的区别在于自由电荷的多少,故A错;物体不带电,则物体内正电荷和负电荷的数量相等,呈中性,故B错、C对;摩擦使电子从玻璃棒转移到丝绸上,玻璃棒失去电子带正电,丝绸得到电子带负电,故D错。故正确答案为C。,三、想一想 1.摩擦起电和感应起电有何异同? 提示：(1)摩擦起电和感应起电的实质相同,都是电子的转移。 (2)摩擦起电和感应起电的不同之处在于前者是绝缘体且必须接触,后者是导体且只需靠近。 2.带有等量异种电荷的金属球接触后会发生电荷的中和,此
5、时电荷被消灭了吗? 提示：中和时,系统所带电荷的代数和不变,电荷并没有消失,只是正、负电荷数值相等,对外显电中性。,主题一 三种起电方式 【实验探究】实验1:用丝绸摩擦玻璃棒,用毛皮摩擦橡胶棒,然后用摩擦过的玻璃棒和橡胶棒分别去接触碎纸屑。 请结合上述实验说明观察到什么现象?应怎样解释?,提示：摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑;原因是用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒都带了电,带电体能吸引轻小物体,故摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑。,实验2:如图所示,将带正电荷的球C移近不带电的导体A、B(A、B相互接触)。 进行以下操作步骤,如图所示:,使带电体C(如带正电)靠近相互接触的
6、两导体A、B。 保持C不动,用绝缘工具分开A、B。 移走C。 请结合上述实验,回答以下问题: (1)把带正电的物体C移近导体A,金属箔有什么变化? (2)把A和B分开,然后移去C,金属箔又有什么变化? (3)再让A和B接触,又会看到什么现象? (4)是否只有当带电体与验电器的金属球接触时,金属箔片才会张开?金属箔片张开的原理是什么?,提示：(1)电荷间的作用特点:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。当带正电的物体C移近A、B时,导体A、B中的自由电荷在电荷作用力的影响下运动并重新分布,导体A、B分别带负电和正电,金属箔由闭合变为张开。 (2)在物体C的影响下,分开导体A、B,A仍带负电,B仍带
7、正电。移去物体C,负电荷在A内重新分布,正电荷在B内也重新分布,所以A、B两端的金属箔仍然张开,但张角稍微变小。,(3)A、B接触,A、B中等量异种电荷发生“中和”,A、B对外表现为“电中性”,因而A、B两端的金属箔都闭合。 (4)不是。带电体接触验电器的金属球时,电荷转移到验电器上,是接触带电。当带电体靠近金属球时,金属球一端就会聚集与带电体电性相反的电荷,而金属箔片就会聚集与带电体电性相同的电荷,从而张开,此现象实质上属于静电感应现象。,【知识点睛】三种起电方式的比较,【规律方法】物体带电的实质 (1)物体由中性的原子组成,原子由原子核和核外电子构成,电子带负电,原子核带正电。 (2)由中
8、性原子组成的物体,对外表现为不带电,物体呈电中性。 (3)呈电中性的物体失去电子带正电,得到电子的物体带负电,物体带电的实质是电子的得失。 (4)摩擦起电的实质是电荷在物体间的转移;接触起电的实质是电荷的传递;感应起电的实质则是电荷的重新分布,不是创造了电荷。,【典例1】使带电的金属球靠近不带电的验电器的金属球,验电器的箔片张开。图中可正确表示验电器上感应电荷的分布情况的是(),【解题指南】解答本题时应把握以下两点: (1)验电器的金属球与带电球带异种电荷。 (2)验电器的箔片与带电球带同种电荷。 【解析】选B。由于验电器原来不带电,因此带电的金属球靠近后,验电器的金属球和箔片带异号电荷,A、
9、C两项错误;验电器靠近带电金属球的一端感应出与带电金属球异号的电荷,D项错误。故正确答案为B。,【变式训练】(2014景洪高二检测)如 图所示,原来不带电的金属导体MN,在其 两端下面都悬挂着金属验电箔;若使带负 电的金属球A靠近导体的M端,可能看到的现象是() A.只有M端验电箔张开,且M端带正电 B.只有N端验电箔张开,且N端带正电 C.两端的验电箔都张开,且N端带负电,M端带正电 D.两端的验电箔都张开,且两端都带正电,【解析】选C。使带负电的金属球A靠近原来不带电的金属导体MN的M端时,由于静电感应,M、N两端会出现等量异种电荷,即N端带负电,M端带正电,两端的验电箔都张开,故C对,A
10、、B、D都错。,主题二 电荷守恒定律元电荷 【情境探究】 1.用棉布分别与聚丙烯塑料板和聚乙烯塑料板摩擦,实验结果如图所示。,2.如图甲所示,在真空中,把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近。绝缘导体两端的电荷如图甲所示。,3.如图乙所示,带正电的导体棒接触不带电的验电器时,使验电器带电。 试结合上述情境思考下列问题: (1)结合“情境1”,解释摩擦起电的本质。,提示：相互摩擦的两个物体得失电子的能力不同,易得电子的物体带负电,易失电子的物体带正电,故摩擦起电的本质是电子的转移。用棉布摩擦聚丙烯板时,聚丙烯板上的电子跑到棉布上了,聚丙烯板因失去电子带正电,棉布因得到电子而带负电;用棉布摩擦聚乙烯
11、板时,棉布上的电子跑到聚乙烯板上了,聚乙烯板因得到电子带负电,棉布因失去电子而带正电。,(2)结合“情境2”,解释感应起电的本质。 提示：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,使导体两端带上等量异种电荷,故感应起电的本质是电子的转移,是从物体的一部分转移到另一部分。,(3)结合“情境3”分析:当一个带电体和另一个不带电的物体接触时,不带电的物体也带上了同种电荷,其原因是什么?当两个带异种电荷的导体接触时,会发生电荷的中和现象,中和的电荷是不是消失了? 提示：不带电的物体也带上了同种电荷,其原因是两物体之间发生电荷转移;不是。所谓“中和”是指两个带等量异种电荷的导体相互
12、接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移,最后达到中性状态的一个过程。,(4)结合上述问题,分析三种起电方式的本质说明了什么? 提示：无论是哪种方式起电,都是使电荷在物体之间或物体内部转移,而不是创造了电荷。,【知识点睛】 (1)对电荷守恒定律的理解。 电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。 两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是电子。 起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过程。 电荷的中和现象实质是正、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。,(2)对电荷的中和及净电荷的理解:电荷的中和是正、负电荷相互抵消,使得净电荷减少或为零,但正、
13、负电荷本身依然存在,并不是正、负电荷的消失,正、负电荷都是物质,是不能被消灭,也不能被创生出来的,所以电荷守恒是物质守恒的体现。可见电荷的中和是“净电荷”的减少。我们通常讲一个物体带多少电,实质上指的是带多少净电荷,只是习惯将“净”字省略掉而已。,(3)对元电荷的理解。 科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。质子、 正电子所带的电荷量与它相同,但电性相反。人们把这个最小 的电荷量叫作元电荷,用e表示。我们在计算中可取e=1.6 10-19C。 元电荷只是一个电荷量单位,不是物质,电子、质子是实实在 在的粒子,不是元电荷,虽然它们所带电荷量均为一个元电荷。 元电荷是自然界中最小的电荷量,
14、电荷量是不能连续变化的 物理量,因为任何带电体的电荷量都等于元电荷的整数倍。,【规律方法】完全相同的带电导体球接触时电荷量的分配规律 两个带电量完全相同的导体球相互接触后电荷量平均分配,即: (1)用带电荷量是Q的导体球与不带电的导体球接触后,两小球 均带的电荷量,电性与原带电导体球电性相同。 (2)用带电荷量Q1与带电荷量Q2的导体球接触。 若两球带同种电荷,则每个小球所带的电荷量均为总电荷量 的一半,即Q1=Q2= 电性与两球原来所带电荷的电性 相同;,若两球带异种电荷,接触后先中和等量的异种电荷,剩余电荷 平均分配,即Q1=Q2= 电性与原来较多电荷量的电 性相同。,【典例2】(多选)(
15、2012浙江高考)用 金属箔做成一个不带电的圆环,放在干 燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材 料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上 向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示,对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是(),A.摩擦使笔套带电 B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷 C.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力 D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和 【解题指南】解答本题时可按以下思路分析:,【解析】选A、B、C。笔套与头发摩擦后,它们的原子核束缚电子的本领不同,而使笔套带电,这种起电方式叫摩擦起电,选项A正确;当带电的
16、笔套靠近金属箔圆环时,圆环上部感应出与笔套相异的电荷,下部感应出与笔套相同的电荷,即上、下部电荷量等量异号,选项B正确;圆环被吸引上来,由静止变为运动,力是改变物体运动状态的原因,圆环所受静电力有笔套的引力和斥力,但静电力的合力大于圆环的重力,选项C正确;笔套碰到圆环后,由于笔套是绝缘体,所以其上电荷不能全部中和,选项D错误。,【变式训练】(多选)原来甲、乙、丙三物体都不带电(乙与丙完全相同),今使甲、乙两物体相互摩擦后,乙物体再与丙物体接触,最后得知,甲物体带正电1.610-15C,则关于最后乙、丙两物体的带电情况,下列说法正确的是() A.乙物体一定带有负电荷810-16C B.乙物体可能带有负电荷2.410-15C C.丙物体一定带有正电荷810-16C D.丙物体一定带有负电荷810-16C,【解析】选A、D。甲、乙之间属于摩擦起电,故甲、乙两物体所带电
