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1、第一章静电场 1电荷及其守恒定律,1.电荷及相互作用: (1)两种电荷:自然界只有两种电荷: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:同种电荷相互_,异种电荷相互_。,正电荷,负电荷,排斥,吸引,(2)原子呈电中性:原子核内所带的正电荷量与核外电 子的负电荷量_。,相同,3.三种起电方式: 任务驱动1.物体带正电时物体内没有负电荷吗? 2.通过什么方式能使物体带电?,提示: 1.物体带正电时,物体内有电子转移,正电荷多于负电荷。 2.使物体带电的方式有摩擦起电、接触带电和感应起电三种。,4.电荷守恒定律: 任务驱动三种起电方式的本质是什么? 提示:电荷的转移。,电
2、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; 在转移过程中,电荷的总量_。,创生,消灭,保持不变,5.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_。 6.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。,电荷交换,保持不变,电荷量,库仑,(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。,连续变化,(3)比荷:_与_之比。 电子的比荷: =_C/kg。,电荷量,质量,1.761011,主题一起电方式 【问题探究】 探究点1摩擦起电现象
3、 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。,(1)在此情景中,能观察到什么现象?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。,(2)你知道玻璃棒和橡胶棒带电的区别吗? 提示:玻璃棒带正电,橡胶棒带负电。,探究点2感应起电现象 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靠近相互接触的两导体A、B。 保持C不动,用绝缘工具分开A、B。 移走C。,(1)在此情
4、景中,把带正电的物体C移近导体A,金属箔有什么变化? 提示: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)在此情景中,把A和B分开,然后移去C,金属箔又有什么变化? 提示:在带电体C的影响下,分开导体A、B,A仍带负电,B仍带正电。移去带电体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)在此情景中,再让A和B接触,又会看到什么现象? 提示:A、B接触,A、B中等量异种电荷发生“中和”
5、,A、B对外表现为“电中性”,因而A、B两端的金属箔都闭合。,(4)由此情景思考,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: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。,【探究总结】 三种起电方式的比较,【典例示范】 如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球,若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,分导体为A、B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为Q
6、A、QB,则下列结论正确的是(),A.沿虚线d切开,A带负电,B带正电,且QAQB B.只有沿虚线b切开,才有A带正电,B带负电,且QA=QB C.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且QAQB D.沿任意一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,而QA、QB的值与所切的位置有关,【解析】选D。由题意可知,静电感应现象使得A带正 电,B带负电。导体原来不带电,只是在C的电荷的作用 下,导体中的自由电子向B部分移动,使B部分多带了电 子而带负电;A部分少了电子而带正电。根据电荷守恒 可知,A部分转移的电子数目和B部分多余的电子数目是 相同的,但由于电荷之间的作用力与距离有关,距离越 小,作用力越大,因
7、此更多的电子容易转移到最接近C的,位置,导致电子在导体上分布不均匀,从B端到A端,电子分布越来越稀疏,所以从不同位置切开时,QA、QB的值不同。故只有D正确,A、B、C错误。,【探究训练】 1.如图是伏打起电盘示意图,其起电原理是(),A.摩擦起电B.感应起电 C.接触起电D.以上三种方式都不是,【解析】选B。导电平板靠近带电绝缘板并接地时,发生静电感应,使导电平板带上负电荷,故选项B正确。,2.(多选)(2019榆林高二检测)如图所示为科技馆里一个趣味体验项目的简化图,核心装置为一个金属球,在干燥的空气里,体验者双脚站在绝缘凳上,右手按在金属球上,并远离周围其他物体。一条特殊传送带(图中未画
8、出)给金属球不断地输送电荷,过一段时间后,体验者的头发便会四处散开,甚至倒立,十分有趣,在此状态下,下列分析正确的是(),A.若用左手也去摸金属球,会被电击 B.若用左手与旁边的观众握手,会被电击 C.若右手离开金属球,则头发会立刻恢复常态 D.若右手离开金属球而且走下绝缘凳,头发会立刻恢复常态,【解析】选B、D。若用左手也去摸金属球,不会有电流产生,不会被电击,选项A错误;若用左手与旁边的观众握手,会发生放电现象而被电击,选项B正确;若右手离开金属球,电荷不会转移,则头发仍然四处散开,选项C错误;若右手离开金属球而且走下绝缘凳,则电荷将进入大地,人体将不再带电,头发会立刻恢复常态,选项D正确
9、。,主题二电荷守恒定律元电荷 【问题探究】 探究点1电荷守恒定律 情景1: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所示。,情景2:如图乙所示,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。 试结合上述两种情景,讨论下列问题: (1)请根据情景1,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。,(2)请根据情景2思考,为什么不带电的物体也带上了同种电荷?当两个带异种电荷的导体接触时,会发生电荷中和
10、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。,探究点2元电荷 问题1:物体的带电荷量可以是任意的吗?带电荷量可以是410-19 C吗? 答案:物体的带电荷量不是任意的,它只能是1.60 10-19 C的整数倍。由于410-19 C是1.6010-19 C的 2.5倍,所以带电荷量不能是410-19 C。,问题2:电子和质子就是元电荷吗? 答案:元电荷是电荷量的单位,不是物质;电子和质子是实实在在的粒子。,【探究总
11、结】 1.对电荷转移及电荷守恒定律的四点理解: (1)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。 (2)两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是电子。,(3)起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过程。 (4)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.接触起电现象中电荷量的分配: (1)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关。完全相同的导体接触时,电荷量平均分配;形状、大小不同的导体接触时电荷量不能平均分配。无论哪种情况,接触前后电荷总量不变。,(2)完全相同的导体接触时电荷量的分配情况: 若为带电导体和不带电导体接
12、触,则电荷平分。 若两个带电导体带同种电荷,则总电荷平分。 若两个带电导体带异种电荷,则先中和再平分。,3.电荷与元电荷: (1)所有带电体的带电荷量或者等于e,或者是e的整数倍。 (2)质子和电子所带电荷量与元电荷相等,但不能说电子和质子是元电荷。,【典例示范】 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-110-8C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6.251010个正电荷 B.从A到B转移了1.251011个正电荷 C.从B到A转移了6.251010个电子 D.从
13、B到A转移了1.251011个电子,【解题指南】解答本题时应明确以下两点: (1)金属导电机理是其内部有自由移动的电子,而带正电的离子不能自由移动。 (2)带电体的电荷量是元电荷e=1.610-19 C的整数倍。,【解析】选C。由于A、B都是金属导体,可移动的电荷 是自由电子,A带上负电荷的原因,是电子由B移动到A, 其中转移的电子数为n= =6.251010(个)。 这样B失去n个电子,带上110-8 C正电,A得到n个电子, 带上110-8 C负电。故只有C正确。,【探究训练】 1.(多选)关于元电荷,下列说法中正确的是() A.元电荷实质上是指电子和质子本身 B.所有带电体的电荷量一定等
14、于元电荷的整数倍 C.元电荷的值通常取e=1.6010-19 C D.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的,【解析】选B、C、D。所有带电体的电荷量或者等于e,或者是e的整数倍,这就是说,电荷是不能连续变化的物理量,电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的,由以上分析可知选项B、C、D正确。,2.如图所示,通过调节控制电子枪产生的电子束,使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带有-810-12 C的电荷量,求:,(1)金属瓶上收集到多少个电子? (2)实验的时间为多长?,【解析】(1)金属瓶上收集的电子数目为: N= = =5107(个) (2)实验的时间t= s=5 000 s 答案:(1)5107个(2)5 000 s,【课堂小结】,
