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1、1重庆市万州区分水中学高中物理重庆市万州区分水中学高中物理 第一章第一章 第第 1 1 讲讲 电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律教学案教学案 新人教版选修新人教版选修 3-13-1目标定位 1.知道自然界中的两种电荷及其相互作用的性质.2.知道使物体带电的三种方式.3.掌握电荷守恒定律及元电荷的概念一、电荷1. 两种电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引2物体带电的三种方式：即摩擦起电、接触起电、感应起电其实质都是电子的转移(1)摩擦起电：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
2、电子而带负电，失去电子的物体则带正电(2)接触起电：一个带电物体接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电(3)感应起电：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，这种现象叫静电感应现象利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电想一想 对外不显电性的物体内有电荷吗？答案 物体由原子组成，原子由电子和原子核组成，而原子核又由中子和质子组成其中质子带正电，电子带负电，原子所含的电子数和质子数相等，因此对外不显电性的物体内同样存在电荷二、电荷守恒定律1第一种表述电荷既不会创生，
3、也不会消灭，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，电荷的总量保持不变这个结论叫做电荷守恒定律2第二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想一想 两带电小球接触后都没电了，是电荷消失了吗？电荷还守恒吗？答案 没有消失，这是电荷的中和，是指两个带等量异种电荷的物体相互接触时，由于正负电荷间的相互吸引作用，电荷发生转移，最后都达到电中性状态的一个过程. 电荷仍然守恒三、元电荷1电荷量：电荷的多少叫做电荷量，在国际单位制中它的单位是库仑，简称库用符号 C2表示2元电荷：质子、正电子所带的电荷量是科学实验发现的最小电荷量，这个最小的电荷量叫做
4、元电荷3元电荷的值：e1.601019_C.4比荷：电子的电荷量e与其质量me之比，叫做电子的比荷想一想 有人说质子或电子就是元电荷，对吗？质子和电子的比荷相同吗？答案 不是元电荷是最小的带电单位，不是带电粒子，没有电性之说质子、电子的电荷量相同，但质子质量远大于电子，所以电子的比荷大于质子的比荷一、三种起电方式的比较1摩擦起电：当两个物体相互摩擦时，一些束缚不紧的电子会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2感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间相互吸引或排斥，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
5、荷，远离带电体的一端带同号电荷3接触起电：当导体与带电导体接触时，在电荷的相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上，使导体带上与带电体相同性质的电荷4三种起电方式的实质都是自由电子的转移例 1 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的旁边有一绝缘金属球b，开始时a、b都不带电，如图 111 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排斥开答案 B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同种的感应电荷虽然a上的感应电荷等量异号
6、，但因为异种电荷离b更近，所以b对a的电场力为引力当b吸引a使两者接触后，由于接触带电，b、a又带上同种电荷，有斥力作用，因而又把a排斥开，所以 B 项正确3借题发挥 (1)静电感应中，中性导体在两侧同时感应等量异种电荷感应的过程，就是导体内电荷重新分布的过程(2)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二、电荷守恒定律的理解和应用1. 电中性的物体是有电荷存在的，只是电荷量的代数和为零，对外不显电性；电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体达到
7、电中性的过程.2.不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷本质都是电子发生了转移，也就是说起电过程是物体所带电荷的重新分配3导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关，当两个完全相同的金属球接触后，电荷将平均分配，即最后两个球一定带等量的同种电荷若两个球原先带同号电荷，电荷量相加后均分；若两个球原先带异号电荷，则电荷先中和再均分例 2 半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开(1)若A、B两球带同种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？(2)若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？
8、答案 (1)23 (2)21解析 (1)设A、B带同种电荷带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C带电量为qAqCq.1 2C与B球接触后，B、C所带电量为qBqCq.q12q 23 4故A、B带电荷量大小之比为 .qA qB1 2q 3 4q2 3(2)设qAq，qBq.则C与A接触后，A、C带电量为qAqCq.1 2C与B接触后，B、C带电量为qBqCq，1 2qq 21 4故A、B带电荷量大小之比为 .qA qB1 2q 1 4q2 14借题发挥 (1)相同的金属球带同种电荷时，接触时总电荷量平分(2)相同的金属球带异种电荷时，接触时电荷中和后将剩余电荷平分三、验电器和静电计1验电器(或静
9、电计)的金属球、金属杆和下面的两个金属箔片是同一导体图 1122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，物体所带电荷量越多，电荷转移的越多，斥力越大，张开的角度也越大3当带电体靠近验电器的金属球时，金属箔片也可张开因为带电体会使导体棒的上端感应出异种电荷，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箔片张开例 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( )答案 B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
10、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 正确借题发挥 验电器中金属球、金属杆和金箔为一个整体验电器带电后，金箔上也会带电，两金箔相互排斥而张开角度，张角的大小取决于两金箔带电量的大小5对感应起电的理解图 1131如图 113 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，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先把C
11、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上的金属箔片闭合答案 AB解析 虽然A、B起初都不带电，但带正电的导体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端带正电荷，其下部贴有的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷，所以金属箔片都张开，A 正确C只要一直在A、B附近，先把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍带等量异种的感应电荷，此时即使再移走C，A、B所带电荷量也不能变，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
12、电，所以箔片都不会张开，C 错先把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上的感应电荷会完全中和，箔片都不会张开，D 错故选 A、B.电荷守恒定律的理解和应用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QA6.4109 C，QB3.2109 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？答案 电子由B球转移到了A球，转移了 3.01010个电子解析 当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配由于两小球完全相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量QAQBQAQB 2C1.6109 C.6.4 1093.2 1
13、09 2在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带6QB的正电，这样，共转移的电子电荷量为 QBQBQB1.6109(3.2109)C4.8109 C.转移的电子数n3.01010(个)QB e4.8 109 C 1.6 1019 C用验电器检验电荷的原理和方法图 1143如图 114 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验电器金箔不张开，因为球A没有和球B接触B验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了正电荷C验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了负电荷D验电器金箔张开，因为验电器的下部箔片感应出了正电荷答案 D解析 相对于金属球来
14、讲，金属箔片是距离带电体A较远的一端，根据静电感应规律可知，验电器的两金属箔片都带上了正电荷，而同种电荷相斥，所以金属箔片张开，即 D 正确.(时间：60 分钟)wsv题组一 对元电荷的理解1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于元电荷的整数倍C元电荷的值通常取e1.601019 CD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答案 BCD解析 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保护知识产
15、权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务盗版书籍影响我们学习效率甚至会给我们的学习带来隐患小华同学有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个带电质点的电量数字看不清，他只能看清是 6._1018 C，拿去问老师，如果你是老师，你认为该带电质点的电量可能是下列哪一个( )7A6.21018 C B6.41018 CC6.61018 C D6.81018 C答案 B解析 任何带电体的电荷量是元电荷的整数倍，即是 1.61019 C 的整数倍，由计算可知，只有 B 选项是 1.61019 C 的整数倍，故 B 正确题组二 对三种起电方式的理解3关于摩擦起电现象，下列说法正确的是( )A摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷C摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电答案 BD解析 摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不同，因而电子可以在物体间转移，若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电使物体带电并不是创造出电荷4如图 115 用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板
