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1、物理选修选修3-1 人教版人教版第一章静电场静电场情情 景景 切切 入入电电闪闪雷雷鸣鸣，是是一一种种常常出出现现在在暴暴风风雨雨中中的的自自然然现现象象，它它是是那那样样的的神神秘秘，来来去去匆匆匆匆，稍稍纵纵即即逝逝。它它给给人人们们带带来来甘甘霖霖，同同时时也也给给人人们们带带来来恐恐惧惧。几几千千年年以以来来，人人们们一一直直想想探探究究其其中中的的奥奥秘秘，更更想想将将它它驾驾驭驭于于手手中中。美美国国科科学学家家富富兰兰克克林林就就曾曾冒着生命危险，尝试用风筝去捕捉雷电。冒着生命危险，尝试用风筝去捕捉雷电。雷雷电电是是怎怎样样形形成成的的？物物体体带带电电是是怎怎么么回回事事？电电
2、荷荷有有哪哪些些特特性性？电电荷荷间间的的相互作用遵从什么规律？人类应该怎样利用这些规律？相互作用遵从什么规律？人类应该怎样利用这些规律？这些问题正是本章要探究并做出解答的知识。这些问题正是本章要探究并做出解答的知识。知知 识识 导导 航航本本章章是是高高中中阶阶段段电电学学内内容容的的开开始始，在在整整个个高高中中物物理理知知识识体体系系中中具具有有承承上上(力学力学)启下启下(电磁学电磁学)的重要位置。的重要位置。本本章章知知识识在在结结构构上上可可以以分分为为三三个个单单元元：13节节为为第第一一单单元元，主主要要学学习习电电学学中中两两个个最最基基本本的的定定律律电电荷荷守守恒恒定定律
3、律和和库库仑仑定定律律，学学习习描描述述电电场场力力的的性性质质的的物物理理量量电电场场强强度度；46节节为为第第二二单单元元，学学习习描描述述电电场场能能的的性性质质的的物物理理量量电电势势、电电势势差差，电电势势差差与与电电场场强强度度的的关关系系；78节节为为第第三三单单元元，主主要要学学习习电电场场知知识识的的应应用用电电容容器器、电电容容，带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的加加速速和和偏偏转转，还还简简单单介介绍绍了了静静电现象在生产和生活中的应用。电现象在生产和生活中的应用。学学 法法 指指 导导1要重视对基本概念、基本规律的理解。要重视对基本概念、基本规律的理解。基基本本概概念
4、念多多且且抽抽象象是是这这一一章章的的突突出出特特点点。在在学学习习中中要要重重视视对对物物理理现现象象的的深深入入观观察察和和对对物物理理规规律律的的亲亲身身体体验验，例例如如课课本本的的“说说一一说说”“”“做做一一做做”“”“静静电电感感应应”“”“电电容容器器的的电电容容”等等，经经过过深深入入观观察察和和亲亲身身体体验验后后，物物理理知知识识不不仅仅容容易易领悟而且印象深刻。领悟而且印象深刻。2要重视科学研究方法的学习。要重视科学研究方法的学习。本本章章中中涉涉及及许许多多重重要要的的研研究究方方法法，例例如如理理想想化化物物理理模模型型点点电电荷荷、电电场场线线、等等势势面面等等；
5、比比值值法法定定义义物物理理量量电电场场强强度度、电电势势及及电电容容器器的的电电容容等等概概念念；类类比比方方法法的的运运用用电电场场与与重重力力场场有有许许多多相相似似之之处处，电电场场力力做做功功与与电电势势能能的的变变化化关关系系和和重重力力做做功功与与重重力力势势能能的的变变化化关关系系也也有有相相似似之之处处。这这些些方方法法需需要要认认真真地地体体会和理解，以提高认知的境界。会和理解，以提高认知的境界。3理清本章分析问题的两个角度。理清本章分析问题的两个角度。一一是是电电场场力力的的性性质质从从电电荷荷在在电电场场中中受受力力的的角角度度研研究究，侧侧重重于于利利用用牛牛顿顿运动
6、定律分析处理问题。运动定律分析处理问题。二二是是电电场场能能的的性性质质从从电电场场力力做做功功使使能能量量变变化化的的角角度度研研究究，侧侧重重于于利利用用功能关系、能量守恒分析处理问题。功能关系、能量守恒分析处理问题。1电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律知道自然界中只有两种知道自然界中只有两种电荷，知道荷，知道电荷荷间的相互作用的相互作用规律律知道元知道元电荷的概念，荷的概念，认识各种起各种起电方法及方法及实质理解理解电荷守恒定律的内容荷守恒定律的内容1 1课课前前预预习习2 2课课内内探探究究3 3素素养养提提升升4 4课课堂堂达达标标5 5课课时时作作业业课课 前前 预预 习习1两种电荷
7、两种电荷自然界中只存在两种电荷，即自然界中只存在两种电荷，即_电荷和电荷和_电荷。电荷。(1)正电荷：用丝绸摩擦过的正电荷：用丝绸摩擦过的_所带的电荷叫做正电荷。所带的电荷叫做正电荷。(2)负电荷：用毛皮摩擦过的负电荷：用毛皮摩擦过的_所带的电荷叫做负电荷。所带的电荷叫做负电荷。2相互作用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_。电荷及相互作用电荷及相互作用正正负负玻璃棒玻璃棒橡胶棒橡胶棒排斥排斥吸引吸引正电正电负电负电相等相等电中性电中性1接触起电接触起电指指一一个个带带电电的的金金属属导导体体跟跟另另一一个个_的的金金属属导导体体_后后分开，而使不带电的导体带上电荷
8、的方式分开，而使不带电的导体带上电荷的方式(如图如图)。三种起电方式三种起电方式不带电不带电接触接触2摩擦起电摩擦起电两两个个物物体体相相互互摩摩擦擦时时，一一些些束束缚缚不不紧紧的的_从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体上上，使使得得原原来来呈呈电电中中性性的的物物体体由由于于得得到到_而而带带负负电电，失失去去_的物体带正电。的物体带正电。(如图如图)电子电子电子电子电子电子3感应起电感应起电(1)自自由由电电子子：金金属属中中离离原原子子核核_的的能能脱脱离离原原子子核核的的束束缚缚而而在在金金属中属中_的电子。的电子。(2)静静电电感感应应：当当一一个个带带电电体体靠靠
9、近近导导体体时时，由由于于电电荷荷间间相相互互_或或_，导导体体中中的的自自由由电电荷荷便便会会趋趋向向或或远远离离带带电电体体，使使导导体体靠靠近近带带电电体体的的一端带一端带_电荷，远离带电体的一端带电荷，远离带电体的一端带_电荷的现象。电荷的现象。(3)感应起电：利用感应起电：利用_使金属导体带电的过程使金属导体带电的过程(如图如图)。较远较远自由活动自由活动吸引吸引排斥排斥异种异种同种同种静电感应静电感应表表述述一一：电电荷荷既既不不会会_，也也不不会会_，它它只只能能从从物物体体的的一一部部分分转转移移到到_，或或者者从从一一个个物物体体转转移移到到_。在在转转移的过程中，电荷的总量
10、移的过程中，电荷的总量_。表表述述二二：一一个个与与外外界界没没有有电电荷荷交交换换的的系系统统，电电荷荷的的代代数数和和_。电荷守恒定律电荷守恒定律创生创生消灭消灭另一部分另一部分另一个物体另一个物体保持不变保持不变保持不变保持不变元电荷元电荷库仑库仑C电子电子1.61019密立根密立根质量质量1.761011判一判判一判(1)两个正电荷之间的作用力为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力。两个正电荷之间的作用力为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力。()(2)摩擦起电是创造电荷的过程。摩擦起电是创造电荷的过程。 ()(3)玻璃棒和其他物体摩擦后不一定带正电。玻璃棒和其他物体摩擦后不一定带正电。(
11、)(4)当当一一个个带带电电体体靠靠近近导导体体时时，产产生生静静电电感感应应现现象象，导导体体靠靠近近带带电电体体的的一一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。()(5)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。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。()(6)元电荷就是最小的电荷。元电荷就是最小的电荷。()B 选一选选一选(2018山山东东师师大大附附中中第第三三次次学学分分认认定定)使使带带电电的的金金属属球球靠靠近近不不带带电电的的验验电电器器，验验电电器器的的箔箔片片张张开开。下下列列各各图图表表
12、示示验验电电器器上上感感应应电电荷荷的的分布情况，正确的是分布情况，正确的是()解解析析：把把带带电电金金属属球球移移近近不不带带电电的的验验电电器器，根根据据静静电电感感应应现现象象的的规规律律，若若金金属属球球带带正正电电荷荷，则则将将导导体体上上的的自自由由电电子子吸吸引引上上来来，这这样样验验电电器器的的上上部部将将带带负负电电荷荷，箔箔片片带带正正电电荷荷；若若金金属属球球带带负负电电荷荷，则则将将导导体体上上的的自自由由电电子子排排斥斥到到最最远端，这样验电器的上部将带正电荷，箔片带负电荷。远端，这样验电器的上部将带正电荷，箔片带负电荷。B项正确。项正确。想一想想一想在在干干燥燥的
13、的天天气气里里，用用梳梳子子梳梳头头发发的的时时候候，头头发发会会不不听听指指挥挥，顺顺着着梳梳子子飞飞起起来来(如如图图)，这这时时如如果果将将梳梳子子浸浸入入水水中中片片刻刻再再梳梳，头头发发就就服服贴贴了了。试试解解释释这这一一现现象。象。解解析析：梳梳头头发发时时由由于于摩摩擦擦起起电电，梳梳子子和和头头发发上上产产生生异异种种电电荷荷，又又由由于于异异种种电电荷荷相相互互吸吸引引，使使得得头头发发顺顺着着梳梳子子飞飞了了起起来来。梳梳子子浸浸入入水水中中后后再再梳梳，潮潮湿湿的的梳子能将头发上的静电导走，也就不再出现上面的现象。梳子能将头发上的静电导走，也就不再出现上面的现象。课课
14、内内 探探 究究图图甲甲是是古古老老的的摩摩擦擦起起电电机机，图图乙乙是是感感应应起起电电机机。结结合合图片，思考：图片，思考：(1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷？两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷？(2)感应起电能发生在绝缘体上吗？原因是什么？感应起电能发生在绝缘体上吗？原因是什么？提提示示：(1)两两个个绝绝缘缘体体摩摩擦擦时时，其其中中一一个个物物体体失失去去电电子子，另另一一个个物物体体得得到到电电子子，分分别别带带上上了了正正、负负电电荷荷；(2)感感应应起起电电不会发生在绝缘体上，因为绝缘体中的电子不能自由移动。不会发生在绝缘体上，因为绝缘体中的电子不能自由移动。探究一电荷及
15、起电方式探究一电荷及起电方式11物体带电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。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。2两种电荷两种电荷自自然然界界中中只只存存在在两两种种电电荷荷：正正电电荷荷和和负负电电荷荷，由由美美国国科科学学家家富富兰兰克克林林命命名。名。(1)正电荷正电荷用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷。(2)负电荷负电荷用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷。用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷。(3)电荷间的相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷间的相互作用规律：
16、同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。3三种起电方式的比较三种起电方式的比较方式方式内容内容摩擦起摩擦起电感感应起起电接触起接触起电产生及条件生及条件两不同两不同绝缘体摩擦体摩擦时导体靠近体靠近带电体体时导体与体与带电导体接触体接触时现象象两物体两物体带上等量异上等量异种种电荷荷导体两端出体两端出现等量异等量异种种电荷，且荷，且电性与原性与原带电体体“近异近异远同同”导体上体上带上与上与带电体相体相同同电性的性的电荷荷方式方式内容内容摩擦起摩擦起电感感应起起电接触起接触起电原因原因不同物不同物质的原子核的原子核对核外核外电子的束子的束缚力不同而力不同而发生生电子子得失得失导体中的自由体中的自由电
17、子子受受带正正(负)电物体物体吸引吸引(排斥排斥)而靠近而靠近(远离离)自由自由电荷在荷在带电体与体与导体之体之间发生生转移移举例例摩擦后的毛皮与橡摩擦后的毛皮与橡胶棒分胶棒分别带正正电和和负电放于放于电场中的中的导体体两端两端带有等量异种有等量异种电荷荷验电器的工作原理器的工作原理实质均均为电荷在物体之荷在物体之间或物体内部的或物体内部的转移移特特别别提提醒醒：(1)感感应应起起电电成成功功的的关关键键在在于于先先分分开开两两物物体体(或或先先断断开开接接地地线线)然后再移去带电体。然后再移去带电体。(2)摩摩擦擦起起电电中中对对原原子子核核外外电电子子束束缚缚能能力力差差的的物物体体失失去
18、去电电子子而而带带正正电电，对对原子核外电子束缚能力强的物体得到电子而带负电。原子核外电子束缚能力强的物体得到电子而带负电。C 解解析析：摩摩擦擦起起电电是是因因为为电电子子由由一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体上上，失失去去电电子子的的物物体体因因缺缺少少电电子子而而带带正正电电，得得到到电电子子的的物物体体带带负负电电。毛毛皮皮与与橡橡胶胶棒棒摩摩擦擦，毛毛皮上的电子转移到了橡胶棒上，毛皮带正电，橡胶棒带负电，故选项皮上的电子转移到了橡胶棒上，毛皮带正电，橡胶棒带负电，故选项C正确。正确。对对点点训训练练1(2018北北京京市市朝朝阳阳区区高高二二上上学学期期期期末末)用用绝
19、绝缘缘支支柱柱支支撑撑着着贴贴有有小小金金属属箔箔的的导导体体A和和B，使使它它们们彼彼此此接接触触。起起初初它它们们不不带带电电，贴贴在在它它们们下下部部的的并并列列平平行行双双金金属属箔箔是是闭闭合合的的。现现将将带带正正电电荷荷的的物物体体C移移近近导导体体A，发发现现金金属属箔箔都张开了一定的角度。如图所示，则都张开了一定的角度。如图所示，则()A导体导体B下部的金属箔感应出负电荷下部的金属箔感应出负电荷B导体导体B下部的金属箔感应出正电荷下部的金属箔感应出正电荷C导体导体A和和B下部的金属箔都感应出负电荷下部的金属箔都感应出负电荷D导体导体A感应出正电荷，导体感应出正电荷，导体B感应
20、出等量的负电荷感应出等量的负电荷B 解解析析：感感应应带带电电是是使使物物体体带带电电的的一一种种方方法法，把把带带正正电电荷荷的的物物体体C移移近近导导体体A，靠靠近近的的一一端端A会会感感应应出出异异种种电电荷荷而而带带负负电电，导导体体B的的右右端端要要感感应应出出等等量量的的正正电荷，故选电荷，故选B。某某同同学学两两手手各各拿拿一一带带电电小小球球做做实实验验时时不不小小心心两两小小球球接接触触了了一一下下，结结果果两两小小球球都都没没电电了了！电电荷荷到到哪哪里里去了呢？是否违背了电荷守恒定律？去了呢？是否违背了电荷守恒定律？提示：提示：电荷电荷“中和中和”了，不违背电荷守恒定律。
21、了，不违背电荷守恒定律。探究二电荷守恒定律探究二电荷守恒定律21物体带电的实质：物体带电的实质：使使物物体体带带电电不不是是创创造造了了电电荷荷，使使物物体体不不带带电电也也不不是是消消灭灭了了电电荷荷。物物体体带带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配。电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配。2守恒的广泛性守恒的广泛性电电荷荷守守恒恒定定律律同同能能量量守守恒恒定定律律一一样样，是是自自然然界界中中最最基基本本的的规规律律，任任何何电电现象都不违背电荷守恒定律。现象都不违背电荷守恒定律。物物体体的的起起电电过过程程，其其本本质质都都是是电电子子发发生生了了转转移移
22、，也也就就是是说说物物体体所所带带电电荷荷的重新分配。不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷。的重新分配。不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷。答案：答案：均为均为1.6109C；电子由；电子由B球转移到球转移到A球，转移了球，转移了3.01010个个对对点点训训练练2(多多选选)小小明明同同学学用用自自制制的的验验电电器器进进行行了了一一些些探探究究实实验验。如如图图所所示示，小小明明使使验验电电器器带带了了负负电电荷荷，经经过过一一段段时时间间后后，他他发发现现该该验验电电器器的的金金属属箔箔片片(用用包包装装巧巧克克力力的的锡锡箔箔纸纸制制作作)几几乎乎闭闭合合了了
23、。关关于于此此问问题题，他他跟跟学学习习小小组组讨讨论论后后形成了下列观点，你认为哪些是正确的形成了下列观点，你认为哪些是正确的()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在此现象中，电荷不守恒在此现象中，电荷不守恒CD C小球上小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子子导走了走了D该现象是由于象是由于电子的子的转移引起的，仍然遵循移引起的，仍然遵循电荷守恒定律荷守恒定律解解析析：带带负负电电的的验验电电器器在在潮潮湿湿的的空空气气中中，经经过过一一段段时时间间后后，小小球球上上的的负负电电荷荷(电电子子)被被潮潮湿湿的的空空气气导导走走了
24、了，但但电电荷荷在在转转移移的的过过程程中中仍仍然然守守恒恒，故故C、D正正确。确。素素 养养 提提 升升误区误区1：相互吸引的一定是带异种电荷的物体。：相互吸引的一定是带异种电荷的物体。点点拨拨：除除了了带带异异种种电电荷荷的的物物体体相相互互吸吸引引之之外外，带带电电体体有有吸吸引引轻轻小小物物体体的的特性，这里的特性，这里的“轻小物体轻小物体”可能不带电。可能不带电。误区误区2：两个带电体相互接触后电荷量平分。：两个带电体相互接触后电荷量平分。点点拨拨：并并不不是是所所有有情情况况下下接接触触后后电电荷荷量量都都能能够够进进行行平平分分，电电荷荷量量平平分分只只能在一种情况下满足，那就是
25、两个相互接触的物体必须是两个完全相同的球体。能在一种情况下满足，那就是两个相互接触的物体必须是两个完全相同的球体。误区误区3：通过一定的方法可以使物体带上任意大小的电量。：通过一定的方法可以使物体带上任意大小的电量。点点拨拨：电电荷荷量量不不能能连连续续变变化化，因因为为最最小小的的电电荷荷量量为为1.601019C。质质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷电荷量相等，但不能说它们就是元电荷。子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷电荷量相等，但不能说它们就是元电荷。误区点拨误区点拨解解析析：若若两两个个小小球球相相互互吸吸引引，则则两两个个小小球球带带异异号号电电荷荷，或或者者一一个个小小球球带带电电，一一个个小小球球不不带带电电。由由题题中中图图示示情情况况知知三三个个小小球球中中有有一一个个小小球球带带正正电电，一一个个小球带负电，一个小球不带电，故选项小球带负电，一个小球不带电，故选项D正确。正确。D 课课 堂堂 达达 标标课课 时时 作作 业业
