(共28张PPT)
1.1 静电现象与电荷守恒
课标阐释
思维脉络
1.知道两种电荷及电荷间的相互作用规律。
2.知道使物体带电的方式及带电的本质。
3.了解元电荷的含义。
4.掌握电荷守恒定律并能解答相关问题。
一、物体起电的原因
1.摩擦起电
(1)定义:通过摩擦使物体带电的过程。
(2)起电过程:在两个不同物体相互摩擦时,两个物体中都有一些电子脱离原子核的束缚而转移到对方。通常情况下,两个不同材料的物体彼此向对方转移的电子数不相等。失去电子的物体就显示出带正电;得到电子的物体就显示出带负电。
(3)本质:摩擦起电并不是摩擦创造电荷,而是物体中的正负电荷重新分配。
(4)电荷量:物体所带电荷的多少,简称电荷或电荷量。电荷量的国际单位是库仑,符号:C。
2.感应起电
(1)定义:利用静电感应使物体带电。
(2)静电感应:一个带电物体靠近一个导体时,导体的电荷分布会发生变化,显示出带电现象。
(3)本质: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导体。
(4)特点:导体靠近带电体的一端带异种电荷,远离的一端带同种电荷。
练一练
(多选)下列关于电现象的叙述中,正确的是( )
A.玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电,橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电
B.摩擦可以起电,是普遍存在的现象,相互摩擦的两个物体总是同时带上等量的异种电荷
C.带电现象的本质是电子的转移,呈中性的物体得到电子就一定带负电,失去电子就一定带正电
D.摩擦起电的过程,是通过摩擦创造了等量的异种电荷的过程
解析:摩擦时,对外层电子束缚能力强的物体会得到电子而带负电,束缚能力弱的物体会失去电子而带正电,若原来的物体是中性的,则摩擦后两物体会带等量异种电荷,故选项B、C正确,选项A错误;电荷是不能被创造或消灭的,选项D错误。
答案:BC
二、电荷守恒
1.电荷守恒定律:电荷既不能被创造,也不能被消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一个部分转移到另一个部分。在转移过程中,电荷的总量不变。
2.元电荷:自然界中最小的电荷单元。元电荷值e=1.6×10-19C。
3.电子的电荷量e跟电子的质量me之比,叫做电子的比荷。电子的质量me=9.1×10-31
kg,因此电子的比荷为
测一测
(多选)下列对元电荷的理解中,正确的是( )
A.元电荷就是电子
B.元电荷就是质子
C.元电荷表示跟电子电荷量数值相等的电荷
D.物体所带电荷量只能是元电荷的整数倍
解析:元电荷是最小的电荷量,与一个电子所带的电荷量数值相等,与一个质子所带的电荷量数值也相等,但并不是电子或质子,故选项A、B均错误,选项C正确;元电荷是最小的电荷量,任何带电体的电荷量都只能是元电荷的整数倍,故选项D正确。
答案:CD
探究一
探究二
当堂检测
三种起电方式的区别和联系
问题导引
我们知道,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电、丝绸带负电。如图所示,用带电物体靠近导体A、B,会在导体两端积累电荷,若将A、B分开,再拿走原来的带电物体,导体A、B也会带电;另外用导体接触带电物体,也会使导体带电。以上的带电方式有什么区别和联系呢?
提示:分别是摩擦起电、感应起电和接触起电,都是电荷的转移。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
比较项
摩擦起电
感应起电
接触起电
产生
条件
两个不同物体摩擦
带电体靠近导体
带电体和导体接触
现象
两物体带上等量异种电荷
导体两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同”
导体上带上与带电体相同电性的电荷
原因
不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子转移
导体中的自由电子受到带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)
电荷之间的相互排斥
举例
摩擦后的毛皮和橡胶棒分别带正电和负电
放于电场中的导体两端带有等量异种电荷
验电器的工作原理
实质
电荷在物体之间和物体内部的转移
探究一
探究二
当堂检测
例题1
(多选)如图所示,A、B是被绝缘支架分别架起的金属导体,并相隔一定距离,其中A带正电,B不带电。则以下说法中正确的是( )
探究一
探究二
当堂检测
A.导体B左端出现负电荷,右端出现正电荷,并且电荷量大小相等
B.若A不动,将B沿图中aa'分开,则两边的电荷量大小可能不等,与如何分有关
C.若A向B逐渐靠近,在B左端和右端的电荷量大小始终相等并且连续变化
D.若A、B接触一下,A、B金属导体所带总电荷量保持不变
探究一
探究二
当堂检测
解析:由于B导体中存在大量自由电子,在带正电的A的作用下,B中部分电子会被A吸引到左端而出现负电荷,右端由于缺少同样数量的电子而出现正电荷,所以选项A正确;根据电荷守恒定律,B中总电荷量仍为零即使沿aa'分开B,只要B与外界没有电荷交换,B的左、右两部分的电荷量总是等量异种,所以选项B错误;A向B逐渐靠近的过程中,B的左右部分异种电荷数量总是同步变化,但不连续变化,这是由于任何带电体的电荷量都不是连续的,只能是元电荷(e=1.60×10-19
C)的整数倍,所以选项C错误;A、B接触后,A上部分正电荷转移到B上,这就发生了接触起电现象,虽然B的净电荷增加,但A、B的总电荷量保持不变,所以选项D正确。
答案:AD
探究一
探究二
当堂检测
题后反思
(1)感应起电实验成功的关键在于先分开两物体(或先断开接地线),然后再移去带电体。
(2)感应起电只适用于导体,绝缘体因其几乎没有自由移动的电子而不会感应起电。
探究一
探究二
当堂检测
变式训练1如图所示,当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体AB时,枕形导体上的电荷移动情况是( )
A.枕形金属导体上的正电荷向B端移动,负电荷不移动
B.枕形金属导体上的电子向A端移动,正电荷不移动
C.枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D.枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
解析:由于同种电荷相斥、异种电荷相吸,故枕形导体上的自由电子向A端移动,而正电荷不移动,故选项B正确。
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
对电荷守恒定律的理解
问题导引
摩擦、接触、感应均能使物体带电,那么自然界里的电荷是不是增加了?带异种电荷的物体接触,电荷会中和,那么是不是自然界里的电荷就消失了?
提示:起电和中和都是物体间电荷的移动,自然界里的电荷总量不变。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
1.“中性”“中和”的本质:
电中性的物体是有电荷存在的,只是代数和为0,对外不显电性;电荷的中和是指电荷的种类、数量达到异种、等量时,正、负电荷代数和为0。
2.“总量”含义:指电荷的代数和。
3.起电过程中电荷变化:不论哪一种起电过程都没有创造电荷,也没有消灭电荷,本质都是电荷发生了转移,也就是说物体所带电荷的重新分配。
探究一
探究二
当堂检测
4.守恒的广泛性:
电荷守恒定律同能量守恒定律一样,是自然界中最基本的规律,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:当一个高能光子与一个原子核相碰时可以产生一个正电子和一个负电子,一对正、负电子可发生“湮灭”,同时产生不带电的光子。在这种情况下,带电粒子总是成对产生或成对“湮灭”,电荷的代数和不变。
探究一
探究二
当堂检测
例题2
有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B,电荷量分别为QA=6.4×10-9
C、QB=-3.2×10-9
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?
解析:当两小球接触时,电荷量少的负电荷先被中和,剩余的正电荷再重新分配。由于两小球相同,剩余正电荷必均分,即接触后两小球电荷量
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QB'的正电,这样,共转移的电子电荷量为
ΔQ=-QB+QB'=(3.2×10-9+1.6×10-9)
C=4.8×10-9
C
探究一
探究二
当堂检测
答案:电子从B球转移到A球,转移的电子数为3.0×1010个
探究一
探究二
当堂检测
变式训练2有三个相同的绝缘金属小球A、B、C,其中A小球带有3×10-3
C的正电荷,B小球带有-2×10-3
C
的负电荷,小球C不带电。先让小球C与小球A接触后分开,再让小球B与小球A接触后分开,最后让小球B与小球C接触后分开,这时三个小球带的电荷量分别为多少?
探究一
探究二
当堂检测
qA=-2.5×10-4
C,qB=6.25×10-4
C,qC=6.25×10-4
C。
答案:-2.5×10-4
C、6.25×10-4
C、6.25×10-4
C
探究一
探究二
当堂检测
1.A、B两物体均不带电,相互摩擦后A带负电荷,电荷量大小为Q,则B的带电情况是( )
A.带正电荷,电荷量大于Q
B.带正电荷,电荷量等于Q
C.带负电荷,电荷量大于Q
D.带负电荷,电荷量等于Q
解析:A、B两物体均不带电,相互摩擦后A带负电荷,电荷量大小为Q,根据电荷守恒定律得B的带电情况是带正电荷,电荷量等于Q,故选项A、C、D错误,选项B正确。
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
2.关于元电荷,正确的说法是( )
A.元电荷就是点电荷
B.1
C电荷量叫元电荷
C.元电荷就是质子
D.元电荷目前被认为是自然界中电荷的最小单元
解析:元电荷是指最小的电荷量,带电体看作点电荷的条件,当一个带电体的形状及大小对它们间相互作用力的影响可忽略时,这个带电体可看作点电荷,是由研究问题的性质决定,与自身大小形状无具体关系,故选项A错误;元电荷是指电子或质子所带的电荷量,数值为e=1.60×10-19
C,故选项B错误;元电荷是指最小的电荷量,不是指质子或者是电子,故选项C错误;元电荷目前被认为是自然界中电荷的最小单元,故选项D正确。
答案:D
探究一
探究二
当堂检测
3.对于一个已经带电的物体,下列说法中正确的是( )
A.物体上一定有多余的电子
B.物体上一定缺少电子
C.物体带的电荷量一定是e=1.6×10-19
C的整数倍
D.物体带的电荷量可以是任意的一个值
解析:带电物体若带正电则物体上缺少电子,若带负电则物体上有多余的电子,选项A、B错误;物体带的电荷量一定等于元电荷或者等于元电荷的整数倍,选项C正确,选项D错误。
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
4.两个完全相同的金属球A和B,A带正电3q,B不带电,将两球接触一下再分开,则B球所带电荷量变为( )
A.-q
B.q
C.1.5q
D.3q
解析:因为两球完全相同,所以接触后电荷量平均分配,它们所带电荷量相等,均为q'=
=1.5q,故只有选项C正确。
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
5.如图所示,有甲、乙、丙三个小球,将它们两两靠近,它们都相互吸引。则下列说法正确的是( )
A.三个小球都带电
B.只有一个小球带电
C.只有一个不带电,另外两个小球带同种电荷
D.只有一个不带电,另外两个小球带异种电荷
探究一
探究二
当堂检测
解析:三个小球两两相互吸引,不可能都带电,因为如果都带电,必有两个小球带同种电荷,相互靠近时必相互排斥;也不可能只有一个带电,因为如果只有一个带电,另外两个不带电的小球靠近时将不会有作用力。所以只能是一个不带电,另外两个小球带异种电荷。
答案:D(共34张PPT)
1.2 探究电荷相互作用规律
课标阐释
思维脉络
1.了解点电荷模型。
2.掌握库仑定律及适用条件,学会运用库仑定律解决问题。
3.通过静电力与万有引力对比,体会自然规律的多样性与统一性。
一、探究影响电荷间相互作用力的因素
实验装置
方法(控
制变量法)
探究电荷间相互作用力与距离的关系
探究电荷间相互作用力与电荷量的关系
实验操作
保持电荷量不变,改变悬点位置,从而改变小球间距r,观察悬线与竖直方向的夹角θ变化情况
保持小球间距不变,改变小球带电荷量q,观察悬线与竖直方向的夹角θ变化情况
实验现象
r变大,θ减小;r变小,θ增大
q变大,θ增大;q变小,θ减小
实验结论
电荷间的相互作用力与带电体间的距离有关,与带电体所带的电荷量有关
练一练
在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中,一同学猜想可能与两电荷的间距和所带电荷量有关。他选用带正电的小球A和B,A球放在可移动的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图所示。
实验时,先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,B球悬线的偏角越大;再保持两球距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大。
实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的 而增大,随其所带电荷量的 而增大。?
此同学在探究中应用的科学方法是 (选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。?
答案:减小 增大 控制变量法
二、电学中第一个定律——库仑定律
1.定量研究电荷间作用力的困难
困难一:电荷间作用力非常小,没有足够精密的测量器具。
困难二:没有电荷量的单位,无法比较电荷的多少。
困难三:对带电体上电荷的分布不清楚,难以确定电荷之间的距离。
2.库仑的探究
实验装
置及
原理
库仑扭秤:弹性扭丝的下端悬挂一根绝缘横杆,杆的一端是一个带电的金属球A,另一端有一个不带电的球B与A所受的重力平衡。当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时,A和C之间的作用力使扭丝扭转,通过比较扭丝扭转的角度可以比较力的大小。
方法(控制
变量法)
q1、q2一定时,探究F与r的关系
r一定时,探究F与q1、q2的关系
思想方法
小量放大思想、电荷均分原理
实验
方案
改变A和C之间的距离,记录每次扭丝扭转的角度
改变A或C的电荷量,记录每次扭丝扭转的角度
实验
结论
力F与距离r的二次方成反比,即F∝
,与q1和q2的乘积成正比,即F∝q1q2,所以F∝
3.库仑定律
(1)内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量q1、q2的乘积成正比,与它们的距离r的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力。
(3)公式:
,其中k叫静电力常量,各量都采用国际单位时,k=9.0×109
N·m2/C2。?
(4)适用条件:①真空中(空气中近似成立);②静止的点电荷。
做一做
(多选)真空中有完全相同的金属小球,所带电荷量分别为-q1和+q2,相距为r时相互作用力为F;今将两球接触后再放回原处,相互作用力为
,则由此可判断电荷量的关系是( )
A.q1∶q2=1∶2 B.q1∶q2=2∶1
C.q1∶q2=3∶1
D.q1∶q2=1∶3
答案:CD
探究一
探究二
当堂检测
对点电荷的理解
问题导引
在力学中,我们知道质点是个理想化模型,对于点电荷,我们又该怎样理解?它与前面的元电荷又有何区别?
提示:元电荷是物体带电的最小单元,点电荷是理想模型。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
一、对点电荷的理解
1.点电荷是物理模型
只有电荷量,没有大小、形状的理想化的模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在。
2.带电体看成点电荷的条件
如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小,就可以忽略形状、大小等次要因素,只保留对问题有关键作用的电荷量,带电体就能看成点电荷。
一个带电体能否看作点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定。
探究一
探究二
当堂检测
3.注意区分点电荷与元电荷
(1)元电荷是最小的电荷量,其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值。
(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状,是带电个体,其电荷量可以很大也可以很小,但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍。
探究一
探究二
当堂检测
例题1
(多选)关于点电荷的说法正确的是( )
A.只有体积很小的带电体才能被看作点电荷
B.当两个带电体的大小及形状对它们的相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看作点电荷
C.电子和质子在任何情况下都可视为点电荷
D.均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷
探究一
探究二
当堂检测
解析:带电体能否被视为点电荷的关键是看带电体的形状和大小对它们之间库仑力的影响情况,若影响可以忽略,则可视为点电荷,否则不能。带电体能否视为点电荷不是看其本身的实际具体大小,电子和质子尽管比较小,但是如果它们的形状对它们之间的库仑力有显著影响时,也不能视为点电荷。对于绝缘球体,由于电荷的不移动性,可以认为电荷集中于球心,故选项B、D正确。
答案:BD
探究一
探究二
当堂检测
题后反思
点电荷概念的理解可以参照质点概念的理解,一个电荷能不能看成点电荷,并不是取决于这个带电体的绝对体积,而是取决于自身的大小和体积对所研究的问题有没有影响。
探究一
探究二
当堂检测
变式训练1(多选)下列说法正确的是( )
A.电子和质子在任何情况下都可视为点电荷
B.均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一般可视为点电荷
C.带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷
D.带电的金属球一定不能视为点电荷
解析:带电体能否视为点电荷,要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多,而不是看物体本身有多大,也不是看它所带的电荷量有多大。
答案:BC
探究一
探究二
当堂检测
库仑定律的理解与应用
问题导引
万有引力定律给出了两个质点相互作用的规律——万有引力与质点间距离的二次方成反比。两点电荷间库仑力的计算,形式与万有引力的计算类似。它与万有引力有何区别?怎么理解库仑定律?
提示:万有引力定律适用于物体间,库仑定律适用于点电荷间。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
一、库仑定律的理解
1.适用条件:适用于真空中的点电荷。
真空中的电荷若不是点电荷,同种电荷时,实际距离会增大,如图(a)所示;异种电荷时,实际距离会减小,如图(b)所示。
探究一
探究二
当堂检测
有人根据公式
,设想当r→0时,得出F→∞的结论。从数学角度看,这是必然的结论,但从物理的角度分析,这一结论是错误的,其原因是,当r→0时,两电荷已失去了点电荷的前提条件,何况实际的电荷都有一定的大小和形状,根本不会出现r=0的情况,也就是说,在r→0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力。
探究一
探究二
当堂检测
3.计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行。即用公式计算库仑力的大小时,不必将电荷q1、q2的正、负号代入公式中,而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小,力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可。
4.式中各量的单位要统一用国际单位,与k=9.0×109
N·m2/C2统一。
5.如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力,可由静电力叠加的原理求出合力。
6.两个点电荷间的库仑力为相互作用力,同样满足牛顿第三定律。
探究一
探究二
当堂检测
二、库仑定律与万有引力定律的比较
比较项
万有引力定律
库仑定律
不同点
只有引力
既有引力又有斥力
天体间表现明显
微观带电粒子间表现明显
都是场力
万有引力场
电场
公式
条件
两质点之间
两点电荷之间
探究一
探究二
当堂检测
例题2
(多选)两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球,其中一个球的电荷量是另一个的5倍,它们间的库仑力大小是F,现将两球接触后再放回原处,它们间的库仑力大小可能为( )
点拨:两个小球可能带同种电荷,也可能带异种电荷。两球接触时电荷量要重新分配。
探究一
探究二
当堂检测
答案:BD
题后反思
对带电体间的相互作用问题,在题中未给出具体电性的情况下,应当考虑带电体带两种电荷的情况,分别进行讨论。
探究一
探究二
当堂检测
变式训练2有三个完全一样的球A、B、C,A球电荷量为7Q,B球电荷量为-Q,C球不带电,将A、B两球固定,然后让C球先跟A球接触,再跟B球接触,最后移去C球,则A、B球间的作用力变为原来的多少?
探究一
探究二
当堂检测
1.关于点电荷,下列说法中正确的是( )
A.体积小的带电体
B.球形带电体
C.带电少的带电体
D.大小和形状对作用力影响可忽略的带电体
解析:点电荷不能理解为体积很小的电荷,也不能理解为电荷量很少的电荷。同一带电体,有时可以作为点电荷,有时则不能,如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时,就不能看成点电荷,而研究它与离它很远的电荷间的作用力时,就可以看成点电荷,因此,一个带电体能否看成点电荷,要视具体情况而定。
答案:D
探究一
探究二
当堂检测
2.关于库仑定律,下面的说法中正确的是( )
A.凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力,就可以使用公式
B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律计算库仑力
C.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等
D.库仑定律中的静电力常量k只是一个比例常数,只有数值,没有单位
探究一
探究二
当堂检测
解析:库仑定律只适用于真空中静止的点电荷间的作用分析,场源电荷与检验电荷至少有一静止才可,故选项A错误;点电荷只是个相对的概念,只有当带电体的线度远比两电荷间的距离小时,才能看作点电荷,即两个带电小球相距很远时能够看作点电荷,而相距很近时就不能看作点电荷,因而库仑定律也不再适用,选项B错误;库仑力是两个点电荷间的相互作用力,是作用力与反作用力的关系,故选项C正确;静电力常量k是一个比例系数,但是既有数值,又有单
位,其单位由
决定,即N·m2/C2,故选项D错误。
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
3.如图所示,两个带电球,大球的电荷量大于小球的电荷量,可以肯定( )
A.两球都带正电
B.两球都带负电
C.大球受到的静电力大于小球受到的静电力
D.两球受到的静电力大小相等
解析:由题图可知,两带电球相互排斥,则说明两球一定带有同种电荷,但不能确定是正电荷,还是负电荷,故选项A、B错误;两带电球间的静电力具有一般力的共性,符合牛顿第三定律,故选项C错误,选项D正确。
答案:D
探究一
探究二
当堂检测
4.(多选)两个相同的金属小球,电荷量之比为1∶7,相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们间的库仑力可能为原来的( )
探究一
探究二
当堂检测
答案:CD
探究一
探究二
当堂检测
5.如图所示,悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个所带电荷量不变的小球A,在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球B。当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上,A处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为θ,若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2,θ分别为30°和45°,则
为多少?
探究一
探究二
当堂检测
解析:对A球受力分析如图所示,由于绳子的拉力和点电荷斥力的合力等于A球的重力,满足关系:
可得F电=mAgtan
θ①
若绳长为L,则A、B球间的距离r=Lsin
θ③
由①②③式联立求解可得
探究一
探究二
当堂检测(共23张PPT)
1.3 静电与生活
课标阐释
思维脉络
1.知道静电的特点及在新技术中的应用。
2.知道静电的危害及控制。
一、雷电与避雷
1.雷电产生的原因:主要是云层的相互摩擦,导致了云层间异种电荷大量聚集。靠近地面的云层中电荷的大量聚集,会使地面因静电感应而引起电荷聚集。
2.雷电的特点:电压、电流很大,放电时间很短,空气受热突然膨胀发出巨大响声,产生的危害很大。
3.避雷针是利用尖端放电的原理避雷的。
二、静电与现代科技
1.利用静电能吸引轻小物体的性质。如:静电复印、激光打印、喷洒农药、净化空气、静电植绒等。
2.利用高压静电产生的电场。如:静电保鲜、静电灭菌、作物种子处理等。
3.利用静电放电产生的臭氧灭菌消毒等。雷电是自然界发生的大规模静电放电现象,可产生大量臭氧,并可以使大气中的氮合成为氨,供给植物营养。
练一练
下面与静电现象无关的是( )
A.磁铁吸引铁钉
B.毛织地毯中夹有不锈钢导电纤维
C.雷电现象
D.电视机工作时,屏表面很容易吸附灰尘
解析:磁铁吸引铁钉是磁现象,其他的均为静电现象,故选A。
答案:A
三、静电的危害与控制
1.静电的危害
静电力的不良后果
静电火花引起的危害
电视机的荧屏表面容易吸附灰尘,使图像的清晰度和亮度下降
医院手术台上,静电火花会引起
麻醉剂爆炸
混纺衣服上常出现不易拍掉的灰尘
煤矿里,静电火花会引起瓦斯爆炸
印刷厂里,纸页之间因静电而粘合,给印刷带来不便
在航天工业里,静电放电会干扰航天器的运行,甚至会造成火箭和卫星的发射失败
制药厂里,因静电吸引尘埃,使药品达不到标准纯度
在石化工业里,因静电放电引起的事故屡见不鲜
2.静电的控制
(1)避免产生静电:如在可能情况下选用不容易产生静电的材料。
(2)避免静电的积累:产生的静电要设法导走,如增加空气湿度、
接地等。
探究一
探究二
当堂检测
尖端放电与静电的应用
问题导引
燃气灶上常常装有电子点火器,接通电子线路后用电池产生高电压,通过高压放电的电火花来点燃气体。图中的点火器的放电电极做成了针尖状。为什么放电电极做成针尖状而不是圆头状?
与此相反,验电器的金属杆上端做成金属球而不做成针尖状,这是为什么?
提示:带电导体的弯曲率越大,积累电荷越多越易高压放电。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
1.尖端放电
由于同种电荷相互排斥,导体上的静电荷总是分布在表面上,一般来说是分布不均匀的,导体尖端的电荷特别密集,所以尖端附近空气中的电场特别强,使得空气中残存的少量离子加速运动。这些高速运动的离子撞击气体分子,使更多的分子电离,这时空气成为导体,于是产生了尖端放电现象。
探究一
探究二
当堂检测
2.避雷针
避雷针是针状金属物,装在建筑物的顶端,用粗导线与埋在地下的金属板相连,以保持与大地的良好接触。当带电云层接近时,大地中的异种电荷被吸引到避雷针的尖端,并由于尖端放电而释放到空气中,与云层中的电荷中和,达到避雷的目的。
探究一
探究二
当堂检测
例题1(多选)下列关于静电的说法中正确的是( )
A.静电植绒是利用异种电荷相吸引而使绒毛吸附在底料上
B.复印机是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上
C.电疗针灸是静电在医学上的应用
D.飞机轮胎用导电橡胶制成,是为了避免静电对飞机造成危害
解析:静电植绒就是让底料和绒毛带上异种电荷,在底料上涂上胶水,通过静电力让绒毛粘在底料上,选项A正确;静电复印也是让碳粉和纸张带异种电荷,使碳粉吸附在纸上经过烘烤形成的,选项B正确;电疗针灸利用的是电流的作用,不是静电的作用,选项C错误;用导电橡胶制飞机轮胎,可以把和空气摩擦产生的电荷通过轮胎导入地下,避免静电对飞机造成危害,选项D正确。
答案:ABD
探究一
探究二
当堂检测
静电除尘的工作原理
问题导引
夏天,雷雨过后,在室外,你会感到空气格外的清新,雨使得空气中的颗粒物含量明显降低,使空气净化。闪电在空气中作用生成部分臭氧,是少量的臭氧使得空气更加新鲜。工厂内烧煤车间高耸的烟囱内又是如何处理,才飘出袅袅青烟呢?
提示:需要把烟经过静电除尘装置,把尘埃和有毒物质除掉。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
高压电源的正极接到金属圆筒上,负极接到悬挂在管心的金属线上,它们之间有很强的电场,而且距管心的金属线越近,电场强度越大。因此,金属线附近的气体分子被强电场电离为电子、负离子和正离子。
静电除尘装置结构图
探究一
探究二
当堂检测
在电场力的作用下,电子和负离子向着金属圆筒正极运动的过程中,附在空气中的尘埃上,使尘埃带上负电,并被吸附到金属圆筒上。尘埃积累到一定程度,在重力作用下落入下面的漏斗中。此装置既可以清洁环境又可回收尘埃中的有用物质。
探究一
探究二
当堂检测
例题2(多选)如图所示是静电除尘的原理示意图,关于静电除尘的原理,下列说法中正确的是( )
A.中间金属丝A与金属管B分别接高压电源的电极
B.金属丝和金属管带电后具有吸引轻小物体的作用
C.烟尘通过该空间时被A、B两个电极的电荷吸引而被吸附,能起到除尘的作用
D.烟筒本身就有除尘作用,没有必要加高压电源
点拨:本题是静电的应用,静电除尘装置、除尘原理应在学习了电场之后才能更加清晰,这里只能应用静电吸引轻小物体的作用来理解。
探究一
探究二
当堂检测
解析:烟筒内的两个金属电极必须接在高压电源上,使两个电极被充电而带上等量异种电荷,而电荷又有吸引轻小物体的作用,所以从下而上的烟尘被吸附在电极上,从上面的排烟口排出的气体就清洁了,从而起到除尘的作用,所以选项A、B、C正确,选项D错误。
答案:ABC
探究一
探究二
当堂检测
1.下列哪些措施是利用了静电( )
A.精密仪器外包有一层金属外壳
B.家用电器如洗衣机接有地线
C.手机一般装有一根天线
D.以上都不是
解析:精密仪器外包有一层金属外壳是为了防止外界静电或其他电信号的干扰;家用电器如洗衣机接有地线是通过地线及时导走静电,保护人身安全;手机一般装有一根天线是为了有效地接收电信号。
答案:D
探究一
探究二
当堂检测
2.下列哪些现象属于静电的防止( )
A.旅客在飞机上不能接打手机
B.在雷雨天气时最好不要接打手机
C.家庭里发现煤气泄漏时,不能在室内立即打电话报警
D.汽车在加油站加油时,司机或乘客不能接打手机
解析:飞机上不能打电话是为了防止干扰地面与飞机上的无线电通信系统,不属于静电的防止,选项A错误。雷雨天不接打电话是为了防止雷击,属于静电的防止,选项B正确。选项C、D里的不能打电话是防止电话接通的瞬间产生电火花引起火灾,不是属于静电的范畴。
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
3.(多选)下列措施中,属防止静电危害的是( )
A.油罐车后有一条拖在地面上的铁链条
B.小汽车上有一根露在外面的小天线
C.在印染厂中保持适当的湿度
D.在地毯中夹杂0.05~0.07
mm的不锈钢丝导电纤维
探究一
探究二
当堂检测
解析:注意静电所能产生的危害及静电的特点,根据静电的特点采取相关措施,以达到防止静电的危害。
油罐车后装一条拖在地面上的铁链条,可以及时导走油罐车上产生(摩擦等原因)的静电荷,避免电荷越积越多,从而产生高压放电,使油罐车起火爆炸,所以选项A正确。在地毯中夹杂不锈钢丝导电纤维,同样是为了导走摩擦产生的静电荷;而保持印染厂空气适当湿度,是为了使静电荷及时散失,避免干扰印染的质量,所以选项C、D正确。而在小汽车外露出一根小天线,是为了接收电磁波(收音机等),如果小天线不露在汽车外,车内处于被金属包围的环境中,良好地被静电屏蔽了,无法收到无线电信号,因此,选项B错误。
答案:ACD
探究一
探究二
当堂检测
4.(多选)下列说法中正确的是( )
A.静电除尘的原理是让灰尘带上电荷,然后在电场力的作用下,奔向并吸附到异性电极上
B.静电复印的原理是让油墨带上电荷,然后在电场力的作用下,奔向并吸附到带异种电荷的白纸上
C.静电喷涂的原理是让油漆带上电荷,然后在电场力的作用下,奔向并吸附到吸引油漆的工件上
D.静电复印中的硒鼓上字迹的像实际是曝光的地方
探究一
探究二
当堂检测
解析:灰尘很容易吸附电子,这时带有负电荷的灰尘在电场力作用下,被吸附到带正电荷的圆筒上;静电喷涂是使油漆带电,在电场力作用下吸附到带异种电荷的预期部位;静电复印曝光时,在光学系统作用下,将原稿图像投射到带静电的硒鼓上,激光扫描到原稿上的空白处,硒鼓上相应部位的静电荷就被消除,留在硒鼓上的静电荷就形成了原稿上的文字或图案。
答案:AC
探究一
探究二
当堂检测
5.在气候干燥的季节,小明脱掉外衣后去拉金属门把手时,感觉被“电击”了一下,他赶紧缩回了手。你知道这是什么原因吗?
答案:小明在干燥的环境中脱掉外衣,由于摩擦产生静电。这时他又去摸金属门把手,人和金属把手间就形成了放电通路,所以会有电击的感觉。(共13张PPT)
本章整合
电荷的相互作用
专题一
专题二
专题三
专题一 电荷守恒定律与库仑定律的结合
1.电荷守恒定律
电荷既不能被创造,也不能被消灭,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。在转移的过程中,电荷的总量不变。
专题一
专题二
专题三
2.库仑定律
(2)方向:在两点电荷连线方向上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(3)适用条件:①真空;②静止的点电荷。
3.由于两定律中均涉及电荷的电荷量,故电荷的电荷量便成了把两定律联系起来的“纽带”,因此正确分析、确定带电体在不同状态下的电荷量,便成了处理两定律综合应用的关键。
专题一
专题二
专题三
专题训练1一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性很好,内部有两个完全一样的弹性金属小球A和B,如图所示,电荷量分别为9Q和-Q。两球从图中位置由静止释放。问两球再次经过图中位置时,A球的瞬时加速度为释放时的几倍?
专题一
专题二
专题三
专题一
专题二
专题三
专题二 静电力与平衡问题的综合应用
1.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。库仑力实质上也是电场力,与重力、弹力一样,它也是一种基本力,注意力学规律的应用及受力分析。
2.明确带电粒子在电场中的平衡问题,实际上属于力学平衡问题,其中涉及电场力而已。
3.求解这类问题时,需应用有关力的平衡知识,在正确的受力分析的基础上,运用平行四边形定则、三角形法则或建立平面直角坐标系,应用共点力作用下物体的平衡条件去解决。
注意:受力分析的正确性及平衡条件如何应用。
专题一
专题二
专题三
专题训练2两个大小相等的小球带有同种电荷(可看作点电荷),质量分别为m1和m2,所带电荷量分别为q1和q2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使线张开,分别与垂线方向成夹角α1和α2,且两球同处一水平线上,如图所示。若α1=α2,则下述结论正确的是( )
A.q1一定等于q2
C.m1一定等于m2
D.必须同时满足q1=q2,m1=m2
专题一
专题二
专题三
解析:因为小球所处的状态是静止的,应该用平衡条件去分析。小球m1受三个力T、F、m1g作用,以水平和竖直方向建立直角坐标系,如图所示。
此时只需分解T。由平衡条件得
专题一
专题二
专题三
因为α1=α2,所以tan
α1=tan
α2,所以m1=m2
可见,只要m1=m2,不管q1、q2如何,α1都等于α2,所以选项C正确。
答案:C
专题一
专题二
专题三
专题三 库仑定律与运动学、牛顿第二定律的综合应用
库仑定律与运动学、牛顿第二定律的综合应用问题,解题的思路与一般动力学问题的思路基本相同:
(1)确定研究对象。
(2)对研究对象进行受力分析和运动分析。
(3)根据牛顿运动定律和能量守恒定律求解。
整体法和隔离法是常用的方法,分析受力时应注意对静电力的分析。
专题一
专题二
专题三
专题训练3质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑绝缘的水平面上,相邻球间的距离均为r,A球所带电荷量qA=+10Q;B球所带电荷量qB=+Q。若在C球上加一个水平向右的恒力F,如图所示,要使三球能始终保持r的间距向右运动,问外力F为多大?C球带电性质是什么?
专题一
专题二
专题三
解析:由于A、B两球都带正电,它们互相排斥,C球必须对A、B都吸引,才能保证系统向右加速运动,故C球带负电荷。
以三球为整体,设系统加速度为a,则F=3ma①
隔离A、B,由牛顿第二定律可知
