1.1 静电的产生及其微观解释 教案

第1章第1节　静电的产生及其微观解释
知识点一、静电的产生
1、两种电荷及作用
（1）自然界只有两种电荷，即正电荷和负电荷。
（2）规定：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷为负电荷。
（3）电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
2、电荷量
（1）定义：电荷的多少，简称电量，常用符号Q或q表示。
（2）单位：国际单位制中是库仑，符号：C。
常用单位及其换算关系：1 C＝106 μC＝109 nC。
（3）元电荷
一个电子所带电量的绝对值，是电荷的最小单元，记作：e＝1.6×10-19C。任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。
3、“中性”与“中和”
（1）中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性。
（2）中和：两个带有等量异种电荷的带电体相接触达到电中性的过程。
4、验电器的构造、原理及用途
（1）构造
（2）原理
金属箔片带同种电荷后，由于同种电荷相互排斥而张开。
（3）应用
①检验物体是否带电；
②估测物体带电的多少。
【典例精析】
例1、（多选）关于元电荷，下列说法中正确的是(　　)
A、元电荷实质上指电子和质子本身
B、所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
C、元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19 C
D、元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
【答案】BCD。
例2、小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的哪一个(　　)
A、6.2×10-19 C 　B、6.4×10-19 C
C、6.6×10-19 C D、6.8×10-19 C
【答案】B。
例3、（多选）如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，c排斥a，b排斥c，d吸引b，则(　　)
A、有两个小球带同种电荷
B、有三个小球带同种电荷
C、c、d小球带同种电荷
D、c、d小球带异种电荷
【答案】BD
例4、有一质量较小的小球A，用绝缘细线悬吊着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们先相互吸引，接触后又互相排斥，则以下判断中正确的是(　　)
A、接触前，A、B一定带异种电荷
B、接触前，A、B可能带异种电荷
C、接触前，A球一定不带任何净电荷
D、接触后，A球一定带负电荷
【答案】B。
知识点二、三种起电方式的理解
1、三种起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电
2、三种起电方式区别
（1）摩擦起电
①产生及条件：通常是两种不同绝缘体摩擦时；
②原因：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得失（两个由不同物质组成的物体相互摩擦时，由于摩擦力做功，一个物体中某些原子的电子获得了能量，挣脱了原子核的束缚，转移到另一个物体上）；
③现象：两物体带上等量异种电荷。
（2）接触起电
①产生及条件：导体与带电体接触
②原因：自由电荷在带电体与导体之间发生转移；
③现象：导体带上与带电体相同电性的电荷。
（3）感应起电
①产生及条件：导体靠近带电体时；
②原因：导体中的自由电子受带正（负）电物体吸引（排斥）而靠近（远离）；
③现象：导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”。
3、三种起电方式的本质
三种起电方式都不是创造了电荷，它们的本质是电荷在物体之间或物体内部的转移，电荷总量保持不变。
4、感应起电的判断方法
（1）当带电体靠近导体时，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，如图甲所示。
（2）导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙所示。
甲　　　　　　乙　　　　　丙
【典例精析】
例5、关于摩擦起电与感应起电，以下说法正确的是(　　)
A、摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生电荷
B、摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移
C、不论摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移
D、以上说法均不正确
【答案】C。
例6、如图所示，不带电的导体B在靠近带正电的导体A后，P端和Q端分别感应出负电荷和正电荷，则以下说法正确的是(　　)
A、若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带负电
B、若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电
C、若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将不带电
D、若用导线将P端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电
【答案】A。
例7、（多选）如图所示，A、B是被绝缘支架分别架起的两金属球，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(　　)
A、导体B将带负电
B、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
C、若A不动，将B沿图中虚线分开，则两边的电荷量大小可能不等
D、只要A与B不接触，B的总电荷量总是为零
【答案】BD。
例8、（多选）如图所示，A、B为相互接触的用绝缘柱支撑的金属导体，在它们的下部贴有金属箔片，起初它们不带电。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后，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开
C、把C靠近A稳定后，先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开
D、把C靠近A稳定后，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。
知识点三、电荷守恒定律的理解及应用
1、电荷守恒定律
（1）电荷既不会被创造，也不会被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。
（2）一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
（3）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。
【典例精析】
例9、如图所示的装置叫做“雅各布天梯”，两个用金属丝弯成的电极A、B分别与起电机的正、负两级相连，金属丝电极上能够聚焦大量的正、负电荷，正、负电荷通过电极间的空气放电，产生明亮的电弧，电弧随着热空气上升，就像以色列的祖先雅各布梦中见到的天梯，在电极放电过程中，下列说法正确的是(　　)
A．电极A得到的电荷数多于电极B失去的电荷数
B．电极A得到的电荷数等于电极B失去的电荷数
C．电极A得到的电荷数少于电极B失去的电荷数
D．条件不足，不能判定电极A、B得失电荷间的数量关系
【答案】B。
例10、（多选）甲、乙、丙三个物体开始都不带电，现在使甲、乙两个物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后得知甲物体带正电1.6×10-15C，丙物体带电8.0×10-16 C。则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是(　　)
A．乙物体一定带有负电荷8.0×10-16 C
B．乙物体可能带有负电荷2.4×10-15 C
C．丙物体一定带有正电荷8.0×10-16 C
D．丙物体一定带有负电荷8.0×10-16 C
【答案】AD。
知识点四、两金属导体接触后电荷量的分配规律
1、两个完全相同的导体
（1）若只有一个导体球带电，则接触后电荷平分；
（2）若两个导体球带同种电荷，则总电荷平分；
（3）若两个导体球带异种电荷，则先中和，剩余电荷再平分。
2、不同的导体
接触后再分开，每个导体上所带电荷量不满足平均分配规律，所带电荷量与导体大小、形状有关。
【典例精析】
例11、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之比为多大？
【答案】（1）2∶3；（2）2∶1。
例12、有A、B、C三个用绝缘柱支撑的相同导体球，A带正电，电荷量为q，B和C不带电。讨论用什么办法能使：
（1）B、C都带等量的正电；
（2）B、C都带负电；
（3）B、C带等量的异种电荷；
（4）B带q正电。
【答案】
（1）B与A接触后，再与C接触；
（2）使A靠近B、C，B、C用导线接地后，断开导线；
（3）用导线将B、C连接，使A靠近B，断开导线；
（4）B与A接触后，再与C接触，此时A带电，B带，让B再次与A接触分开后，B带q。
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