【同步推荐】人教版物理课件：选修3-1第1章 第1节　电荷及其守恒定律

(共44张PPT)
第一节　电荷及其守恒定律
课标定位
学习目标：1.经历摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质．
2．理解电荷守恒定律．
3．知道什么是元电荷，知道电荷量的概念及其单位，知道比荷的概念．
重点难点：起电的实质与电荷守恒定律的理解和应用．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
第一节
　电荷及其守恒定律
课前自主学案
课前自主学案
一、电荷
1．物质的电结构
原子由带_____的原子核和带______的电子组成，电子绕原子核高速旋转．原子核的正电荷的数量跟核外电子的负电荷的数量______，所以整个原子对外界较远位置表现为_________．
正电
负电
相等
电中性
金属原子中离原子核较远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做____________，失去电子的原子便成了带正电的离子．
自由电子
2．三种起电方式
(1)摩擦起电：用丝绸摩擦的玻璃棒带________，则丝绸带有______，这是因为玻璃棒上的部分______转移到了丝绸上；用毛皮摩擦过的橡胶棒带_____，毛皮带______，这是因为毛皮上的部分______转移到了橡胶棒上．
正电
负电
电子
负电
正电
电子
(2)感应起电：把带电体移近不带电的导体，可以使靠近带电体的一端带_____电荷，远离的一端带_____电荷，这种现象叫做___________，利用静电感应使物体带电的过程叫做______________．
(3)接触起电：不带电的物体与带电的物体接触后会带上电荷，这种使物体带电的方式叫做___________，两个完全相同的物体接触后，会使电荷量______．
异号
同号
静电感应
感应起电
接触起电
平分
思考感悟
1．感应起电的方式能使绝缘体带电吗？
提示：不能．绝缘体中几乎没有自由电荷．
二、电荷守恒定律
　表述一：电荷既不会______，也不会______，只能从一个物体转移到____________，或者从物体的一部分转移到____________．在转移过程中，电荷的________保持不变．
表述二：一个与外界没有_______交换的系统，电荷的___________保持不变．
创生
消灭
另一个物体
另一部分
总量
电荷
代数和
三、元电荷
1．电荷量：电荷的多少．其国际单位是_______，简称库，用C表示．
2．元电荷：最小的电荷量，即_______所带的电荷量，用e表示，e＝____________C，最早由美国物理学家____________测得．
3．电子的比荷：电子的_________与电子的______之比．
库仑
电子
1.6×10－19
密立根
电荷量
质量
思考感悟
2．有人说电子或质子是元电荷，对吗？质子或电子的比荷相同吗？
提示：元电荷是电量的单位，电子或质子的带电量等于1个元电荷的带电粒子，质子或电子的比荷不同．
核心要点突破
一、三种起电方式的比较
摩擦起电 感应起电 接触起电
产生条件 两不同绝缘体摩擦时 导体靠近带电体时 导体与带电导体接触时
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得失 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离) 电荷之间的相互排斥
实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为(　　)
A．毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上
B．毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上
C．橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上
D．橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上
解析：选A.摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上，中性的物体若缺少了电子带正电，多余了电子就带负电．由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱，在摩擦的过程中毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上，缺少了电子的毛皮带正电．而正电荷是原子核内的质子，不能自由移动，所以A正确．
二、电荷守恒定律的理解
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、数量达到异号、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．
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：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮没、转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，电荷的代数和不变．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上净电荷几乎不存在了，这说明(　　)
A．小球上原有负电荷逐渐消失了
B．在此现象中，电荷不守恒
C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D．该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律
解析：选CD.绝缘小球上电荷量减少是由于电子通过潮湿空气导电转移到外界，只是小球上电荷量减小，但这些电子并没有消失，就小球和整个外界组成的系统而言，电荷总量保持不变，因此C、D选项正确．
课堂互动讲练
电荷间的相互作用
例1
(2011年盐城调研)如图1－1－1所示，挂在绝缘细线下的小轻质通草球，由于电荷的相互作用而靠近或远离，所以(　　)
图1－1－1
A．甲图中两球一定带异种电荷
B．乙图中两球一定带同种电荷
C．甲图中两球至少有一个带电
D．乙图中两球只有一个带电
【精讲精析】　若两物体相互排斥，必定带同种电荷；若两物体相互吸引，二者可能带异种电荷，也可能一个带电荷，另一个不带电荷．当只有一个物体带电时，不带电物体由于受到带电物体电荷的作用，原子内部的异种电荷趋向于靠近带电物体，同种电荷趋向于远离带电物体，这一过程类似于静电感应，因此两物体之间的吸引力大于排斥力，宏观上显示的是吸引力．综上知，B、C选项正确．
【答案】　BC
【规律总结】　两个带异种电荷的物体相互吸引，一个带电体和一个不带电的物体也相互吸引．
变式训练1　
绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b不带电，如图1－1－2所示，现使b球带电，则(　　)
A．a、b之间不发生相互作用
B．b将吸引a，吸在一起不分开
C．b立即把a排斥开
D．b先吸引a，接触后又把a排斥开
图1－1－2
解析：选D.b球带电就能吸引轻质小球a，接触后电荷量重新分配，那么a、b球带同种电荷，然后就要相互排斥．因此本题突出“近旁”，以表达吸引并能接触．
如图1－1－3所示，将带有负电的绝缘棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下列方法中能使两球都带电的是(　　)
A．先把两球分开，再移走棒
B．先移走棒，再把两球分开
C．使棒与甲球瞬时接触，再移走棒
D．先使乙球瞬时接地，再移走棒
感应起电的理解
例2
图1－1－3
【思路点拨】　移近金属球，是感应起电；接触金属球则是接触起电，弄清实质则可解决此类问题．
【精讲精析】　由于静电感应，甲球感应出正电荷，乙球感应出负电荷，把两球分开后，它们带上了等量异种电荷，所以A正确；若先将棒移走，则两球不会有静电感应现象产生，所以不会带上电荷，B错误；使棒与甲球接触，则两球会因接触而带上负电荷，所以C正确；若使乙球瞬时接地，则乙球上感应出的负电荷因受斥力而被导走，再将棒移走，由于甲、乙是接触的，所以甲球上的电荷会重新分布在甲、乙两球上，结果是两球都带上了正电荷，所以D正确．
【答案】　ACD
【规律总结】　对每一种起电方法要理解起电过程，如感应起电是由于外来电荷(电场)的作用使某导体内电荷重新分布，接触起电是由于电荷间作用使两导体间电荷发生转移．
变式训练2　
(2011年广州六校联考)如图1－1－4所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金属箔片．当枕形导体的A端靠近一带正电导体C时(　　)
A．A端金属箔片张开，B端金属箔片闭合
图1－1－4
B．用手触摸枕形导体后，A端金属箔片仍张开，B端金属箔片闭合
C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金属箔片均张开
D．选项A中两对金属箔片分别带异种电荷，选项C中两对金属箔片带同种电荷
解析：选BCD.根据静电感应现象，带正电的导体C放在枕形导体A端附近，在A端出现了负电，在B端出现了正电，这样的带电并不是导体中有新的电荷，只是电荷的重新分布．金属箔片上带电相斥而张开，选项A错误．用手摸枕形导体后，B端不是最远端了，人是导体，这样B端不再有电荷，B端金属箔片闭合，A端金属箔片仍张开，选项B正确．用手触摸导体时，只有A端带负电，将手和C移走后，不再有静电感应，A端所带负电便分布在枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金属箔片均张开，选项C正确．从以上分析看出，选项D正确．
如图1－1－5所示，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则(　　)
A．金属球可能不带电
B．金属球可能带负电
C．金属球可能带正电
D．金属球一定带负电
验电器与静电感应
例3
图1－1－5
【思路点拨】　靠近和接触验电器金属球都可以判断其是否带电，前者发生的是静电感应现象，后者是因为带电体所带的电荷可以转移到验电器上．
【精讲精析】　验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相互排斥，张开角度的大小决定于两金箔带电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔张角减小，选项B正确，同时否定选项C.
如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷．A球上负的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用，由于负电荷离验电器较近而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小，选项A正确，同时否定选项D.
【答案】　AB
【规律总结】　验电器可以判断物体是否带电、带电荷的种类及电荷量的多少．当带电体靠近验电器金属球或接触验电器金属球时，验电器的金属箔都会张开，但要注意区分带电体靠近验电器金属球和接触金属球时，验电器所带电荷的不同．
变式训练3　使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开，如图1－1－6所示表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是(　　)
图1－1－6
解析：选B.验电器原来不带电，由于静电感应，带电金属球与验电器的金属球带异种电荷，验电器的金属球与金属箔片也应带异种电荷，故B正确．
有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带电荷量为QA＝6.4 ×10－9 C，QB＝－3.2×10－9 C，让两个绝缘小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？
【思路点拨】　两完全相同的球接触后，正、负电荷先中和再平分，参与的只是导体中的自由电子．
电荷守恒定律的应用
例4
【答案】　电子由B球转移到A球，共转移了3×1010个电子
【题后反思】　当两个完全相同的金属球接触后，根据对称性，两个球一定带等量的电荷量．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．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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