教科版 选修3-1第一章 静电场 电荷 电荷守恒定律课件52张PPT

第一章 静电场
1.1 电荷 电荷守恒定律
*
1.知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念以及什么是元电荷.
2.知道使物体带电的三种方式，了解起电的本质.
3.知道电荷守恒定律并会利用其解决简单问题.（重点）
4.利用验电器和电荷间相互作用的规律解决简单问题.
一、电荷
1 电荷概念：电荷是物质的一种性质（接近于是一种能量形式）
2 自然界中有两种电荷（富兰克林命名）
（1）正电荷：
丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷
（2）负电荷：
毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
+
_
用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒都可以吸引碎纸屑，物体有了这种能吸引轻小物体的性质（原因：感应起电——异种电荷相互吸引），就说它带了电荷，简称带了电。
解析P1、创新P1
满足牛顿第三定律
被毛皮摩擦过的橡胶棒
与被丝绸摩擦过的玻璃棒带的电一样吗？
1. 将丝绸摩擦过的两根玻璃棒相互靠近时，会发生什么 现象？
2. 将毛皮摩擦过的两根橡胶棒相互靠近时，会发生什么现象？
3. 将丝绸摩擦过的玻璃棒与毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近时，会发生什么现象？
课本P2
3、什么是电中和？
想
一
想
4、通常情况下物体为什么不带电？
为什么摩擦过的玻璃棒或橡胶棒所带的电与雷雨云带的电会相差这么大？
想
一
想
回答：
一根摩擦过的玻璃棒或橡胶棒所带的电荷，大约只有10-7 库仑，一片雷雨云带电的电荷，大约有几十库仑。
电荷的多少用电荷量来表示。
二、电荷量
1、符号：Q
2、国际单位： 库仑 简称库 用 C 表示
3、书写表示：正电荷用正数表示 （ 举例： C )

负电荷用负数表示 （ 举例： C )
4、1C的单位很大，常用的电荷量单位还有微库（ uC ）和纳库 （ nC）
1uC = 10-6 C 1nC = 10-9C 1C =1 06uC = 109nC
一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？
补充：1库仑（C）=1000毫库（mC）=1000000微库（μC）=1012皮库（pC）
如何使物体带电？
1897年，英国科学家汤姆生（1856-1940）发现了比原子小得多的带负电的粒子——电子，揭开了原子具有结构的秘密。
在通常情况下，原子核所带正电荷数与核外所有电子总共带的负电荷数相等，整个原子呈中性，也就是原子对外不显带电的性质。
三、物体带电的三种方式
1、摩擦起电--用摩擦的方法是物体带电的现象

解析P1课本P3
*
演示实验1：用塑料梳子（塑料尺子），在头发上摩擦几下，离开头发，再逐渐靠近头发，发现头发被吸引起来.（生活经验）
*
演示实验2：用丝绸摩擦玻璃棒，然后把玻璃棒移到碎纸屑上，发现碎纸屑被吸引到玻璃棒上.用毛皮摩擦橡胶棒同理.
*
摩擦起电的解释
原子由原子核
和核外电子构成
核外电子带负电荷
质子和中子构成原子核,质子带正电荷
中子不带电荷
思考：原本就带电的物体为什么不能直接吸引轻小物体呢？而必须经过适当的摩擦才行呢？
物质本身就是由大量带电的微粒构成的！
水由大量水分子构成
有的物质直接由原子构成
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-
-
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+
三维图
+
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-
-
原子核位于原子的中心，带负电的电子在原子核的束缚下在核外空间里绕着核旋转.一般情况下，原子内的电子总数等于原子核内的质子总数，因而通常物体或者物体的一部分都不显电性.
*
当两个物体相互摩擦时，不同物体束缚电子的本领不同，一些束缚得不紧的电子容易从一个物体转移到另一个物体上，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，而且两者的电荷量必然等值异号.这就是“摩擦起电”的原因.
三、物体带电的三种方式
1、摩擦起电--用摩擦的方法是物体带电的现象
为什么摩擦后物体会带电呢？
用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒经过摩擦之后就会失去电子，从而带上正电，而丝绸得到玻璃棒的电子带负电；
用毛皮去摩擦橡胶棒，橡胶棒经过摩擦会得到电子，从而带负电，而毛皮失去了电子带正电 。
因为丝绸和玻璃棒相比，丝绸对电子的束缚能力较强；毛皮和橡胶棒相比，橡胶棒对电子的束缚能力较强一些
摩擦起电的原因：在摩擦起电的过程中，一些被原子核束缚得不紧的电子转移到另一个物体上，于是失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。
摩擦起电的解释
微观实质：
电子从一个物体转移到另一个物体上，得到电子带负电，失去电子带正电.使正、负电荷分开
电子发生了移动
注意：摩擦起电并不是创造了电，而只是将电子由一个物体转移到另一个物体，使物体对外显示带电。
所有起电过程，实际上都是使物体中正负电荷分开的过程
B
带正电
带负电
小物体只能不带电
【例1】某轻小物体能够被用丝绸摩擦过的的玻璃棒吸引，也能被用毛皮摩擦过的橡胶棒吸引。那么该轻小物体的带电情况是： （ 　　）
A．带正电　　
B．不带电
C．带负电
D．都有可能
【例2】摩擦起电和感应起电都能使物体带电，关于这两种带电过程，下列说法正确的（ ）
A．摩擦起电和感应起电都是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程
B．摩擦起电和感应起电都是电荷从物体的一部分转移到物体的另一部
分的过程
C．摩擦起电是电荷从相互摩擦的一个物体转移到另一个物体的过程
D．感应起电是电荷在两个不接触的物体间的转移过程
C
2、接触起电
接触起电的实质是电荷的转移.电荷总量不变.
接触后再分开
+Q
+Q
　Ｑ
　Ｑ
接触后再分开
+Q
-3Q
-Q
-Q
接触起电电荷分配原则：
（1）两个导体带异种电荷时：先中和后平均分配；
（2）两个导体带同种电荷时：将原来所带电量的总和平均分配.
中和: 电荷的中和是正负电荷相互抵消，使得净电荷减少或为零，但正负电荷本身依然存在，并不是正、负电荷的消失.
带电绝缘金属小球是指一个金属小球，这个金属小球不会与外界发生电子转移，但会发生电荷转移。通常是一个金属球加上绝缘底座形成的。在高中物理静电力实验中会用到。
【例3】　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？
3、感应起电
（2）感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．
规律：近端感应异种电荷，
远端感应同种电荷
（1）静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静电感应．
把电荷移近不带电的导体，使导体带电的现象。
感应起电分析
导体
课本P4活动
金属内有自由移动的电子
自由电子
正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动。
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＋
感应起电：
近异
远同
感应起电
电荷从物体的一部分转移到另一部分，
规律： 近端感应异种电荷，
远端感应同种电荷
*
感应起电
+
+
A
B
请问：
如先移开带电球，再分开AB，A、B还能带电吗？
AB重新接触后，导体不带电了，说明A、B分开后带等量异种电荷. 重新接触后等量异种电荷发生中和.
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–
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回答：
A、B上感应出的异种电荷会立即中和，不会使A、B带电.
感应起电
1.静电感应
当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互吸引或排斥，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，远离的一端带同号电荷，这种现象叫做静电感应.
2.感应起电
利用静电感应使物体带电的过程，叫做感应起电．
3.感应起电的实质是电荷的转移，电荷总量不变。
三种起电方式
(1)摩擦起电：正负电荷的分开和转移
(2)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分
(3)接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体
无论是哪种起电方式，其本质都是将正、负电荷分开，使电荷发生转移，并不是创造电荷。
验电器
两金属箔片因带同种电荷相互排斥而张开。
工作原理：
是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时，金属箔片才开始张开？解释下面将要看到的现象。
验电器1.swf
验电器2.swf
*
验电器 静电计
导体棒
金属箔
金属外壳
指针
刻度
验电器和静电计(指针式验电器)
是否只有当带电体与导体棒的上端直接触时金属箔片才开始张开？
验电器的主要作用有：
（1）检验导体是否带电。
（2）检验导体所带电性。
验电器与静电计在作用上的不同
静电计也称作指针式验电器，这说明它完全具备验电器的各种作用。由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用。
静电计还可定量测量两导体间的电压。
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注意观察：带电体与验电器上端直接接触前后…
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如果指针偏转角度变大，说明验电器上原来带什么电荷？
如果验电器上原来带的是负电，玻璃棒靠近后会出现怎样的现象？
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静电感应
验电器原来带有一定量的电荷
AB
夹角变小
若A球不带电
同理可判断金属球可能带负电
四、电荷守恒定律
电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移过程中，电荷的总量保持不变。
?物理学的基本定律之一??。它指出，对于一个孤立系统，不论发生什么变化?，其中所有电荷的代数和永远保持不变。电荷守恒定律表明，如果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定有等量的电荷进入或离开该区域；如果在一个物理过程中产生或消失了某种符号的电荷，那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失。
因此，电荷守恒定律又可表示为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的。
1、起电的本质：
无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷.
电荷守恒定律：
分析三种起电问题的方法
1.对于摩擦起电问题应明确原子核中质子不能脱离原子核而移动，即相互摩擦的两个物体中转移的不可能是正电荷，转移的只是负电荷即电子。原来不带电的两个物体摩擦后一个带了正电，一个带了负电，则带正电荷的物体一定失去了电子，带负电荷的物体一定得到了电子.
2.接触起电过程中电子转移的规律：
（1）带正电荷的物体与带负电荷的物体接触，电子由带负电荷的物体转移到带正电荷的物体上.
（2）带正电荷的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电荷的物体上.
（3）带负电荷的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电荷物体转移到中性物体上.
3.感应起电判断方法：
（1）带电体靠近导体时，导体上靠近带电体的一端与带电体带异种电荷，远离带电体的一端与带电体带同种电荷.
（2）凡遇到接地问题时，该导体与地球组成一个导体，则该导体为近端，与带电体带异种电荷，地球为远端，与带电体带同种电荷.
五、元电荷 带电体所带电量的最小值 （ P4小资料 ）
1. 电荷量（电荷的多少）
单位： 库仑（SI制），简称库，符号C
2. 科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量（质子、正电子所带电荷量与它相同，但符号相反）. 最小的电荷量叫元电荷.
3. 元电荷 e = 1.60×10 -19C
4. 电子的比荷（荷质比）
( m≈9.109×10-31kg)
带电体的电荷量是e的整数倍，电荷量是不能连续变化的. q=ne (n∈Z)
最早由密立根测定
C/kg
5.电子和质子的电荷量 = 元电荷，只是电性不同
密立根实验
密立根的测得带电油滴的电荷量（绝对值）如下：
6.568×10?19 C
8.204×10?19 C
11.50×10?19 C
13.13×10?19 C
16.48×10?19 C
?
根据这些数据，油滴所带的电荷是某一个值的整数倍.(最大公约数)
公认值:e =1.60217733×10-19 C
比较电荷带电量的多少，要比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多．尽管电荷量有正负值（正号一般省略），要知道这里的“＋”、“－”号不表示电荷量的大小，只代表电荷的性质（种类）．
课堂小结
1、使一个物体带电的方式有三种，它们是 、 和 ，在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，只是从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分移到另一部分，而且电荷的总量不变，这个结论也被称之为 定律。
2、将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数 （ ）
　　A．增加 B．减少
C．不变 D．先增加后减少
3、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量为______ ；一个电子的电量为_____ ，一个质子的电量为______ ；任何带电粒子，所带电量或者等于电子或质子的电量，或者是它们电量的______．最早测出元电荷的数值的是美国物理学家 ，这位科学家还测出了电子电量和质量的比值，叫做电子的 。
4、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是：
　A、把质子或电子叫元电荷．
　B、1.60×10-19C的电量叫元电荷．
　C、电子带有最小的负电荷，其电量
的绝对值叫元电荷．
　D、质子带有最小的正电荷，其电量
的绝对值叫元电荷．
√
√
√
5、把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是 （ ）
　A．带有等量异种电荷
B．带有等量同种电荷
C．带有不等量异种电荷
D．一个带电，另一个不带电
√
√
√
6、有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则 ：
　A．B、C球均带负电
　B．B球带负电，C球带正电
　C．B、C球中必有一个带负电，而另
一个不带电
　D．B、C球都不带电
√
+
+
+
+
+
+
A.导体B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,则左边的电荷量小于右边的电荷量;
D.若A、B接触一下,A、B金属体所带总电荷量保持不变.
√
√
A
B
7、如图所示,A、B是被绝缘支架分别架
起的金属球,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:
8、图7中A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球C．在下列情况中，判断A、B两球的带电情况：
（1）A、B接触后分开，再移去C，
则A________，B______；
（2）A、B接触，先移去C后，再把AB分开，
则A_______，B_______．
（3）A、B接触，用手指瞬间接触B后再移去C，
则A________， B_______；
正电
负电
不带电
不带电
负电
负电
9、如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置．用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷 __________ ．若手的接触点改在A端，情况又如何___________ 。
负电荷
负电荷
A
B
+
Q
10、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a，然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球A和金箔b的带电情况是 （ ）
　　A．a带正电，b带负电
　　B．a带负电，b带正电
　　C．a、b均带正电
　　D．a、b均带负电
　　E．a、b均不带电
√
a
b
c
例1、有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则 ：
　A．B、C球均带负电
　B．B球带负电，C球带正电
　C．B、C球中必有一个带负电，而另
一个不带电
　D．B、C球都不带电
C
例2、图中A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球C．在下列情况中，判断A、B两球的带电情况：
（1）A、B接触后分开，再移去C，
则A________，B______；
（2）A、B接触，先移去C后，再把AB分开，
则A_______，B_______．
正电
负电
不带电
不带电