高中物理选修3-1人教新课标1.1电荷及其守恒定律同步课件(49张PPT)

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名称 高中物理选修3-1人教新课标1.1电荷及其守恒定律同步课件(49张PPT)
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科目 物理
更新时间 2021-03-07 11:24:33

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(共49张PPT)
1.1
电荷及其守恒定律
新课标高中物理选修3-1
第一章
静电场
初中学过自然界有几种电荷,它们间的相互作用如何?电荷的多少用什么表示?
一般情况下物体不带电,不带电的物体内是否存在电荷?如何使物体带电?
摩擦起电的实质是什么?
自然界只存在两种电荷,同种电荷互相排斥,异种电荷相互吸引.电荷的多少是用电荷量来表示。
不带电的物体内存在电荷,且存在等量正、负电荷,在物体内中和,对外不显电性。用摩擦的方法可以使物体带电,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。
一个物体失去一些电子而带正电,另一个物体得到这些电子而带负电。
一、电荷
1、自然界中有两种电荷
(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。
+
_
(3)带电体的基本性质:吸引轻小物体。
1.
摩擦起电:相互摩擦的物体带等量异种电荷
摩擦起电的原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同.
实质:相互作用的物体间
电子的转移.
结果:两个相互摩擦的
物体带上了等量异
种电荷
二、三种起电方式
原子结构图
用毛皮摩擦过的硬橡胶棒会带上负电荷,请详细说明电荷的移动情况。
金属导电机理:
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。






















































静电感应
近异
远同
2、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.
3、接触带电
接触后
再分开
+Q
+Q
接触后
再分开
+Q
-3Q
-Q
-Q
电荷从一个物体转移到另一个物体
两个完全相同的带电导体,接触后再分开,二者将原来所带电量的总和平均分配
 Q
 Q
1.三种起电方法
三、电荷守恒定律:
2.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.
表述一:
电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,系统的电荷总数保持不变.
表述二:
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。
电荷守恒定律:
特别提醒:
当两个带异种电荷的导体接触时,会发生电荷的中和现象,中和的电荷是不是消失了?
答案:不是.所谓“中和”是指两个带等量异种电荷的物体相互接触时,由于正负电荷间的吸引作用,电荷发生转移,最后都达到中性状态的一个过程.
1、电荷的多少叫做电荷量.
符号:Q或q
单位:库仑(C)
正电荷的电量为正值,负电荷的电量为负值。
3、比荷:电子的电荷量e和电子的质量m的比值为
4、密立根油滴实验
最早测定元电荷数值
2、元电荷:电子所带的电荷量,用e表示.元电
荷量e的值:e=1.60×10-19C
所有带电体的电荷
量或者等于e,或者等于e的整数倍。就是说,电
荷量是不能连续变化的物理量。
元电荷并非是一种电荷,而是最小电荷量值.它也是电荷量的最小单位.
四、元电荷
有人说质子或电子是元电荷,对吗?质子和电子的比荷相同吗?
答案:不是.元电荷是最小的带电单位,不是带电粒子,没有电性之说.质子、电子的电荷量相同,但质子质量远大于电子,所以电子的比荷大于质子的比荷.
误区1:相互吸引的一定是带异种电荷的物体.
点拨:除了带异种电荷的物体相互吸引之外,带电体有吸引轻小物体的特性,这里的“轻小物体”可能不带电.
误区2:两个带电体相互接触后电荷量平分.
点拨:并不是所有情况下接触后电荷量都能够进行平分,电荷量平分只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.
【例一】挂在绝缘细线下的两轻质通草球,由于电
荷的相互作用靠近或远离,如图所示,则:(

 
             
A
甲图中两球一定带异种电荷;
B 甲图中至少有一个带电;
C 乙图中两球一定带同种电荷;
D 乙图中两球可能只有一个带电。


BC
静电计(指针式验电器)
验电器
静电计中金属杆下部的水平轴上装有金属指针,指针可以绕水平轴灵活转动,外面圆筒的底部有接线柱。而在验电器中金属杆的下部悬挂着两片金箔。
静电计的外壳一定是金属的,金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器,它在静电计工作时起着重要的作用。而验电器外壳的主要作用是为了避免气流的影响,它一般是用玻璃制作的。
验电器与静电计在结构上的不同
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
+
+
验电器
思考: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?解释看到的现象.
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。
(1)定量测量两导体间的电势差。
(2)定量测量某导体的电势。


1、自然界存在两者电荷
(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
2、使物体带电的方式带电方式
(1)摩擦起电
(2)感应起电-近异远同
(3)接触起电
3、电荷守恒定律: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。
1、使一个物体带电的方式有三种,它们是


,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
A导体带负电荷,B导体带同样多的正电荷,将A,B两导体连在一起,以下说法正确的是
(  )
A.两导体上的正负电荷完全消失了
B.A导体上的负电荷全部跑到B导体上去了,而B导体上的正电荷全部跑到A导体上去了
C.A导体上的一部分负电荷跑到B导体上,而B导体上的一部分正电荷跑到A导体上,刚好被中和
D.以上说法均不正确
解析:容易错选AB.
错选原因为:从电荷的中和结果是彼此不带电的认识上,误认为电荷消失了,从而错选A.这其实违背了电荷守恒定律.
没有考虑到只有自由电荷才可以定向移动,从而错选B.导体中只有自由电子可以自由移动.
正确选项为D.A,B两个导体带有等量的异种电荷,把它们连在一起,发生了电中和现象.其实质是A导体上的多余电子(负电荷)全部跑到B导体上,与B导体上等量的正电荷中和了.
答案:D
点评:(1)等量异种电荷的中和是正、负电荷完全相互抵消,即净电荷为零.正、负电荷本身依然存在,并不是正、负电荷分别消失.电荷既不能创造,也不能消失.可见电荷的中和是“净电荷”的减少或消失.
(2)在导体中,只有能自由移动的电荷才能发生移动.(如金属导体中能移动的是带负电的电子)
自己练习
1.关于电荷量的下列说法中哪些是错误的(  )
A.物体所带的电荷量可以为任意实数
B.物体所带的电荷量只能是某些值
C.物体带正电荷1.6×10-9C,这是因为失去了1.0×1010个电子
D.物体带电荷量的最小值是1.6×10-19C
答案:A
解析:任何带电体的电荷量只能是元电荷的整数倍,而不是任意值.物体带电荷量的最小值应为元电荷量的1倍,是e=1.6×10-19C
物体带正电是因为失去电子,失电子的个数为n=Q/e
故选项A符合题意.
给你一个带正电荷的金属球A,和两个不带电的金属球B、C,你有哪些办法可以让B带负电,有哪些办法可以让B带正电?
解析:使B球带负电的方法有:方法一:先使B与C靠在一起,让A靠近B,然后分开B、C再移走A,B就带负电.方法二:让A靠近B,用手接触一下B球,把手拿开后,B就带负电.方法三:让A靠近B,用一根导线把B与大地连接后,撤去导线,移去A,则B带负电.
使B球带正电的方法有:方法一:让A与B接触后再分开,则B带正电荷.方法二:先使B与C靠在一起,让A靠近C,然后分开B、C,再移走A,则B带正电.
点评:使物体带电的方式有摩擦起电、接触起电和感应起电,摩擦起电一般限于使绝缘体带电,接触起电使相互接触的两个导体只能带同种电荷,而感应起电则可根据需要使导体带各种电荷,且不改变感电荷的电荷量.
使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开.下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是(  )
答案:B
用绸布摩擦有机玻璃棒后,将玻璃棒靠近悬吊着的用锡纸揉成的小纸团时,原本不带电的锡纸团会被吸引,然后又被弹开,试解释这个现象.
解析:绸布摩擦过的玻璃棒A带上了正电,当它靠近锡纸团B(导体)时,产生静电感应(图).感应负电荷被A上正电荷吸引,感应正电荷被A上正电荷排斥.因感应正电荷比感应负电荷离A远,排斥力小于吸引力,故锡纸团受吸引力作用而靠拢A.
一旦锡纸团B与A接触,原本总体呈中性的B便得到从A转移过来的正电荷而带上正电(其实质是中性导体B上的电子转移到A上,B缺少电子后便带正电),于是A、B因带同种电荷互相排斥而分离.
点评:本题考查了三个知识点:
(1)带电体有吸引轻小物体的性质;
(2)接触带电;
(3)同种电荷相互排斥.
绝缘细线上端固定,下端悬挂一个轻质小球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都不带电,如图所示,现使a、b分别带正、负电,则
(  )
A.b将吸引a,吸引后不放开
B.b先吸引a接触后又分开
C.a、b之间不发生相互作用
D.b立即把a排斥开
答案:B
解析:因a带正电,b带负电,异种电荷相互吸引,轻质小球将向b靠拢并与b接触;当小球a与b接触后,将对两球所带的电荷进行重新分配,结果两球带同种电荷(正电或负电),因此两球将会排斥开.若a、b原先带电荷量相等,则a、b接触后中和而都不带电,a、b由此分开.
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
如图所示,a、b、c、d为四个带电小球,两球之间的作用分别标于图中,则(

A.仅有两个小球带同种电荷
B.仅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
0
a
d
c
b




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
思考: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?
(课本p3做一做)
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
+
+
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(

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
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
某人做静电感应实验,有下列步骤及结论:①把不带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙,但甲、乙两球不接触。②用手指摸甲球。③手指移开。④移开乙球。⑤甲球带正电。⑥甲球不带电。下列操作过程和所得结论正确的有(

A.①→②→③→④→⑥
B.①→②→④→③→⑥
C.①→②→③→④→⑤
D.①→②→④→③→⑤