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第一章 静电场 第1节 电荷及其守恒定律,【学习目标】 1.知道两种电荷,知道电荷间的相互作用.2.知道三种带电的方法,明确其带电的本质.3.知道静电感应起电的原因.4.理解电荷守恒定律.5.掌握元电荷、电荷量、比荷的概念;尝试运用静电现象解决一些实际问题.,基础知识,核心要点,学习效果,核心素养,基础知识 探究,教材探究,知识点一,电荷,【问题导学】,(1)用丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带何种电荷?用毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带何种电荷?使玻璃棒和橡胶棒带电的原因是什么?,答案:(1)玻璃棒带正电,橡胶棒带负电.用丝绸摩擦玻璃棒时,玻璃棒上的电子向丝绸上转移,玻璃棒失去电子带正电,丝绸得到电子带负电;用毛皮摩擦橡胶棒时,毛皮上的电子向橡胶棒转移,橡胶棒得到电子带负电,毛皮失去电子带正电.,(2)“当物体不带电时,物体内部就没有电荷”这种说法对吗?,答案:(2)不对.当物体不带电时,物体内部也存在电荷,只不过正电荷数量与负电荷数量相等.,【知识梳理】 1.两种电荷:自然界中只有 种电荷:正电荷和负电荷. (1)用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做 电荷. (2)用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷叫做 电荷. 2.电荷间的作用: 电荷相互排斥, 电荷相互吸引. 3.物质的电结构 (1)原子结构:原子,两,正,同种,负,异种,正电,负电,(2)原子电性:原子核的正电荷数量与电子的负电荷数量 ,整个原子对外界较远位置表现为 . (3)离子的电性:失去电子的原子为带 的离子;得到电子的原子为带 的离子.,一样多,电中性,正电,负电,知识点二,三种起电方式,【问题导学】 (1)如图所示,取一对用绝缘柱支撑的导体A和B,使它们彼此接触.起初它们不带电,贴在下部的金属箔片是闭合的.,把带正电荷的物体C移近导体A,金属箔片有什么变化? 这时把A和B分开,然后移去C,金属箔片又有什么变化? 再让A和B接触,又会看到什么现象? (2)带正电的物体A与不带电的物体B接触,使物体B带上了什么电荷?在这个过程中电荷是如何转移的?,答案:(1)C移近导体A,两侧金属箔片都张开. 金属箔片仍张开,但张角变小. A,B接触,金属箔片都闭合. (2)正电荷,在这个过程中,有电子从物体B转移到物体A,物体B所带电子数减少,因此带正电.,【知识梳理】 1.摩擦起电 两个物体相互摩擦时,一些被原子核束缚得不紧的 从一个物体转移到另一个物体,使得原来呈电中性的物体由于 电子而带负电, . 电子的物体则带正电的现象. 2.接触起电 一个带电物体接触另一个导体,电荷会 到这个导体上,使这个导体也带电. 3.感应起电 (1)自由电子:金属中离原子核 的能脱离原子核的束缚而在金属中 的电子.,电子,失去,得到,转移,较远,自由活动,(2)静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间的相互排斥或吸引,导体中的自由电荷便会远离或趋向带电体,使导体靠近带电体的一端带 电荷,远离带电体的一端带 电荷的现象. (3)感应起电:利用 使金属导体带电的过程.,异号,同号,静电感应,知识点三,电荷守恒定律,【问题导学】 在摩擦起电过程中,一个物体带上了正电荷,另一个物体带上了负电荷,该过程是否创造了电荷?在一个封闭的系统中,电荷的总量会增多或减少吗?,答案:摩擦起电的过程并没有创造电荷.一个封闭的系统中,电荷的总量保持不变.,【知识梳理】 1.起电本质 微观带电粒子(如电子)在物体之间或物体内部 ,而不是 出了电荷. 2.两种表述 表述一:电荷既不会 ,也不会 ,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;在转移过程中,电荷的 保持不变. 表述二:一个与外界没有 的系统,电荷的 保持不变.,转移,创造,创生,消灭,总量,电荷交换,代数和,知识点四,电荷量,【问题导学】 (1)物体所带的电荷量可以是任意的吗?物体所带的电荷量可以是4 10-19 C吗? (2)电子和质子就是元电荷吗?,答案:(1)物体所带的电荷量不是任意的,它只能是1.6010-19 C的整数倍.由于410-19 C是1.6010-19 C的2.5倍,所以物体所带的电荷量不能是410-19 C. (2)元电荷是最小的电荷量,不是物质;电子和质子是实实在在的粒子,不是元电荷.,【知识梳理】 1.电荷量:它表示电荷的 ,其单位是“ ”,简称“库”,用C表示. 2.元电荷 (1) 的电荷量,叫做元电荷.等于 所带的电荷量,用e表示. e= C.自然界中任何带电体的电荷量都是元电荷的 倍. (2)元电荷e的数值最早是由美国物理学家 测得的,在我们的计算中,可取e= . 3.比荷:电荷的 与 的比,电子的比荷为电子的 . 与电子的 之比,即 .,多少,库仑,最小,电子,1.6010-19,整数,1.6010-19 C,电荷量,密立根,质量,电荷量e,质量me,思考判断,1.通过摩擦带电的两个物体必然带等量异种电荷.( ) 2.发生静电感应现象时,导体靠近带正电的物体的一端带负电荷.( ) 3.近代物理实验发现,在一定条件下,带电粒子可以产生和湮灭,故在一定条件下,电荷守恒定律不成立.( ) 4.元电荷实质上是指电子和质子本身.( ) 5.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍.( ),核心要点 突破,要点一,三种起电方式的理解,1.三种起电方式对比,2.三种起电方式分析 (1)摩擦起电 如图所示,丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒失去电子而带正电,丝绸得到电子而带负电;毛皮摩擦硬橡胶棒,硬橡胶棒得到电子带负电,毛皮失去电子而带正电.,(2)感应起电 如图所示,带电体靠近导体A,B,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A,B导体分别聚集负电荷和正电荷,先将A,B分开再移走带电体,则A,B导体分别带负、正电荷.,(3)接触起电 如图所示,使带电体(带正电)与不带电的导体接触,由于电荷间的相互作用,电子从A转移到带电体上,分开后导体A带正电荷.,1)感应起电的两大特点 近异远同:用带电体靠近不带电的导体时,会在靠近带电体的一端感应出与带电体电性相反的电荷,远离端感应出与带电体电性相同的电荷. 等量异性:用带电体靠近不带电的导体(或两不带电的相互接触的导体)时,会在原不带电的导体两端(或两不带电的相互接触的导体上)感应出等量异性的电荷. 2)起电并非创造了电荷,而是电荷的转移. 接触起电中电荷量的分配 1)当两个导体材料、形状不同时,接触后再分开,只能使两者均带电,但无法确定电荷量的多少.,状元心得,2)若使两个完全相同的金属球带电荷量分别为Q1,Q2,则它们接触后再分开 都带有的 电荷量,式中电荷量Q1,Q2均包含它们的正负号.例如,考查角度1:摩擦起电的理解 【例1】 (2018江苏启东中学测试)(多选)关于摩擦起电现象,下列说法正确的是( ) A.摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子 B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量异种电荷 C.摩擦起电,可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的 D.丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多于电子数而显正电,思路探究 (1)摩擦起电的实质是电子的转移还是质子转移? (2)摩擦起电过程遵循电荷守恒定律吗? 答案:(1)摩擦起电的实质是自由电子的转移. (2)摩擦起电过程遵循电荷守恒定律. 解析:摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同,因而电子可以在物体间转移,选项A,C错误;两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,若一个物体失去电子,其质子数就会比电子数多,我们说它带正电;若一个物体得到电子,其质子数就会比电子数少,我们说它带负电,故B,D正确. 答案:BD,正确理解起电的实质 使物体带电的三种方式的实质都是自由电子的转移,而原子中的质子不能自由移动,使物体带电并不是创造出电荷.,误区警示,考查角度2:感应起电的理解 【例2】 (2018湖北武汉十一中月考)(多选)如图所示,A,B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体,起初它们不带电,在它们的下部贴有金属箔片,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移近导体A后,先把C移去,再把A,B分开,A,B上的金属箔片仍张开 D.把C移近导体A后,先把A,B分开,再把C移去,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,思路探究 (1)在移去C之前把A,B分开的目的是什么? (2)把C移走而没有把A,B分开,则A,B原来感应出的电荷将会出现什么情况? (3)先把A,B分开,再把C移去,然后重新让A,B接触,则A,B原来感应出的电荷将会出现什么情况? 答案:(1)把C移近导体A时,A,B上就感应出等量异号电荷,在移去C之前把A,B分开,则A,B上就感应出等量异号电荷就分离了. (2)把C移走而没有把A,B分开,则A,B原来感应出的电荷将会中和,A,B没有电荷. (3)先把A,B分开,再把C移去,然后重新让A,B接触,则A,B原来感应出的电荷将会中和,A,B没有电荷.,解析:虽然A,B起初都不带电,但带正电的小球C对A,B内的电荷有力的作用,使A,B中的自由电子向左移动,使得A端积累了负电荷,B端积累了正电荷,其下部贴有的金属箔片因为接触带电,也分别带上了与A,B同种的电荷.由于同种电荷间存在斥力,所以金属箔片都张开,选项A正确;C只要一直在A,B附近,先把A,B分开,A,B上的电荷因受C的作用力不可能中和,因而A,B仍带等量异种的感应电荷,此时即使再移走C,因A,B已经绝缘,所带电荷量不变,金属箔片仍张开,选项B正确;但如果先移走C,A,B上的感应电荷会马上在其相互之间库仑力作用下吸引中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开,选项C错误;先把A,B分开,再移走C,A,B仍然带电,但重新让A,B接触后,A,B上的感应电荷完全中和,金属箔片都不会张开,选项D错误. 答案:AB,正确应用电荷中和 分析A,B中的电荷能否发生中和是解题的关键. 先分开A,B,再移去C,A,B的电荷不会中和;先移去C,再把A,B分开,A,B的电荷会发生中和.,方法技巧,【针对训练1】 (2018重庆八中测试)(多选)如图所示,将用毛皮摩擦过的带负电的橡胶棒,移近或接触两个不带电的导体球,开始时两导体球互相接触且对地绝缘,下列说法正确的是( ) A.毛皮与橡胶棒摩擦时,橡胶棒上的正电荷转移到毛皮 B.橡胶棒移近甲球,甲球带正电,乙球带负电,移走橡胶棒,两球都不再带电 C.橡胶棒移近甲球,甲球带正电,乙球带负电,分开两球再移开橡胶棒,甲球带正电,乙球带负电 D.橡胶棒与甲球接触一下移开,再分开两球,甲球带负电,乙球带正电,BC,解析:橡胶棒与毛皮摩擦时,毛皮上的电子转移到橡胶棒上,而使橡胶棒带负电,选项A错误;橡胶棒靠近甲球时,发生感应起电,甲球带正电,乙球带负电,移走棒后,两球上的电荷中和,都不带电,若先移开两球再移走棒,两球上的电荷不能中和,甲、乙两球仍带电,故选项B,C正确;橡胶棒与甲球接触,是接触起电,两球都带上负电荷,分开两球,仍都带负电,选项D错误.,要点二,电荷守恒定律的理解,1.物体带电的实质:物体带电不是创造了电荷,物体不带电也不是消灭了电荷.物体带电的实质是电荷发生了转移,也就是物体间或物体内部电荷的重新分配.摩擦起电、感应起电和接触起电,均符合电荷守恒定律. 2.“电荷的总量”含义:指正、负电荷的代数和. 3.电荷的中和:指带等量异号电荷的两物体接触时,经过电子的转移,物体达到电中性的过程. 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.,“中性”“中和”的理解 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遇达到电中性的过程,在此过程中电荷仍然守恒.,状元心得,【例3】 (2018河北正定中学测试改编)完全相同的两个金属小球A,B带有相等的电荷量,相隔一定的距离,现让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A,B接触后再移开. (1)若A,B两球带同种电荷,接触后A,B两球的带电荷量之比为 . .,思维导图,答案:(1)23,(2)若A,B两球带异种电荷,接触后A,B两球的带电荷量之比为 .,思维导图,答案:(2)21,电荷量分配应用注意点 异种电荷的电荷量分配与同种电荷不同,如果应用q1=q2= 解答,要注意代入的值有“+”“-”号.,误区警示,【针对训练2】 (2018天津市南开中学测试)(多选)原来甲、乙、丙三物体都不带电,今使甲、乙两物体相互摩擦后,乙物体再与丙物体接触,最后,得知甲物体带正电荷1.610-15 C,丙物体带电荷量的大小为810-16 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810-16 C B.乙物体可能带有负电荷2.410-15 C C.丙物体一定带有正电荷810-16 C D.丙物体一定带有负电荷810-16 C,AD,解析:由于甲、乙、丙原来都不带电,甲、乙相互摩擦导致甲失去电子而带1.610-15 C的正电荷,乙物体得到电子而带1.610-15 C的负电荷;乙物体与不带电的丙物体相接触,从而使一部分负电荷转移到丙物体上,故可知乙、丙两物体都带负电荷,由电荷守恒可知乙最终所带负电荷1.610-15 C-810-16 C=810-16 C,选项A,D正确.,学习效果 检测,1.(2018河北正定中学期中)(多选)以下判断小球是否带电的说法中正确的是( ) A.用一个带电体靠近它,如果能够吸引小球,则小球一定带电 B.用一个带电体靠近它,如果能够排斥小球,则小球一定带电 C.用验电器的金属球接触它后,如果验电器的金属箔能改变角度,则小球一定带电 D.如果小球能吸引小纸屑,则小球一定带电,BD,解析:用一个带电体靠近它,如果能够吸引小球,小球可能带异种电荷,也可能不带电,选项A错误;如果能够排斥小球,则小球一定带同种电荷,选项B正确;用验电器的金属球接触它时,还需知道验电器金属球的带电情况才能予以判断,选项C错误;带电小球能吸引轻小物体是带电体的性质,选项D正确.,2.关于元电荷的理解,下列说法正确的是( ) A.元电荷就是电子 B.元电荷就是质子 C.元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量 D.元电荷就是自由电荷的简称,C,解析:点电荷是当两个带电体的形状对它的相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看做点电荷.而元电荷是带电荷量的最小值,它不是电荷,所有带电荷量均是元电荷的整数倍.,3.(2018山东潍坊一中期中)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,B,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.,4.有A,B两个物体经摩擦后,使B带上了2.410-6 C的正电荷,则此过程中有 个电子发生了转移,是由 向 转移的.,答案:1.51013 B A,核心素养 提升,(教师备用),学长经验分享,【方法拓展】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.,【以例示法】 如图所示,放在绝缘支架上带正电的导体球A,靠近放在绝缘支架上不带电的导体B,导体B用导线经开关接地,现把S先合上再断开,再移走A,则导体B( ) A.不带电 B.带正电 C.带负电 D.不能确定,C,解析:根据静电感应现象和电荷间的相互作用,可判断导体B带负电,故选项C正确.,【重难拓展】验电器的原理和使用 1.带电体接触验电器:当带电的物体与验电器上面的金属球接触时,有一部分电荷转移到验电器上,与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷,因相互排斥而张开,物体所带电荷量越多,电荷转移的越多,斥力越大,张开的角度也越大. 2.带电体靠近验电器:当带电体靠近验电器的金属球时,带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷,而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电),两箔片在斥力作用下张开.,解析:把带电金属球移近不带电的验电器,若金属球带正电荷,则将导体上的自由电子吸引上来,这样验电器的上部将带负电荷,箔片带正电荷;若金属球带负电荷,则将导体上的自由电子被排斥到最远端,这样验电器的上部将带正电荷,箔片带负电荷,故选项B正确.,【以例示法】 (2018广西柳州铁一中测试)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,如图所示表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是( ),B,【科学技术社会环境】,静电植绒 如图所示是静电植绒的工作示意图.,1是一块接高压直流电源(约4050 kV)正极的金属平板,2是一个接高压直流电源负极的金属网框,上面放着绒毛.当接通高压电源以后,开动马达使卷轴3和4转动,布底通过1和2之间,绒毛受到向下的引力快速插入到纺织品中,涂有黏合剂地方植上了很多绒毛.,
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