2020-2021学年高中物理-第九章-静电场及其应用-第1节-电荷学案-新人教版必修3.doc

2020-2021学年高中物理 第九章 静电场及其应用 第1节 电荷学案 新人教版必修32020-2021学年高中物理 第九章 静电场及其应用 第1节 电荷学案 新人教版必修3年级：姓名：- 9 -电荷【学习目标】1知道自然界的电荷只有两种，且电荷间存在着相互作用。2了解摩擦起电和感应起电两种使物体带电的方式，学会从物质微观结构的角度认识物体带电的原因。3理解电荷守恒定律，会解释生活中的静电现象。4知道电荷量、元电荷、比荷的概念，知道电荷量是不能连续变化的物理量。【思维脉络】课前预习反馈教材梳理落实新知知识点 1 电荷1两种电荷自然界中只存在两种电荷，即_正_电荷和_负_电荷。2电荷量：电荷的_多少_，用Q表示，有时也可用q来表示。在国际单位制中，单位是_库仑_，简称_库_，符号是C。3原子的组成原子是由带正电的_质子_、不带电的中子以及带负电的_电子_组成的。每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量_一样多_，整个原子对外界表现为_中性_。4摩擦起电的原因：当两种物质组成的物体相互摩擦时，一些受束缚较弱的_电子_会转移到另一个物体上，原来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_。5自由电子：金属中原子的外层电子脱离_原子核_的束缚而在金属中_自由运动_，这种电子叫作自由电子。6离子：失去自由电子的_原子_便成为带正电的离子。知识点 2 静电感应1静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，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_异种_电荷，远离带电体的一端带_同种_电荷，这种现象叫作静电感应。2感应起电：利用_静电感应_使金属导体带电的过程。知识点 3 电荷守恒定律表述一：电荷既不会_创生_，也不会_消灭_，它只能从物体的一部分转移到_另一部分_，或者从一个物体转移到_另一个物体_。在转移的过程中，电荷的总量_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_保持不变_。知识点 4 元电荷1定义：最小的_电荷量_，用e表示。2带电体的电荷量特征：所有带电体的电荷量都是e的_整数_倍，是_不能_连续变化的物理量。3元电荷e的数值：最早是由美国物理学家密立根测得的，e1.602 176 6341019C，计算中可取e_1.601019_C。4电子的比荷电子的电荷量与电子的_质量_之比。_1.761011_C/kg。预习自测 判一判(1)两个正电荷之间的作用力为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力。()(2)摩擦起电是创造电荷的过程。()(3)玻璃棒和其他物体摩擦后不一定带正电。()(4)当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，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。()(5)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。()(6)元电荷就是最小的电荷。()选一选(2020北京人大附中朝阳学校高一下学期段考)在气候干燥的秋冬季节，人们常常会碰到这些现象：晚上脱衣时，常会听到噼啪的声响；早上起来梳头时，头发常会“飘”起来。这就是发生在我们日常生活中的静电现象。有一次，小明的手指靠近金属门把手时，突然有一种被电击的感觉。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。若放电前，小明的手指带负电。有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中标示正确的是(A)解析：人的手指带负电，则由于静电感应，门把手中离手指较近的一端感应出正电，离手指较远的一端感应出负电，则图A正确。想一想在干燥的天气里，用梳子梳头发的时候，头发会不听指挥，顺着梳子飞起来(如图)，这时如果将梳子浸入水中片刻再梳，头发就服帖了。试解释这一现象。解析：梳头发时由于摩擦起电，梳子和头发上产生异种电荷，又由于异种电荷相互吸引，使得头发顺着梳子飞了起来。梳子浸入水中后再梳，潮湿的梳子能将头发上的静电导走，也就不再出现上面的现象。课内互动探究细研深究破疑解难 探究 理想化模型与质点情境导入_如图所示，在干燥的环境中，用丝绸摩擦过的玻璃棒，慢慢靠近细碎的锡箔屑，会观察到什么现象？请解释所看到的现象。提示：观察到的现象是锡箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速向空中散开。出现这种现象的原因是：带电物体能够吸引轻小物体，锡箔屑与玻璃棒接触后带上与玻璃棒相同性质的电荷，同种电荷相互排斥，锡箔屑散开。要点提炼_1物体带电物体有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷。2三种起电方式的比较方式内容摩擦起电感应起电接触起电产生及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)自由电荷在带电体与导体之间发生转移实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移特别提醒(1)感应起电成功的关键在于先分开两物体(或先断开接地线)然后再移去带电体。(2)摩擦起电中对原子核外电子束缚能力差的物体失去电子而带正电，对原子核外电子束缚能力强的物体得到电子而带负电。典例剖析_典例1 如图所示，均不带电的橡胶棒与毛皮摩擦后，橡胶棒带负电，毛皮带正电，这是因为(C)A空气中的正电荷转移到了毛皮上B空气中的负电荷转移到了橡胶棒上C毛皮上的电子转移到了橡胶棒上D橡胶棒上的电子转移到了毛皮上思路引导：解答本题时，可按以下思路分析：解析：摩擦起电是因为电子由一个物体转移到另一个物体上，失去电子的物体因缺少电子而带正电，得到电子的物体带负电。毛皮与橡胶棒摩擦，毛皮上的电子转移到了橡胶棒上，毛皮带正电，橡胶棒带负电，故选项C正确。对点训练_1如图是伏打起电盘示意图，其起电原理是(B)A摩擦起电B感应起电C接触起电D以上三种方式都不是解析：导电平板靠近带电绝缘板并接地时，发生静电感应，使导电平板带上负电荷，故选项B正确。探究电荷守恒定律元电荷情境导入_某同学两手各拿一带电小球做实验时不小心两小球接触了一下，结果两小球都没电了！电荷到哪里去了呢？是否违背了电荷守恒定律？提示：电荷“中和”了，不违背电荷守恒定律。要点提炼_1物体带电的实质使物体带电不是创造了电荷，使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，也就是物体间电荷的重新分配。2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。物体的起电过程，其本质都是电子发生了转移，也就是说物体所带电荷的重新分配。不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷。3“中性”与“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。4元电荷(1)元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分。(2)虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷。典例剖析_典例2 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Q16.4109 C，Q23.2109 C，让两绝缘金属小球接触。在接触后，A、B带电量各是多少？此接触过程中，电子如何转移，转移了多少个电子？思路引导：(1)金属球中发生定向转移的是自由电子，两球接触时，自由电子由B向A转移。(2)由于两金属完全相同，两球接触后带电量相等、电性相同，电荷再分配时符合电荷均分原理。解析：当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配。由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量相等，QAQB C1.6109 C。在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带QB的正电荷，这样，共转移的电子电荷量为QQ2QB(3.21091.6109) C4.8109 C，转移的电子数n个3.01010个。答案：均为1.6109 C；电子由B球转移到A球，转移了3.01010个对点训练_2(多选)小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示，小明使验电器带了负电荷，经过一段时间后，他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。关于此问题，他跟学习小组讨论后形成了下列观点，你认为哪些是正确的(CD)A小球上原有的负电荷逐渐消失了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：带负电的验电器在潮湿的空气中，经过一段时间后，小球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了，但电荷在转移的过程中仍然守恒，故C、D正确。核心素养提升以题说法启智培优 验电器的两种应用方式及原理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。如图甲。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，如图乙。案例 (多选)如图所示，有一带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则 (AC)A金属球A可能不带电B金属球A一定带正电C金属球A可能带负电D金属球A一定带负电解析：验电器的金属箔片之所以张开，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属箔片带电荷量的多少。如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金属箔片上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金属箔片张角减小，选项C正确，B错误；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球的一面出现负的感应电荷；而背向B球的一面出现正的感应电荷；A球上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，从而使金属箔片张角减小，选项A正确，D错误。