物理选修3-1第一章电荷及其守恒定律课件

1、新课标高中物理选修31 第一章 静电场静电场 电荷亦称电，是实物的一种属性人电荷亦称电，是实物的一种属性人 们对电的认识最初来自摩擦起电现象和自然们对电的认识最初来自摩擦起电现象和自然 界的雷电现象例如，在公元界的雷电现象例如，在公元3世纪，我国世纪，我国 晋朝张华的晋朝张华的博物志博物志中就有记载：中就有记载：“今人今人 梳头，解着衣，有随梳解结，有光者，亦有梳头，解着衣，有随梳解结，有光者，亦有 咤声咤声”这是世界上关于摩擦起电引起闪光这是世界上关于摩擦起电引起闪光 和噼啪之声的较早记载古人发现，用毛皮和噼啪之声的较早记载古人发现，用毛皮 摩擦过的琥珀能够吸引羽毛、头发等轻小物摩擦过的琥珀

2、能够吸引羽毛、头发等轻小物 体随后人们进一步发现，摩擦后能够吸引体随后人们进一步发现，摩擦后能够吸引 轻小物体的现象并不是琥珀所独有的，像玻轻小物体的现象并不是琥珀所独有的，像玻 璃棒、火漆棒、硬橡胶棒、硫磺块或水晶块璃棒、火漆棒、硬橡胶棒、硫磺块或水晶块 等，用毛皮或丝绸摩擦后也能吸引轻小物等，用毛皮或丝绸摩擦后也能吸引轻小物 体体 凡是物体有了上述吸引轻小物体的性质，凡是物体有了上述吸引轻小物体的性质， 我们就说它带了电当时因认识水平有限，我们就说它带了电当时因认识水平有限， 人们还并不明了电的本质，认为电是依附在人们还并不明了电的本质，认为电是依附在 物体上的，因而把它称为电荷，并把电荷

3、的物体上的，因而把它称为电荷，并把电荷的 携带者称为带电体习惯上也常常把带电的携带者称为带电体习惯上也常常把带电的 微粒叫电荷例如运动电荷、自由电荷等，微粒叫电荷例如运动电荷、自由电荷等， 这种名称一直沿用到现在实验证明，自然这种名称一直沿用到现在实验证明，自然 界中只存在两种性质的电荷，而且同种电荷界中只存在两种性质的电荷，而且同种电荷 互相排斥；异种电荷互相吸引为了区别两互相排斥；异种电荷互相吸引为了区别两 种电荷，历史上由美国富兰克林首先提出：种电荷，历史上由美国富兰克林首先提出： 把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷叫负把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷叫负 电荷，而把绸子摩擦过的玻璃棒

4、所带的电荷电荷，而把绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷 叫正电荷这种规定完全是人为的，并具有叫正电荷这种规定完全是人为的，并具有 相对性，但国际上一直沿用到今天相对性，但国际上一直沿用到今天 1 1、自然界中有几种电荷、自然界中有几种电荷? ?各是怎样规各是怎样规 定的定的? ? 2 2、电荷间相互作用上有何特点？、电荷间相互作用上有何特点？ 结合材料回顾结合材料回顾 有关电荷的已有知识有关电荷的已有知识 3、使物体带电的方式有哪些？、使物体带电的方式有哪些？ 2、橡胶棒带电，毛皮带电了吗？、橡胶棒带电，毛皮带电了吗？ 3、摩擦过的橡胶棒总带负电吗？、摩擦过的橡胶棒总带负电吗？ 1、为什毛皮摩擦过的

5、橡胶棒会带电、为什毛皮摩擦过的橡胶棒会带电? 4、你能从微观角度解释摩擦使物体带电的原、你能从微观角度解释摩擦使物体带电的原 因吗？因吗？ 1.1 1.1 电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律 一、电荷一、电荷 电荷是一种物质属性电荷是一种物质属性 1、自然界中有两种电荷、自然界中有两种电荷（富兰克林命名）富兰克林命名） （1）正电荷：）正电荷： 丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2）负电荷：）负电荷： 毛皮摩擦过的橡胶棒所带的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。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 + _ 原子原子 （中性）（中性） 原

6、子核原子核 核外电子核外电子 质子质子 中子中子 （正电正电） （不带电（不带电） 质子和中子之间有强相互作用质子和中子之间有强相互作用核力核力 离原子核较远的电子容易受到外界的离原子核较远的电子容易受到外界的 作用而脱离原子作用而脱离原子 使物体带电的方法： 1 1、摩擦起电、摩擦起电 演示 微观解释：微观解释： 电子从一个物体电子从一个物体转移转移到另一个物体上。到另一个物体上。 得到电子：带负电得到电子：带负电 失去电子：带正电失去电子：带正电 金属导电机理：金属导电机理： 金属内有自由金属内有自由 移动的电子移动的电子 自由电子自由电子 每个正离子每个正离子 都在自己的平都在自己的平

7、衡位置附近振衡位置附近振 动而不移动。动而不移动。 2 2、感应起电、感应起电 使物体带电的方法： 演示演示 （1 1）静电感应静电感应：把电荷移近不带电的导：把电荷移近不带电的导 体，可以使导体带电的现象，叫做静电体，可以使导体带电的现象，叫做静电 感应感应 （2 2）感应起电感应起电：利用静电感应使物体：利用静电感应使物体 带电，叫做感应起电带电，叫做感应起电 规律：规律：近端感应异种电荷，近端感应异种电荷， 远端感应同种电荷远端感应同种电荷 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 带异号电荷，远离带电体的一端带同

8、号电荷。 这种现象叫做静电感应。 静电感应 （3 3）静电感应微观解释）静电感应微观解释 使物体带电的方法： 3 3、接触带电、接触带电 接触后接触后 再分开再分开 +Q Q 2 1 Q 2 1 +Q 接触后接触后 再分开再分开 Q3Q QQ 微观解释：微观解释： 电荷从一个物体转移到另一个物体电荷从一个物体转移到另一个物体 接触带电电荷分配原则接触带电电荷分配原则 两个带有同种电荷的导体接触，电荷会两个带有同种电荷的导体接触，电荷会 重新分配，若不受外界影响，两个完全相重新分配，若不受外界影响，两个完全相 同的带电导体同的带电导体, ,接触后再分开接触后再分开, ,二者将原来所二者将原来所

9、带电量的总和平均分配带电量的总和平均分配 两个带有异种电荷的导体，接触后先发两个带有异种电荷的导体，接触后先发 生正负电荷的中和，然后剩下的电荷量再生正负电荷的中和，然后剩下的电荷量再 进行电荷的重新分配；如果两带电体完全进行电荷的重新分配；如果两带电体完全 相同，则剩下的电荷平均分配相同，则剩下的电荷平均分配 验电器1.swf 是否只有当带电体与导体棒的上端直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？解释下接接触时，金属箔片才开始张开？解释下 面将要看到的现象面将要看到的现象。 验电器2.swf 当带电导体棒靠近验电器上端的金属当带电导体棒靠近验电器上端的金属 球时，由

10、于静电感应，金属球带与导体球时，由于静电感应，金属球带与导体 棒相反的电荷，金属箔带与导体棒相同棒相反的电荷，金属箔带与导体棒相同 的电荷的电荷 1 1、起电的本质、起电的本质 无论是哪种起电方式无论是哪种起电方式, ,其本质都其本质都 是将正、负电荷分开是将正、负电荷分开, ,使电荷发生使电荷发生 转移，并不是创造电荷转移，并不是创造电荷. . 二、电荷守恒定律：二、电荷守恒定律： 2 2、电荷守恒定律、电荷守恒定律 （物理学的基本定律之一 ） 表述一：表述一： 电荷既不能创造电荷既不能创造, ,也不能消灭也不能消灭, ,它只能从它只能从 一个物体转移到另一个物体一个物体转移到另一个物体,

11、,或从物体的或从物体的 一部分转移到另一部分一部分转移到另一部分, ,在转移的过程中，在转移的过程中， 系统的电荷总数保持不变系统的电荷总数保持不变. . 表述二：表述二： 一个与外界没有电荷交换的系统，电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。荷的代数和总是保持不变。 . 4 的整数倍，或者是或者等于 ，所有带电体的电荷量均为、电子和质子的电荷量 ee e 三、元电荷 .1060. 12 19 称为元电荷电荷量、元电荷：Ce Ce 19 1060. 13 、元电荷的值： )/ 5 mq叫做比荷（ 量与其质量的比值，、比荷：带电体的电荷 kgC kg C m e e /107

12、6. 1 1091. 0 1060. 1 11 30 19 电子的比荷为： 电荷的多少，简称电量。单位电荷的多少，简称电量。单位: :库仑库仑 C C 回顾：回顾： 1.自然界中有哪几种电荷？自然界中有哪几种电荷？ 两种电荷：两种电荷：正、负正、负 2.怎样使物体带电？怎样使物体带电？ 摩擦起电摩擦起电 3.通过摩擦怎样起电？实质是什么？通过摩擦怎样起电？实质是什么？ 得失电子得失电子 二、起电方法二、起电方法 1、摩擦起电、摩擦起电 2、接触起电、接触起电 实质是实质是 实质是实质是 一个不带电的导体与另一个带电的导体接触后一个不带电的导体与另一个带电的导体接触后 分开，使不带电的导体带上电

13、荷。分开，使不带电的导体带上电荷。 接触带电后，电荷分配原则：接触带电后，电荷分配原则： 两个完全相同的金属球，若带同种电荷，接触后两个完全相同的金属球，若带同种电荷，接触后 分开，各带电荷分开，各带电荷Q=(Q1+Q2)/2 ;Q=(Q1+Q2)/2 ;若带异种电荷，接若带异种电荷，接 触后分开，各带电荷触后分开，各带电荷Q=(Q1Q=(Q1Q2)/2 Q2)/2 ，即，即先中和，先中和， 再平分再平分。 电子转移电子转移 电子得失电子得失 3、感应起电、感应起电 靠近带电体的靠近带电体的导体导体，近端近端出现出现异异种电荷，种电荷， 远端远端出现等量出现等量同同种电荷。种电荷。 都是电荷的

14、转移，并没有创造电荷都是电荷的转移，并没有创造电荷 实质是实质是电子转移电子转移 三、电荷守恒定律三、电荷守恒定律 电荷既不能创造电荷既不能创造,也不能消灭，它们只能从一个物体转也不能消灭，它们只能从一个物体转 移到另一个物体移到另一个物体,或者从物体的一个部分转移到另一个或者从物体的一个部分转移到另一个 部分。在转移的过程中，电荷的代数和不变。部分。在转移的过程中，电荷的代数和不变。 四四. 物体所带电荷的多少用哪个量表示？物体所带电荷的多少用哪个量表示？ 1.电荷量电荷量Q或或q 单位：库仑（单位：库仑（C） 2、元电荷、元电荷 q=1.610-19 C 3、比荷、比荷 电量电量/质量质量

15、 即即 q/m （1）元电荷是电荷量的一种单位）元电荷是电荷量的一种单位 （2）带电体所带电量等于）带电体所带电量等于元电荷的整数倍元电荷的整数倍 元电荷的数值最早是由美国科学家密元电荷的数值最早是由美国科学家密 立根用实验测得到的立根用实验测得到的 比较电荷带电的多少，要比较的是其比较电荷带电的多少，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），要管电荷量有正负值（正号一般省略），要 知道这里的知道这里的“”、“”号不表示电荷号不表示电荷 量的大小，只代表电荷的性质（种量的大小，只代表电荷的性质（种 类）一般，正电荷的电

16、量用正值表示，类）一般，正电荷的电量用正值表示， 负电荷的电量用负值表示负电荷的电量用负值表示 2、橡胶棒带电，毛皮带电了吗？、橡胶棒带电，毛皮带电了吗？ 3、摩擦过的橡胶棒总带负电吗？、摩擦过的橡胶棒总带负电吗？ 1、为什毛皮摩擦过的橡胶棒会带电、为什毛皮摩擦过的橡胶棒会带电? 4、你能从微观角度解释摩擦使物体带电的原、你能从微观角度解释摩擦使物体带电的原 因吗？因吗？ 1 1、科学家在研究原子、原子核及基本粒子、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：单位，关于元电荷，下列论述正确的是

17、： A A、把质子或电子叫元电荷、把质子或电子叫元电荷 B B、1.601.601010-19 -19C C的电量叫元电荷 的电量叫元电荷 C C、电子带有最小的负电荷，其电量、电子带有最小的负电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对值叫元电荷 D D、质子带有最小的正电荷，其电量、质子带有最小的正电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对值叫元电荷 B、C、D 课堂训练课堂训练 2 2、有、有A A、B B、C C三个塑料小球，三个塑料小球，A A和和B B，B B和和 C C，C C和和A A间都是相互吸引的，如果间都是相互吸引的，如果A A带正带正 电，则电，则 ： A AB B、C C球均带负电

18、球均带负电 B BB B球带负电，球带负电，C C球带正电球带正电 C CB B、C C球中必有一个带负电，而另球中必有一个带负电，而另 一个不带电一个不带电 D DB B、C C球都不带电球都不带电 C 课堂训练课堂训练 3 3、如图所示、如图所示,A,A、B B是被绝缘支架分别架起的是被绝缘支架分别架起的 金属球金属球, ,并相隔一定距离并相隔一定距离, ,其中其中A A带正电带正电,B,B不不 带电带电, ,则以下说法中正确的是则以下说法中正确的是: : A.A.导体导体B B带负电带负电; ; B.B.导体导体B B左端出现负电荷左端出现负电荷, ,右端出现正电荷右端出现正电荷, ,并

19、且并且 电荷量大小相等电荷量大小相等; ; C.C.若若A A不动不动, ,将将B B沿图中沿图中aaaa分开分开, ,则两边的电荷则两边的电荷 量量 大小可能不等大小可能不等, ,与如何分有关与如何分有关; ; D.D.若若A A向向B B逐渐靠近逐渐靠近, ,在在B B左端和右端的电荷量大左端和右端的电荷量大 小始终相等并且连续变化小始终相等并且连续变化; ; E. E.若若A A、B B接触一下接触一下,A,A、B B金属体所带总电荷量金属体所带总电荷量 保持不变保持不变. . B A a a BE 课堂训练 4 4、如图所示，导体棒、如图所示，导体棒ABAB靠近带正电的导体靠近带正电的

20、导体QQ 放置用手接触放置用手接触B B端，移去手指再移去端，移去手指再移去QQ， ABAB带何种电荷带何种电荷 _ _ 若手的接触点若手的接触点 改在改在A A端，情况又如何端，情况又如何_ _ 。 负电荷负电荷 负电荷负电荷 小小 结结 1 1、自然界存在两者电荷、自然界存在两者电荷 （1 1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2 2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷 2 2、使物体带电的方式带电方式、使物体带电的方式带电方式 (1)(1)摩擦起电：摩擦起电： 电子从一个物体转移到另一个物体电子从一个物体

21、转移到另一个物体 (2)(2)接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体 (3)(3)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分 规律：规律：近异远同近异远同 3 3、电荷守恒定律：一个与外界没有电荷交换的系统，、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。电荷的代数和总是保持不变。 .1060. 14 19 称为元电荷电荷量、元电荷：Ce . 5 的整数倍，或者是或者等于 ，所有带电体的电荷量均为、电子和质子的电荷量 ee e 1 1、使一个物体带电的方式有三种，它们是、使一个物体带电

22、的方式有三种，它们是 、 和和 ， 在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，只是在这三种方式中，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一部分，而且电荷的总量不变，这个结论也被称之为 定定 律。律。 2 2、将不带电的导体、将不带电的导体A A和带有负电荷的导体和带有负电荷的导体B B接触后，在导体接触后，在导体A A中中 的质子数的质子数 （ ） A A增加增加 B B减少减少 C C不变不变 D D先增加后减少先增加后减少 3 3、在

23、原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量 为为_ _ ；一个电子的电量为；一个电子的电量为_ _ _ _ ，一个质，一个质 子的电量为子的电量为_ _ ；任何带电粒子，所带电量或者等；任何带电粒子，所带电量或者等 于电子或质子的电量，或者是它们电量的于电子或质子的电量，或者是它们电量的_最早测出最早测出 元电荷的数值的是美国物理学家元电荷的数值的是美国物理学家 ，这位科学家还测出，这位科学家还测出 了电子电量和质量的比值，叫做电子的了电子电量和质量的比值，叫做电子的 。 4 4、把两个完全相同的金属球、把两个完全相同的金属球A A

24、和和B B接触一下，再分开一段距离，接触一下，再分开一段距离， 发现两球之间相互排斥，则发现两球之间相互排斥，则A A、B B两球原来的带电情况可能是两球原来的带电情况可能是 （ ） A A带有等量异种电荷带有等量异种电荷 B B带有等量同种电荷带有等量同种电荷 C C带有不等量异种电荷带有不等量异种电荷 D D一个带电，另一个不带电一个带电，另一个不带电 课堂练习课堂练习 C BCD 摩擦起电摩擦起电感应起电感应起电接触带电接触带电电荷守恒定律电荷守恒定律 1.610 19 C 1.610 19 C 1.610 19 C 整数倍整数倍 密立根密立根 比荷比荷 5 5、有、有A A、B B、C C三个塑料小球，三个塑料小球，A A和和B B，B B和和C C，C C和和A A间都是相互间都是相互 吸引的，如果吸引的，如果A A带正电，则带正电，则 （ ） A A B B、C C球均带负电球均带负电 B B B B球带负电，球带负电，C C球带正电球带正电 C C B B、C C球中必有一个带负电，而另一个不带电球中必有一个带负电，而另一个不带电 D D B B、C C球都不带电球都不带电 6 6、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带