电荷极其守恒定律导学案

1、高二物理导学案 第1节电荷及其守恒定律自主学习 课前预习·感悟新知教材梳理一、电荷阅读教材第23页内容,知道两种电荷、原子的组成;大致了解感应起电的过程.1.两种电荷:自然界中的电荷只有 .(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带 ;(2)用毛皮摩擦过的橡胶棒带 .2.物质的微观结构(1)原子组成(2)原子电性:原子核的正电荷的数量与核外电子的负电荷的数量 ,整个原子对外界较远的位置表现为 .3.三种起电方式(1)摩擦起电:当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的 往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来电中性的物体由于得到电子而带 电,失去电子的物体则带 电.(2)感应起电静电感应:当一个带电体

2、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 电荷,远离带电体的一端带 电荷的现象.感应起电:利用静电感应使金属导体带电的过程.(3)接触起电:不带电的物体与带电的物体接触,能使不带电的物体带上同种电荷.两个完全相同的物体接触后,会使电荷量均分.议一议 在我国北方的冬天,天气干燥,当脱掉外衣后再去摸金属门把手时,常常会被电击,这是为什么?二、电荷守恒定律阅读教材第4页“电荷守恒定律”部分,大致说出电荷守恒定律的内容.1.表述一:电荷既不会 ,也不会 ,它只能从一个物体转移到 ,或者从物体的一部分转移到 ;在转移过程中,电荷的 保持不变.2

3、.表述二:一个与外界没有 交换的系统,电荷的 保持不变.想一想 教材第3页图1.1-1中,感应起电的导体A与导体B中电荷的数量是否相等?三、电荷量阅读教材第4页“元电荷”部分,了解电荷量、元电荷、比荷等概念.1.电荷量:电荷的 叫电荷量.国际单位是库仑,简称库,用 表示.2.元电荷: 的电荷量叫做元电荷,用e表示.e= .最早由美国物理学家 测得. 3.电荷量的不连续性:所有带电体的电荷量或者等于e,或者是e的整数倍,这就是说电荷量是不能 的物理量.4.电子的比荷:电子的 与电子的质量me之比.想一想 电子的电荷就是元电荷吗?为什么?自主检测1.思考判断(1)通过摩擦带电的两个物体必

4、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)所有带电体的电荷量或者等于元电荷,或者是元电荷的整数倍.()2.(2016安徽师范大学附中期中)关于起电,下列说法正确的是( )A.摩擦起电是电荷的转移B.接触起电可能是产生电荷的过程C.感应起电时,由于带电体和被感应导体不接触,所以一定是产生了电荷D.摩擦起电和感应起电都可能是创造了电荷3.下列关于元电荷的说法正确的是( )A.元电荷实质上是指质子和电子本身B.一个带电体的电荷量为元电荷的303.5

5、倍C.元电荷是最小的电荷量D.元电荷有正负之分4.有A,B两个物体经摩擦后,使B带上了2.4×10-6C的正电荷,则此过程中有个电子发生了转移,是由向转移的. 5.两个带有等量异种电荷的金属球接触后会发生电荷中和,即不显电性了.这是否违背了电荷守恒定律?为什么?课堂探究 核心导学·要点探究要点一 三种起电方式【问题导引】感应起电的操作过程(1)步骤一:使带电体C(如带正电)靠近接触的两导体A,B,如图所示.为什么导体A会带上负电荷、导体B会带上正电荷?(2)步骤二:保持C不动,用绝缘工具分开A,B,如图所示.该步骤有什么意义?【要点归纳】1.本质:物质的三种起电方

6、式都不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到了另一个物体,或者从物体的一部分转移到了另一部分,这三种起电方式的本质都是电荷的转移,电荷总量保持不变.2.感应起电的判断方法(1)带电体靠近导体时,导体上靠近带电体的一端感应出与带电体性质不同的电荷,远离带电体的一端感应出与带电体性质相同的电荷.(2)接地的某导体与地球组成一个新导体,在感应起电时该导体为近带电体端,感应出与带电体不同性质的电荷,地球为远带电体端,感应出与带电体性质相同的电荷.【例1】 (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.

7、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,先把A,B分开,然后移走C,A,B上的金属箔片仍张开C.先把C移走,再把A,B分开,A,B上的金属箔片仍张开D.先把A,B分开,再把C移走,然后重新让A,B接触,A上的金属箔片张开,而B上的金属箔片闭合误区警示 感应起电与摩擦起电的不同(1)感应起电只适用于导体,绝缘体的电子因不能自由移动而不会感应起电.(2)摩擦起电与感应起电的产生条件有两个不同点:材料不同:前者是绝缘体,后者是导体.方式不同:前者必须接触,后者是靠近.针对训练1:(2016广东省湛江一中第一次考试)摩擦起电是一种常见的起电方式,关于摩擦起电,下列说法正确的是(

8、)A.用梳子和头发摩擦后能够吸引小物体,因为万有引力的作用B.在A选项中梳子带电后头发就不带电了C.摩擦起电产生了电荷,使自然界中的电荷数增加了D.摩擦起电的本质是电荷发生了转移要点二对电荷守恒定律的理解【问题导引】当两个带异种电荷的导体接触时,会发生电荷中和的现象,中和的电荷是不是消失了呢?【要点归纳】完全相同的导体球接触起电时电荷量分配原则1.用带电荷量为Q的金属球与不带电的金属球接触,每个小球带电荷量均为Q/2,且所带电荷的性质相同.2.用带电荷量为Q1的金属球与带电荷量为Q2的金属球接触,若两球带同种电荷,则每个小球所带电荷量为总电荷量的一半.若两球带异种电荷,则先中和相同量的异号电荷

9、,然后平分剩余电荷,电性与所带电荷量多的金属球相同.【例2】 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. (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. 规律方法 对物体带电的理解使物体带电不是创造了电荷,使物体所带电荷消失也不是消灭了电荷,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.摩擦起电、感应起电和接触起电均符合电荷守恒定律.例2-1:有两个完全相同的带电金属小球A,B,分别带有电荷量为QA

10、=6.4×10-9C,QB=-3.2×10-9C,让两个绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移,转移了多少个电子?例2-2:(多选)原来甲、乙、丙三物体(均为导体)都不带电,今使甲、乙两物体带等量异种电荷,乙物体再与丙物体接触,最后,得知甲物体带正电荷1.6×10-15C,丙物体带电荷量的大小为8×10-16C.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8×10-16CB.乙物体可能带有负电荷2.4×10-15CC.丙物体一定带有正电荷8×10-16CD.丙物体一定带有负电荷8&

11、#215;10-16C针对训练2:有三个相同的绝缘金属小球A,B,C,其中A小球带有2.0×10-5C的正电荷,小球B,C不带电.现在让小球C先和小球A接触后取走,再让小球B与小球A接触后分开,最后让小球B与小球C接触后分开,最终三小球的带电荷量分别为qA=C,qB=C,qC=C. 【教材探究】1.教材P3图1.1-1静电感应实验中,为什么要求A,B必须是导体,而且要先把A,B分开后再移走带电体C?2.教材P4指出,质子、正电子所带的电荷量与电子相同,但符号相反.有人说质子或电子是元电荷,对吗?达标测评 随堂演练·检测效果 1.电视机的玻璃屏表面经常有许多灰尘,这

12、主要是因为( )A.这是灰尘的自然堆积B.玻璃有极强的吸附灰尘的能力C.电视机工作时,屏表面温度较高而吸附灰尘D.电视机工作时,屏表面有静电而吸附灰尘2.导体球A带5Q的正电荷,另一完全相同的导体球B带Q的负电荷,将两导体接触后再分开,则B导体球的带电荷量为( )A.-QB.Q C.2Q D.4Q 3.(多选)关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法中正确的是( )A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能,也说明通过做功可以创造出电荷B.摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体C.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分D.感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体 4

13、.下列电荷的电荷量不可能是( )A.4.0×10-18C B.6.4×10-19CC.1.6×10-10C D.2.0×10-19C 课堂小结课下巩固训练对三种起电方式的理解1.由不同材料构成的物体A和B,原本都不显电性,现将A和B互相摩擦之后,结果A带上了正电,则( )A.电子由A转移到了BB.电子由B转移到了AC.A所带的电荷量大于B所带的电荷量D.A所带的电荷量小于B所带的电荷量2.(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上.小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上而下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套

14、上,如图所示.对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是( )A.摩擦使笔套带电B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷C.圆环被吸引到笔套上的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和3.如图是伏打起电盘示意图,其起电原理是( )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4.M和N都是不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10-10C,下列判断中正确的是( )A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B.摩擦的过程中电子从N转移到了MC.N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10CD.M在摩擦过程中失去了

15、1.6×10-10个电子5.如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球.若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,导体分为A,B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为QA,QB,则下列结论正确的有( )A.沿虚线d切开,A带负电,B带正电,且QA>QBB.只有沿虚线b切开,才有A带正电,B带负电,且QA=QBC.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且QA<QBD.沿任意一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,而QA,QB的值与所切的位置有关6.目前普遍认为,质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成.u夸克带电荷量为+23e,d夸克带电荷量为-

16、13e,e为元电荷.下列论断可能正确的是(B)A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成,中子由2个u夸克和1个d夸克组成D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和1个d夸克组成7.多少个电子的电荷量等于-3.2×10-5C?干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走,身上聚集了-4.8×10-5C的电荷.此人身上有多少个剩余电子?他的质量增加了多少?(电子质量me=9.1×10-31kg,电子电荷量e=1.6×10-

17、19C)对元电荷的理解8.下列关于元电荷的说法正确的是( )A.元电荷就是电子或质子B.元电荷是最小电荷量C.法国物理学家库仑最早用油滴实验精确地测出了e的数值D.油滴所带的电荷量可能是8.8×10-19C9.保护知识产权,抵制盗版是我们每个公民的责任与义务.盗版书籍影响我们的学习效率甚至给我们的学习带来隐患.小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个关键数字看不清,拿来问老师,如果你是老师,你认为可能是下列几个数字中的( )A.6.2×10-19 CB.6.4×10-19 CC.6.6×10-19 CD.6.8×10-19

18、 C10.如图所示,把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球,由于静电感应,在a,b两端分别出现负、正电荷,则以下说法正确的是( )A.闭合开关S1,有电子从枕形导体流向大地B.闭合开关S2,有电子从枕形导体流向大地C.闭合开关S1,有电子从大地流向枕形导体D.闭合开关S2,没有电子通过开关S211.(多选)如图所示,有一带正电的静电计,当一金属球A靠近验电器的小球B时,验电器金箔张角减小,则( )A.金属球可能不带电B.金属球可能带负电C.金属球可能带正电D.金属球一定带负电【补偿题组】1.(针对第2题)(多选)如图用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦,实验结果如图所示,由此对摩擦起电说法正

19、确的是( )A.两个物体摩擦时,表面粗糙的易失去电子B.两个物体摩擦起电时,一定同时带上种类及数量不同的电荷C.两个物体摩擦起电时,带上电荷的种类不同但数量相等D.同一物体与不同种类的物体摩擦,该物体所带电荷种类可能不同2.(针对第3题)(多选)如图所示,将带电棒移近两个不带电的导体球,甲、乙两个导体球开始时互相接触且对地绝缘.下述几种方法中能使两球都带电的是( )A.先把两球分开,再移走棒B.先移走棒,再把两球分开C.先将棒接触一下其中的一球,再把两球分开D.移走棒,两导体球不分开3.(针对第11题)如图所示,用起电机使金属球A带上正电荷,并靠近验电器B,则(D)A.验电器金箔不张开,因为球

20、A没有和验电器B接触B.验电器金箔张开,因为整个验电器都感应出了正电荷C.验电器金箔张开,因为整个验电器都感应出了负电荷D.验电器金箔张开,因为验电器的下部箔片感应出了正电荷参考答案：教材梳理一、电荷1、两种 （1）正电荷（2）负电荷2、（1）正电 负电 （2）一样多 电中性 3、（1）电子 负 正（2）异号 同号议一议：脱外衣时,由于摩擦起电,因空气干燥电荷不会短时间中和,触摸金属门把手会有放电现象被电击.二、1、创生 消灭 另一个物体 另一部分 总量 2、电荷 代数和想一想：电荷只在导体A与导体B中发生转移,则导体A中电荷的数量与导体B中的相等.三、1、多少 C 2、最小 密立根 3、连续

21、变化 4、电荷量e想一想：不是.电子的电荷是负电性的,为-e,而元电荷为e.自主检测：1、 答案: (1)(2)(3)×(4)2、 解析:摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体上,而感应起电是电荷从物体的一端移动到了另外一端,两者都不是产生了电荷,故选项A正确.3、 解析:元电荷是最小的电荷量,无正负之分,任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,选项C正确.4、 答案：1.5×1013BA5、 答案：不违背.这个过程中两金属球所带电荷量的总和一直为零,电荷守恒,正负电荷并没有消失只是对外不显电性了.要点一：问题导引：（1）导体A,B中的自由电子会受到带电体C(如带正电

22、)的引力作用,聚集在导体A上,导体A就带上负电荷;导体B失去电子,就带上正电荷. (2)该步骤使导体A,B分别带上不同种类的电荷.在移走C后,则A带负电,B带正电.例一：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,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,故选项A正确.保持带电小球C在A,B附近,先把A,B分开,A,B带等量异种电荷,此时再移走C,因A,B已经绝缘,所带电荷量也不能变,金属箔片仍张开,故选项B正确.但如果先移走C,A,B上的

23、感应电荷会马上在其相互吸引作用下中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开,故选项C错.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,故选项D错.例题1-1解析:无论用手摸一下导体的什么位置,则枕形导体AB、人体、大地构成“大导体”,由于静电感应,则导体AB上的自由电子将经人体流入大地,使得导体带正电,手指离开,移去带电体C,导体所带正电不变.故选项A,D正确.针对训练1: 解析:用梳子和头发摩擦后能够吸引小物体,因为梳子带上了电的缘故,选项A错误;在A选项中梳子带电后头发就会带上等量的异种电荷,选项B错误;根据电荷守恒定律,自然界

24、中的电荷数的总量保持不变,选项C错误;摩擦起电的本质是电荷从一个物体转移到了另一个物体,选项D正确.要点二：【问题导引】答案:电荷中和是正、负电荷对外表现的电性相互抵消,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、负电荷消失,我们通常讲一个物体带多少电,实质上指的是带多少净电荷,只是习惯将“净”字省略掉.【例2】解析:(1)设A,B带电荷量均为q,第三个小球先与A接触,电荷平均分配,两球分别带电荷量为,第三个小球再与B接触,电荷平均分配,分别带电荷量为=q,所以接触后A,B两球的电荷量之比为23.(2)设A带的电荷量为q,B带电荷量为-q,则第三个小球先与A接触,电荷平均分配,分

25、别为,再与B接触,先中和,然后电荷再平均分配,分别带电荷量为=-.所以,接触后A,B两球的电荷量之比为21.例2-1: 解析:在接触过程中,由于B球带负电,其上电子转移到A球,最终两球带上等量的正电荷.在接触过程中,电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量QA=QB=1.6×10-9C共转移的电子电荷量为Q=-QB+QB=4.8×10-9C转移的电子数为n=3.0×1010个.答案:电子由B球转移到A球,转移的电子数为3.0×1010个例2-2: 解析:由于甲、乙、丙原来都不带电,由于甲物体带1.6×10-15C的正电荷,则乙物体带1.

26、6×10-15C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,由电荷守恒定律可知乙最终所带负电荷1.6×10-15 C-8×10-16 C=8×10-16 C,故A,D正确.针对训练2: 解析:当小球C和A接触后,A,C球带电为q1=1.0×10-5C再让小球B与小球A接触,此时A,B带电为q2=5.0×10-6C再让小球B与小球C接触后,此时B,C带电为q3=C=7.5×10-6C所以最终A,B,C三小球的带电荷量分别是5×10-6C,7.5×1

27、0-6C,7.5×10-6C.答案:5×10-67.5×10-67.5×10-6【教材探究】1、答案:只有导体中才存在自由移动的电荷,在外界带电体的影响下,电荷在导体内重新分布,近端出现异种电荷,远端出现同种电荷,若先移走带电体C,导体A,B又恢复到原来中性状态而无法起电.2、答案:不对,质子或电子所带电荷量的多少等于元电荷,并不能说质子或电子就是元电荷.达标测评 随堂演练·检测效果1、D 解析:带电体具有吸引轻小物体的性质.2、解析:两导体球上的电荷先中和再平分,所以每个导体球上带电荷量的大小为=2Q,故选项C正确.3、BC解析:摩擦起电的实

28、质是电子在相互摩擦的物体间发生转移,失去电子的显示正电,得到电子的显示负电,此过程并非创造了电荷,总电荷量总是守恒,故选项A错误,B正确;感应起电的实质是电荷从导体的一部分转移到另一部分,是电荷在同一导体内部发生了转移,故选项C正确,D错误.4、D解析:最小的电荷量是1.6×10-19C,任何物体的带电荷量是元电荷的整数倍,由于2.0×10-19C不是1.6×10-19C的整数倍,所以选项D是不可能的.课时训练：1、A 解析:A,B互相摩擦后,A带正电,说明A失去了电子,即电子由A转移到了B上,选项A正确,B错误;根据电荷守恒定律,A,B所带电荷量相等,选项C,D

29、错误.2、ABC解析:笔套与头发摩擦后,能够吸引圆环,说明笔套上带了电荷,即摩擦使笔套带电,选项A正确;笔套靠近圆环时,由于静电感应,会使圆环上、下部感应出异号电荷,选项B正确;圆环被吸引到笔套上的过程中,是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力,故选项C正确;由于笔套为绝缘体,笔套接触到圆环后,笔套所带的电荷不能被全部中和,选项D错误.3、B解析:导电平板靠近带电绝缘板并接地,导电平板与大地组成“大导体”,发生静电感应,使导电平板带上负电荷,选项B正确.对电荷守恒定律的理解4、C解析:在摩擦前M和N的内部有电荷,但电荷总量为零,故选项A错误.摩擦的过程中电子从M转移到了N,M带上了正电荷

30、,故选项B错误.由电荷守恒定律可知,N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10C,故选项C正确.M在摩擦过程中失去了1.6×10-101.6×10-19个=1×109个电子,故选项D错误.5、D解析:静电感应使得A带正电,B带负电.导体原来不带电,只是在带正电的导体球C的静电感应下,导体中的自由电子向B部分转移,使B部分带了多余的电子而带负电,A部分少了电子而带正电.根据电荷守恒定律,A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的,因此无论沿哪一条虚线切开,两部分的电荷量总是相等的,电子在导体上的分布不均匀,越靠近右端负电荷密度越大,越靠近左端正电荷密

31、度越大,所以从不同位置切开时左右两部分所带电荷量的值QA,QB是不同的,故只有D正确.6、B 解析:对质子 11H:带电荷量为2×(+23e)+(-13e)=e,故由2个u夸克和1个d夸克组成;对中子 01n:带电荷量为1×(+23e)+2×(-13e)=0,故由1个u夸克和2个d夸克组成.故选项B正确.7、解析:-3.2×10-5C电荷量含有的电子数为n=qe=3.2×10-51.6×10-19=2.0×1014(个)-4.8×10-5C的电荷含有的电子数为n=q'e=4.8×10-51.6×10-19=3.0×1014(个),增加的质量为M=nme=3.0×1014×9.1×10-