2021-2022高中物理3-1学案：第1章 1电荷及其守恒定律

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE16-版权所有@高考资源网学必求其心得，业必贵于专精1电荷及其守恒定律[学习目标]1.[物理观念]知道自然界中只存在两种电荷，知道电荷间的相互作用。2。[科学思维］了解使物体带电的方法，会从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。（难点）3.[科学方法]理解电荷守恒定律。(重点）4.[物理观念]知道电荷量和元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化.1．两种电荷自然界只存在两种电荷，即正电荷和负电荷。规定eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。,负电荷：用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷。)）2．电荷间的作用同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.3．原子的组成原子由原子核和核外电子组成,原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，核外电子带负电.通常原子内正、负电荷的数量相同，故整个原子对外表现为电中性。4．自由电子和离子金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种能自由活动的电子叫作自由电子,失去这种电子的原子便成为带正电的离子。二、摩擦起电和感应起电1．摩擦起电当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子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负电，失去电子的物体则带正电。如玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒容易失去电子而带正电，丝绸因有了多余电子而带负电。2．感应起电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号电荷，这种现象叫作静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电.三、电荷守恒定律及元电荷1．电荷守恒定律的两种表述方式(1）电荷既不会创生，也不会消灭，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，电荷的总量保持不变。（2)一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变.2．元电荷(1)电荷量:电荷的多少叫电荷量，常用符号Q或q表示,其国际单位是库仑，符号为C。（2）元电荷：科学实验发现电子所带的电荷量最小，且其他带电体所带电荷量是电子或质子电荷量的整数倍,这个最小的电荷量叫元电荷，用e表示，在计算中通常取e＝1。60×10－19C（3)电子的比荷：电子的电荷量e跟电子的质量me之比，叫作电子的比荷，其值为eq\f(e,me)＝1。76×1011C/kg。1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”）(1)用丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电，证明正电荷从丝绸转移到玻璃棒上. （×）(2)摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程. (√）(3)电子的电荷量e的数值最早是由库仑通过实验测出的。 （×）（4)元电荷就是质子或电子. (×）（5)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍。 (√)2．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。2×10－19C B．6。4×10－C．6。6×10－19C D．6.8×10－B［电荷量必须是元电荷e＝1.60×10－19C的整数倍，6。4×10－19C是3。如图所示，用起电机使金属球A带正电,靠近验电器B，则（）A．验电器金箔不张开，因为球A没有和B接触B．验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了正电C．验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了负电D．验电器金箔张开，因为验电器下部箔片都带上了正电D［因球A带正电，靠近验电器B，根据同种电荷相斥、异种电荷相吸的原理，验电器金箔中的电子就会被金属球A中正电荷吸引到验电器的上端小球上，所以下端的验电箔片就会带上正电。因为同种电荷相互排斥,故箔片张开，D正确。]三种起电方式1。三种起电方式的比较摩擦起电感应起电接触起电产生条件两种物体摩擦导体靠近带电体导体与带电体接触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2.三种起电方式的本质三种起电方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，它们的本质都是电荷的转移，电荷总量保持不变.【例1】(多选）如图所示，A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体,起初都不带电,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,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，先把C移走，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，先把A、B分开，再把C移走,最后重新让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点拨：（1）A、B分开前是一个整体，在A、B端分别感应出等量异号电荷。(2)A、B分开前移走C,则A、B端的异号电荷中和，整体不再带电.AB［A、B开始都不带电,把C移近导体A时,由于静电感应，A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累负电荷，B端积累正电荷,所以A、B上的金属箔片都张开，A对；若此时先把A、B分开再移走C,因A、B已经绝缘,所带电荷量不会变，金属箔片仍张开，B正确;但如果先移走C,A、B上的感应电荷会马上中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开，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，D错误。］上例中，把C移近导体A后，用手摸一下B导体,观察到什么现象？提示：A上的金属箔片张开，而B上金属箔片闭合。（1）只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中的电子不能自由移动，所以导体能够发生感应起电，而绝缘体不能发生感应起电。(2)凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体,而且该导体可视为近端，带异种电荷，地球就成为远端，带同种电荷。甲乙丙eq\o([跟进训练]）1。（多选）如图所示，在真空中，把一个中性的绝缘导体M向带负电的球P慢慢靠近的过程中，下列说法中正确的是()A．M两端的感应电荷越来越多B．M两端的感应电荷是同种电荷C．M两端的感应电荷是异种电荷D．M两端的感应电荷的电荷量相等ACD［绝缘导体向球P靠得越近,绝缘导体中的自由电子受到P的排斥力越大,两端的感应电荷越多，根据电荷守恒定律，导体两端将出现等量的异种电荷。所以选项B错误，A、C、D正确。]2．不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后都带上了电，如图所示.其原因是(）A．丝绸创造了负电荷B．玻璃棒创造了正电荷C．玻璃棒上有些电子转移到丝绸上D．丝绸上有些电子转移到玻璃棒上C[不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后玻璃棒带正电，丝绸带负电，是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上，玻璃棒由于失去电子带正电，丝绸由于得到电子带负电，故选C。］电荷守恒定律的理解及应用1。“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接触达到电中性的过程。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，也涵盖了近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律.如:由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮灭，转化为光子。在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变。3．两带电金属导体接触后电荷量的分配规律(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。（2）若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，则有【例2】放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A、B分别带有电荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9思路点拨：（1）两金属球接触后电荷先中和再平分.(2)每个小球电荷量的变化量等于电子电荷量的整数倍.[解析］两小球接触时，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，剩余正电荷一定平分，即接触后两小球带电荷量Q′A＝Q′B＝eq\f（QA＋QB,2)＝eq\f（6.4×10－9－3.2×10－9，2）C＝1.6×10－9C.在接触过程中,电子由B球转移到A球,自身的净电荷全部中和后，继续转移，使B球带Q′B的正电,这样共转移的电荷量为ΔQ＝Q′B－QB＝1。6×10－9C－（－3.2×10－9C）＝4。8×10则转移的电子数n＝eq\f（ΔQ，e)＝eq\f(4.8×10－9，1.6×10－19）＝3.0×1010（个）。［答案］由B球转移到A球3.0×1010个eq\o（［跟进训练]）训练角度1：电性的判断3．（多选)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．带有不等量异种电荷C．带有等量同种电荷D．一个带电，另一个不带电BCD[两个完全相同的金属球若带有等量的异种电荷，接触后将均不带电，若带不等量异种电荷,或带同种电荷，或一个带电，另一个不带电，接触后均带同种电荷,两球间存在相互排斥力，故B、C、D均正确，A错误.]训练角度2：电荷量的计算4．有A、B、C三个用绝缘柱支撑的相同导体球,A带正电，电荷量为q，B和C不带电。讨论用什么办法能使：（1）B、C都带等量的正电；（2)B、C都带负电；(3）B、C带等量的异种电荷；（4）B带eq\f(3，8)q正电.[解析］(1）B与A接触后,再与C接触.（2）使A靠近B、C，B、C用导线接地后,断开导线。（3）用导线将B、C连接，使A靠近B，断开导线.（4）B与A接触后,再与C接触，此时A带eq\f(q,2）正电，B带eq\f（q，4）正电，让B再次与A接触分开后，B带eq\f(3，8）q正电。[答案]见解析1．［物理观念］三种起电方式及其本质，感应起电的现象分析.2．［科学方法]电荷守恒定律的理解及应用。3．［科学思维]接触起电的电荷分配规律。1．(多选)关于电现象，下列说法中正确的是（）A．感应起电是利用静电感应,使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程B．带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电C．摩擦起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量同种电荷D．当一种电荷出现时,必然有等量异种电荷出现，当一种电荷被中和时,必然有等量异种电荷同时被中和ABD[感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分，而摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体，相互摩擦的两个物体总是同时带等量异种电荷，故A正确，C错误；由电荷守恒定律可知D正确；中性物体得到多余电子带负电，失去电子带正电，B正确。]2．(多选）关于元电荷，下列说法中正确的是（）A．元电荷实质上是指电子或质子本身B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19D．元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的BCD［元电荷实际上是指电荷量，数值为1.6×10－19C3．如图所示，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