《9.1 电荷》教案、导学案、同步练习

1/13《9.1电荷》教案【教学目标】知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用。知道电量的概念。2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开。3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开。4．知道电荷守恒定律。5．知道什么是元电荷。过程与方法1．通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2．通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开。但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。情感态度与价值观通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质。【教学重难点】重点：电荷守恒定律。难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。【教学过程】一、引入新课新的知识内容，新的学习起点。本节将学习静电学。将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。【演示】摩擦过的琥珀具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电。【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。自然界中的两种电荷正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示。把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示。电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。二、进行新课1．电荷（1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释构成物质的原子本身就是由带电微粒组成。原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同。实质：电子的转移。结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。（3）金属导体模型也是一个物理模型用静电感应的方法也可以使物体带电。【演示】把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A，B。可以看到A，B上的金属箔都张开了，表示A，B都带上了电荷。如果先把C移走，A和B上的金属箔就会闭合。如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B仍带有电荷；如果再让A和B接触，他们就不再带电。这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和。（4）静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。提出问题：静电感应的原因？带领学生分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因：把带电的球C移近金属导体A和B时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷。感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分。2．电荷守恒定律：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。3．元电荷电荷的多少叫做电荷量。符号：Q或q单位：库仑符号：C元电荷：电子所带的电荷量，用e表示。注意：所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。电荷量e的值：e=1.60×10-19C比荷：电子的电荷量e和电子的质量me的比值，为C/㎏三、巩固练习1．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．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量C．元电荷就是质子D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍2．5个元电荷的电量是________；16C电量等于________元电荷。3．关于点电荷的说法，正确的是（）A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷D．一切带电体都可以看成点电荷四、说明1．两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中都已经讲过，本节重点是讲述静电感应现象。要做好演示实验，使学生清楚地知道什么是静电感应现象。在此基础上，使学生知道，感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分。本节只说明静电感应现象。2．在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律。3．要求学生知道元电荷的概念，而密立根实验作为专题，有条件的学校可以组织学生选学。《9.1电荷》导学案【学习目标】1．知道两种电荷及其相互作用。知道电量的概念。2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开。3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开。4．知道电荷守恒定律及元电荷。【学习重点】电荷守恒定律【学习难点】利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。【学习过程】一、自主学习1．自然界中只存在两种电荷：同种电荷互相，异种电荷互相。2．电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e＝C．实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的。所以，电荷量e称为。电荷量e的数值最早是由美国物理学家测得的。3．使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫。常见的起电方式有、和等。例如：一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后，两者必定带上等量同种电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带电；不带电的导体在靠近带电体时，导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布，使导体的两端出现电荷。4．电荷守恒定律：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；在转移的过程中，电荷量的总量保持不变。电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和仍然不变，所以电荷守恒定律也常常表述为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。5．原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量一样多，所以整个原子对表现为电中性。6．不同物质的微观结构不同，核外电子的多少和运动情况也不同。在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，这种电子叫做自由电子。失去这种电子的原子便成为带正电的离子，离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中。所以金属导电时只有在移动。二、合作探究例1图1-1-1所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A、B两个完全相同的枕形导体不带电。试问：（1）如何使A、B都带等量正电？（2）如何使A、B都带等量负电？（3）如何使A带负电B带等量的正电？解析：利用静电感应的原理可以轻松解决本题。（1）把AB紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，把A与B分开后再用手摸一下B，则B所带的负电荷就被中和，再把A与B接触一下，A和B就带等量正电荷。（2）把AB紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，再用手摸一下A或B，则A所带的正电荷就被中和，而B端的负电荷不变，移去C以后再把A与B分开，则A和B就带等量负电荷。（3）把AB紧密靠拢，让C靠近A，则在A端感应出负电荷，B端感应出等量正电荷，马上把A与B分开后，则A带负电B带等量的正电。拓展：把AB紧密靠拢，让C接触A或B，然后移去C．再把A与B分开，则A、B都带等量正电。其它的方法读者可以进一步思考。例2绝缘细线上端固定，下端挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜。在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，A、B都不带电，如图1-1-2所示，现使b带正电，则（）A．B将吸引a，吸住后不放开B．b先吸引a，接触后又把a排斥开C．A、B之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开解析：b带电后，由于静电感应，a的近b端和远b端分别出现等量的负电荷和正电荷，b对a的吸引作用大于排斥作用。A、B接触后带同种电荷，又相互排斥。故选项B正确。拓展：本题中如果a的表面不是镀有铝膜，则a的近b端和远b端不会分别出现等量的负电荷和正电荷，但是由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以正确的选项仍然是B．例3请你归纳一下，我们学习了哪些起电的方法？这些起电方法的共同特点是什么？解析：我们学习了摩擦起电、感应起电和接触起电三种起电方法。这些起电方法的共同特点是（1）起电过程中都是负电荷在转移；（2）起电过程中电荷量是守恒的。拓展：为什么起电过程中都是负电荷在转移呢？因为正电荷被束缚在原子核内，不能随便移动。例4两个完全相同的金属球，一个带+6×10-8C的电量，另一个带－2×10-8C的电量。把两球接触后再分开，两球分别带电多少？解析：两个完全相同的金属球接触后再分开，要平均分配电量，故两球均带q=（q1+q2）/2=[（+6×10-8）+（－2×10-8）]/2C=2×10-8C，带正电。拓展：两个完全相同的金属球接触后再分开，再平均分配电量时，异种电荷先中和，再将剩余电荷除以2即为每个金属球所带的电量。【达标检测】1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是（BD）A．元电荷就是电子B．元电荷是表示跟一个电子所带电荷量数值相等的电荷量C．元电荷就是质子D．物体所带电量只能是元电荷的整数倍2．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是（BC）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个部分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3．如图1-1-3所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔。若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（C）A．只有M端验电箔张开，且M端带正电B．只有N端验电箔张开，且N端带负电C．两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电D．两端的验电箔都张开，且左端带正电，右端带负电4．M和N是原来都不带电的物体，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（C）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1.6×10-10个电子5．如图1-1-4，有一带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器的小球B（不接触）时，验电器的金箔张角减小，则（AB）A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带正电6．如图1-1-5，小球质量分别为m1．m2，带同种电荷，电量分别为q1．q2，将它们用等长的绝缘细线悬于同一点O，此时两细线与竖直方向的夹角相等，则必有（A）A．m1=m2B．q1=q2C．m1=m2q1=q2D．不能确定7．如图1-1-6所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是（B）A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动B．枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动8．当一个验电器带电时，为什么两片金箔会张开一个角度？为什么金箔不能张开更大的角？当验电器带电时，两片金箔上带同种电荷，同种电荷相排斥，所以两金箔会张开一定的角度。金箔的张角越大，则重力对金箔的力矩也越大，当重力的力矩与排斥力的力矩相平衡时，金箔就能够保持静止状态，其角就不会再增大。9．多少个电子的电荷量等于-32.0μC？（电子电荷量e=1.6×10-19C）2.0×1014个10．当带电塑料尺子吸引一小纸片，当尺子接触到纸片时，有时纸片会很快地飞开，这是为什么？当带电塑料尺子吸引一小纸片，如果尺子接触到纸片，则纸片也带了与尺上电荷性质相同的电荷，同种电荷相排斥，所以纸片会很快地飞开。11．两个完全相同的金属球，一个带的电量，另一个带的电量。把两球接触后再分开，两球分别带电多少？q1=q2=-3q《9.1电荷》同步练习基础巩固1.(多选)下列说法正确的是()A.元电荷就是电子B.所有带电体带的电荷量一定等于元电荷的偶数倍C.元电荷的值通常取e=1.60×10-19CD.元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的答案CD2.把一个带电棒移近并接触一个带正电的验电器的过程中,金属箔片先闭合后又张开,说明棒上带的是()A.正电荷B.负电荷C.可以是正电荷,也可以是负电荷D.带电棒上先带正电荷,后带负电荷解析金属箔片先闭合后张开,说明金属箔片所带正电荷先被中和,而带电棒电荷量较大,中和后还有多余的负电荷,后来金属箔片带上负电荷,所以又会张开,由此判断,带电棒带负电。答案B3.如图所示,原来不带电的绝缘金属导体MN,在其两端下面都悬挂金属验电箔。若使带负电的绝缘金属球A靠近导体M端,可能看到的现象是()A.只有M端验电箔张开,且M端带正电B.只有N端验电箔张开,且N端带负电C.两端的验电箔都张开,且N端带负电,M端带正电D.两端的验电箔都张开,且N端带正电,M端带负电解析由于同号相斥,异号相吸,M端感应出正电荷,N端感应出负电荷。答案C4.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A.2.4×10-19CB.-8×10-19CC.-1.6×10-18CD.4.0×10-17C解析任何带电体所带的电荷量都只能是元电荷的整数倍,元电荷为e=1.60×10-19C,选项A中电荷量为32e,B中电荷量为-5e,C中电荷量为-10e,D中电荷量为250e答案A5.有甲、乙、丙三个轻质导体小球,将它们两两靠近,它们都相互吸引,如图所示,下列说法正确的是()A.三个小球都带电B.只有一个小球带电C.有两个小球带同种电荷D.有两个小球带异种电荷解析若两小球相互吸引,则两小球带异种电荷,或者一小球带电,一小球不带电。由题中图示情况知,三球中有一球带正电,一球带负电,一球不带电,选项D正确。答案D6.绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜,在a的近旁有一绝缘金属球b,开始时a、b不带电,如图所示,现使b球带电,则()A.a、b之间不发生相互作用B.b将吸引a,吸在一起不分开C.b立即把a排斥开D.b先吸引a,接触后又把a排斥开解析b球带电就能吸引轻质小球a,接触后电荷量重新分配,那么a、b球带同种电荷,然后就要相互排斥。题中说“近旁”表示能吸引并能接触,D对。答案D能力提升1.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S2解析在S1、S2都闭合前,对枕形导体,它的电荷是守恒的。由于静电感应,a、b两端出现等量的负、正电荷。当闭合开关S1、S2中的任何一个以后,便把大地与枕形导体连通,使大地与枕形导体组成一个新的大导体,因此,导体本身的电荷不再守恒,而是导体与大地构成的系统电荷守恒,由于静电感应,a