鲁科版(2019)高中物理必修第三册1.1静电的产生及其微观解释-学案

4/7静电的产生及其微观解释【学习目标】核心素养物理观念科学思维科学探究1．知道使物体带电的几种方式。2．理解电荷守恒定律的内容。运用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。通过实验，观察并分析静电现象。【学习重难点】1．运用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。2．通过实验，观察并分析静电现象。【学习过程】知识点一静电的产生[观图助学]俯视逆时针转动俯视顺时针转动观察上图现象你可以得出什么结论？观察上图现象，思考电荷是如何移动的？1．电荷（1）电荷量：电荷的多少。在国际单位制中，电荷量的单位为库仑，简称库，符号为C。（2）电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。2．摩擦起电：当两个由不同物质组成的物体互相摩擦时，一个物体中某些原子的电子挣脱了原子核的束缚，转移到另一个物体上，于是原来呈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等量的正电。3．接触起电：当一个带电体接触导体时，电荷会发生转移，使导体也带电。4．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，导体中的自由电子便会靠近或远离带电体，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，受附近带电体影响而使导体上的电荷重新分布的现象称为静电感应。利用静电感应使金属导体带电的方式称为感应起电。[思考判断]（1）摩擦起电是创造电荷的过程。（×）（2）接触起电是电荷转移的过程。（√）（3）玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电。（×）知识点二产生静电的微观解释[观图助学]丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒失去了电子，带正电；丝绸得到了电子，带负电；从整体上看，两物体摩擦过程中电荷守恒吗？1．电荷守恒定律表述：电荷既不能被创造，也不能被消灭，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。在转移过程中，电荷的总量不变。2．摩擦起电的实质：两个不同物质组成的物体相互摩擦，由于摩擦力做功，一个物体中的电子获得能量，挣脱原子核的束缚转移到另一个物体上。根据电荷守恒定律，一个物体失去电子带正电，另一个物体得到电子带负电。3．感应起电的实质是在附近带电体所带电荷的作用下，导体中的自由电荷从导体的一部分转移到了另一部分。[思考判断]（1）原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分别带上了异种电荷，说明通过摩擦可以创造电荷。（×）（2）不带电的物体一定没有电荷。（×）（3）带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫电荷的湮没。（×）（4）感应起电过程仍符合电荷守恒定律。（√）验电器的构造、原理及用途1．构造2．原理金属箔片带同种电荷后，由于同种电荷相互排斥而张开。3．应用（1）检验物体是否带电。（2）物体带电的种类。[注意]摩擦起电适用于绝缘体，接触起电和感应起电适用于导体。物体带电的实质是电荷发生了转移，或物体间电荷的重新分配。一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。[拓展]金属结构中性是指物体内有电荷存在，但正负电荷的绝对值相等，对外不显电性。【学习小结】eq\a\vs4\al(三种起,电方式)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(摩擦起电——绝缘体,\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(接触起电,感应起电))——导体))起电的实质——电荷的转移一个规律——电荷守恒定律【达标检测】[基础过关]1．一个带电导体与另一个不带电导体接触，下列说法正确的是（）A．两物体一定带异种电荷B．两物体一定带同种电荷C．两物体一定带不等量的同种电荷D．两物体一定带等量的同种电荷解析一个带电导体与另一个不带电导体接触，电荷会发生转移，所以一定带同种电荷，选项A错误，B正确；若两个导体完全相同，则两个导体带等量的同种电荷，否则两个导体带不等量的同种电荷，选项C、D错误。答案B2．某次实验中，老师用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近锡箔屑，发现锡箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速地向空中散开，如图所示，下列说法正确的是（）A．锡箔屑被吸引过程会因为获得电子而带负电B．锡箔屑被吸引过程是减速过程C．最后锡箔屑散开是因为碰撞导致D．散开时锡箔屑带正电解析用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，带电体具有吸引轻小物体的性质，锡箔屑被吸引，锡箔屑在被吸引到玻璃棒上之前不带电，锡箔屑被吸引到玻璃棒上后带正电，故A错误；锡箔屑被吸引过程是加速过程，故B错误；最后锡箔屑散开主要是因为锡箔屑带正电，而同种电荷相互排斥，故C错误，D正确。答案D3．如图所示，放在绝缘支架上带正电的导体球A，靠近放在绝缘支架上不带电的导体B，导体B用导线经开关接地，现把S先闭合再断开，再移走A，则导体B（）A．不带电 B．带正电C．带负电 D．不能确定解析根据静电感应现象和电荷间的相互作用，可知S闭合之前B的a端带负电荷，b端带等量正电荷，S先闭合再断开，再移走A，导体B带负电，故选项C正确。答案C4．（多选）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，由此对摩擦起电的说法正确的是（）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解析两物体摩擦时是否得失电子取决于原子核对电子的束缚力大小，A错误；由于摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电种类一定不同，数量相等，B错误，C正确；由题中实验不难看出，同一物体与不同种类的物体摩擦，带电种类可能不同，D正确。答案CD5．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开。如图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（）解析把带电金属球移近不带电的验电器，会改变验电器上的电荷分布；由于电荷间同性相斥、异性相吸，使得验电器上靠近带电金属球的一端和其电性相反，而远离带电金属球的另一端和其电性相同，故选项B正确。答案B6．（多选）关于摩擦起电现象，下列说法正确的是（）A．摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷B．摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体上C．通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，一定带有等量异种电荷D．通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，可能带有同种电荷答案BC能力提升7．（多选）如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金属箔片。当枕形导体的A端靠近一带电导体C时（）A．A端金属箔片张开，B端金属箔片闭合B．用手触摸枕形导体B端后，A端金属箔片仍张开，B端金属箔片闭合C．用手触摸枕形导体B端后，将手和C都移走，两对金属箔片均张开D．选项A中两对金属箔片分别带异种电荷，选项C中两对金属箔片带同种电荷解析根据静电感应的原理知，带正电的导体C放在枕形导体附近，在A端出现了负电荷，在B端出现了正电荷，相应的金属箔片上带同种电荷，则A端和B端金属箔片均张开，选项A错误；用手触摸枕形导体B端后，B端不再带正电，金属箔片闭合，选项B正确；用手触摸枕形导体B端后，只有A端带负电，将手和C都移走，不再产生静电感应，A端所带负电荷便会分布在整个枕形导体上，A、B端均带负电，两对金属箔片均张开，选项C、D正确。答案BCD8．如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电金属球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是（）A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QB>QAB．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QB＝QAC．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QB>QAD．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解析静电感应使得A端带正电，B端带负电。导体原来不带电，只是在C中正电荷的作用下，导体中的自由电子向B端移动，使B端有多余的电子而带负电，A端少了电子，而带正电。A端移去的电子数目和B端多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷总量是相等的，但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C的作用力的强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布不均匀，越靠近B端，负电荷密度越大；越靠近A端，正电荷密度越大，因此从不同位置切开时，QA、QB的值是不同的，D正确。答案D9．某研究性学习小组的同学设计了以下实验方案来验证电荷守恒定律。实验操作步骤一：手持有机玻璃棒，用力将两块起电板快速摩擦后分开步骤二：将其中一块起电板插入金属箔片验电器上端的空心金属球（不要接触金属球）步骤三：将两块起电板同时插入空心金属球实验图解实验现象金属箔片张开金属箔片闭合根据以上实验过程和观察到的现象，回答下列问题：（1）步骤二的实验现象说明：________________________________；（2）步骤三的实验现象说明：________________________________；（3）该研究性实