1、1电荷 电荷守恒定律 第一章 静电场 学习目标：1物理观念知道两种电荷及电荷量，知道电荷守恒定律及三种起电方式。2科学思维理解三种起电方式的原理，能解决静电感应的相关问题。3科学探究通过摩擦起电与感应起电的实验，探究起电的实质是电子的转移。4科学态度与责任体验人类探索电的过程，养成观察、比较、归纳分析的良好习惯，树立勤于实践的科学精神。知识梳理 基础自测 自主预习探新知 NO.1一、摩擦起电 两种电荷 摩擦起电的解释 1两种电荷：自然界只存在两种电荷：和。同种电荷相互，异种电荷相互。2电荷量：电荷的，常用 Q 或 q 表示，国际单位制单位是，简称，符号是。1 C 1 nC。正电荷负电荷排斥吸引
2、多少库仑库C106 C109 C3元电荷 一个所带电荷量的绝对值为 ，它是电荷的最小单元，称为元电荷，记作 e1.61019 C。实验发现，任何带电体所带电荷量都是元电荷的。电子1.61019 C整数倍4原子的组成 原子由的原子核和的电子构成。一般情况下，原子核所带电荷总量与电子所带电荷总量，因此物体通常对外不显电性。5摩擦起电：两个物体相互摩擦时，失去的物体内部正电荷的总量负电荷的总量，显示出带正电，得到电子的物体内部正电荷的总量负电荷的总量，显示出带负电。说明：带电的实质是电荷的转移。带正电带负电相等电子大于小于二、电荷守恒定律 电荷既不能，也不能，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者
3、从物体的一部分到另一部分。也就是说，在任何自然过程中，电荷的代数和是。说明：电荷守恒定律现在的表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。被创造被消灭转移守恒的三、静电感应 1 静 电 感 应：当 一 个 带 电 体 靠 近 不 带 电 的 导 体 时，由于，导体中的自由电荷便会重新分布，使导体出现靠近带电体的一端带与带电体电性相反的电荷，远离带电体的一端带电荷的现象。2感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。电荷间相互吸引或排斥异种同种3验电器(1)构造：金属球、金属杆、金属箔。(2)使用：当验电器带电时，金属箔片由于同种电荷的排斥作用而张开，当箔片合拢时，表示验电器。注
4、意：三种起电方式：接触起电、摩擦起电、感应起电。不带电1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)两个正电荷之间的作用力互为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力。()(2)摩擦起电的过程就是创造电荷的过程。()(3)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。()(4)元电荷就是质子或电子。()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。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()A6.21019 CB6.41019 C C6.61019 C D6.81019 C B
5、 电荷量必须是元电荷 e1.601019 C 的整数倍，6.41019 C 是 e 的 4 倍，故看不清的关键数字可能是 B 项，B 正确。3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，下列说法中错误的是()AM 两端的感应电荷越来越多 BM 两端的感应电荷是同种电荷 CM 两端的感应电荷是异种电荷 DM 两端的感应电荷的电荷量相等 B M 向 P 靠得越近，M 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，M 两端将出现等量的异种电荷，B 错误。合作探究提素养 NO.2考点1 考点2 对感应起电的理解 图甲是古老的摩擦起电机，图乙是感
6、应起电机。结合图片，思考：甲 乙(1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷？(2)感应起电能发生在绝缘体上吗？原因是什么？提示：(1)两个绝缘体摩擦时，其中一个物体失去电子，另一个物体得到电子，分别带上了正、负电荷。(2)感应起电不会发生在绝缘体上，因为绝缘体中的电子不能自由移动。1过程及现象(1)取一对用绝缘支柱支持的金属导体 A、B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在它们下面的金属箔是闭合的，如图甲所示。(2)带正电荷的球 C 移近导体 A，可以看到 A、B 上的金属箔都张开了，这表示 A、B 上都带了电荷，如图乙所示。(3)如果把 A、B 分开，然后移去 C，可以看到 A 和 B 仍带有
7、电荷，如图丙所示。(4)让 A、B 接触，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了。这说明 A、B 所带的电荷是等量的，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和。甲 乙 丙 感应起电2感应起电的本质 在导体 C 上的电荷作用下，导体 A、B 上的自由电荷发生定向移动，由 B 端移至 A 端，从而引起 A 端带负电，B 端带正电，此时若将 A、B 分离，导体 A、B 则成为带等量异种电荷的带电体。【例1】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的金属球。若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，将导体分为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(
8、)A沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QBQA B只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QBQA C沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QBQA D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 思路点拨：(1)由于静电感应 A 端带正电，B 端带负电。(2)因为是原先不带电的导体，所以电荷守恒，总有 QA 与 QB 之和恒定。D 静电感应使得 A 部分带正电，B 部分带负电。导体原来不带电，只是在 C 的电荷的作用下，导体中的自由电子向 B 部分移动，使 B 部分有了多余的电子而带负电，A 部分缺少了电子而带正电。A 部分失去的电子数目和 B 部分多余电
9、子的数目是相等的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷总量总是相等的。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。越靠近右端，负电荷密度越大；越靠近左端，正电荷密度越大。所以从不同位置切开时，导体的带电荷量的值是不同的。故 D正确。分析感应起电问题时的三点提醒(1)明确带电体与感应起电的导体。(2)弄清楚导体靠近带电体的一端和远离带电体的另一端，近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷。(3)注意拿走物体的顺序，若保持带电体不动，先分开导体的靠近端和远离端，再移走带电体，则靠近端带异种电荷，远离端带同种电荷。若先移走带
10、电体，则导体上的电荷会立即中和，不再带电。跟进训练 1(多选)如图所示，有一带正电的验电器，当一金属球 A 靠近验电器的小球 B(不接触)时，验电器的箔片张角减小，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 AB 验电器的箔片之所以张开，是因为它们都带了正电荷。张开的角度取决于带电荷量的多少。张角减小，说明箔片上的正电荷减少，A 球与 B 球无接触，肯定发生的是静电感应。A 球不带电时，由于静电感应 A 球靠近 B 球的一端带负电荷，同理，A 球反过来感应 B 球，使 B 球上的正电荷增多，箔片上的正电荷减少，从而张角减小；若 A 球带负电，可达到同样
11、的效果；若 A 球带正电，则正好相反，使张角增大，所以 A、B 正确。电荷守恒定律 小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示，小明使验电器带了负电荷，经过一段时间后，他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。关于此问题，他跟学习小组讨论后形成了下列观点，你认为哪些是正确的？小球上原有的负电荷逐渐消失了。在此现象中，电荷不守恒。小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了。该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律。提示：正确的观点为，因电荷不会消失，电荷在转移过程中是守恒的。1对元电荷的理解(1)元电荷 e 又称“基本电荷量”，是自然界存在的最小电
12、荷量，最早是由美国科学家密立根用实验测得的。元电荷作为电荷量的单位，是物理学的基本常量之一，e1.601019 C。(2)元电荷只是一个电荷量的单位，不是某种电荷，也没有正负，更不是物质。不能说电子或质子是元电荷，因为电子和质子是实实在在的粒子(虽然其所带电荷量的绝对值为一个元电荷)。2对电荷守恒定律的理解(1)电荷守恒定律不仅适用于宏观过程(电子的转移)，也适用于微观过程(核反应和粒子的转化过程)。(2)起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离或转移。摩擦起电和接触起电是电荷“从一个物体转移到另一个物体”，感应起电是电荷“从物体的一部分转移到另一部分”。(3)电荷的总量是指电荷的代数和。(4)
13、电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0。【例2】甲、乙两个原来不带电荷的物体相互摩擦(没有第三者参与)，结果发现甲物体带了1.61015 C的电荷量(正电荷)，下列说法正确的是()A乙物体也带了1.61015 C的正电荷 B甲物体失去了104个电子 C乙物体失去了104个电子 D甲、乙两物体共失去了2104个电子 思路点拨：(1)没有第三者参与时，甲、乙两物体的总电荷量不变。(2)物体的带电荷量为物体失去或得到电子的总电荷量。B 甲、乙两个物体相互摩擦，甲带1.61015 C的正电荷，那么由电荷守恒定律可知，乙应带1.61015 C的负电荷，即甲失去了104个电子，乙得到了104个电子，所以B正
14、确。1同一物体与不同物体摩擦是失去电子还是得到电子，取决于相互摩擦的两物体的原子核对电子束缚能力的相对强弱。2任何起电方式都是电荷的转移，在同一隔离系统中正、负电荷的代数和不变。跟进训练 训练角度1：对元电荷的认识 2(多选)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荷量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是 ()A电子和质子都是元电荷 B一个带电体的电荷量为元电荷的205.5倍 C元电荷是最小的电荷量单位 D元电荷没有正负之分 CD 元电荷是最小的电荷量单位，而不是带电粒子，带电体的电荷量均为元电荷的整数倍，元电荷没有正负之分，故C、D正确。训练角度 2：对电荷守恒定律
15、的理解 3关于电荷守恒定律，下列叙述不正确的是()A一个物体所带的电荷量总是守恒的 B在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电荷量总是守恒的 C在一定的条件下，一个系统内的等量的正、负电荷即使同时消失，也并不违背电荷守恒定律 D电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换 A 根据电荷守恒定律，单个物体所带电荷量是可以改变的，在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电荷量总是守恒的，若一个系统内的等量的正、负电荷同时消失，并不违背电荷守恒定律，电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换，故A错误，B、C、D正确。1物理观念：两种电荷即正电荷、负电荷，电荷量、静电感应
16、。2科学思维：三种起电方式即：摩擦起电、接触起电、感应起电、电荷守恒定律的理解。3科学方法：实验法、观察法、归纳法等。当堂达标夯基础 NO.31 2 3 4 5 1两个物体分别带有电荷()A它们之间的静电力一定是引力 B它们之间的静电力一定是斥力 C如果它们带的是同种电荷，它们之间的静电力一定是引力 D如果它们带的是异种电荷，它们之间的静电力一定是引力 D 根据同种电荷相排斥，异种电荷相吸引，如果它们带的是异种电荷，它们之间的静电力一定是引力，D正确。1 2 3 4 5 2关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是()A摩擦起电说明通过做功可以创造电荷 B摩擦起电说明电荷可以创造 C感应起
17、电说明电荷可以从物体的一部分转移到物体的另一部分 D感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了 1 2 3 4 5 C 摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，即说明了电荷可以从一个物体转移到另一个物体，而电荷的总量是不变的，故A、B错误；感应起电过程电荷在电场力作用下，从物体的一部分转移到另一部分，故C正确，D错误。1 2 3 4 5 3如图是伏打起电盘示意图，其起电原理是()甲 乙 丙 丁 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 1 2 3 4 5 B 导电平板靠近带电的绝缘板并接地时，导电平板由于静电感应，使导电平板带上负电荷，故选项B正确。1 2 3
18、 4 5 4(多选)M和N是两个都不带电的物体。它们互相摩擦后，M带正电荷2.72109 C，下列判断正确的有()A在摩擦前M和N的内部没有任何电荷 B摩擦过程中电子从M转移到N CN在摩擦后一定带负电荷2.72109 C DM在摩擦过程中失去1.71010个电子 1 2 3 4 5 BCD 在摩擦前，物体内部存在着等量的异种电荷，对外不显电性，A错；M失去电子带正电，N得到电子带负电，所以电子是从M转移到N，B对；在摩擦起电过程中，得失电子数目是相等的，根据电荷守恒定律，M带正电荷2.72109 C，则N一定带负电荷2.72109C，C对；M失去的电子数为n qe 2.721091.6010
19、19 个1.71010个，D对。1 2 3 4 5 5情境：干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走，身上聚集了4.8105C的电荷。问题：若电子质量me9.11031kg，电子电荷量e1.61019C。则：(1)多少个电子的电荷量等于3.2105C?(2)此人身上有多少个剩余电子？(3)他的质量增加了多少？1 2 3 4 5 解析(1)每个电子电荷量为e1.61019 C，则3.2105C的电荷量需要的电子为 n 3.21051.6101921014个。(2)此人身上有电子为 n 4.81051.6101931014个。1 2 3 4 5(3)电子质量 me9.11031 kg，所以他的质量增加 m310149.11031 kg2.731016 kg。答案(1)21014 个(2)31014 个(3)2.731016 kg点击右图进入 课 后 素 养 落 实 谢谢观看 THANK YOU!