1、新课标 物理 选修311电荷及其守恒定律学习目标1.知道自然界中只存在两种电荷，知道电荷间的相互作用2.了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质(难点) 3.理解电荷守恒定律(重点) 4.知道电荷量和元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化电荷先填空1两种电荷：自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷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(1)原子结构：原子(2)原子电性：原子核的正电荷的数量与核外电子负电荷的数量相等，整个原子对外界较远的位置表现为电中性(3)离子的电性：失去电子的原子为带正电的离子；得到电子的原子为带负电的离子4常见的两种起电方式(1)摩擦
2、起电：两个物体相互摩擦时，一些被原子核束缚得不紧的电子从一个物体转移到另一个物体，使得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正电的现象(2)感应起电：自由电子：金属中离原子核较远的能脱离原子核的束缚而在金属中自由活动的电子静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互排斥或吸引，导体中的自由电荷便会远离或趋向带电体，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的现象感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程再思考两种带电方式都能使绝缘体带电吗？为什么？【提示】不能摩擦带电可以使绝缘体带电因为绝缘体中几乎没有自由移动的电荷，而感应起电只能使导体带电，而不能
3、使绝缘体带电后判断(1)摩擦带电、接触起电这两种方式都能使绝缘体带电()(2)静电感应现象是导体内部电荷的重新分布，显现出了电性()(3)接触带电的实质是电荷的转移()电荷守恒定律先填空1内容：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物体或从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷总量保持不变2电荷守恒定律的另一表述一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变再思考(1)带有等量异种电荷的金属球接触后会发生电荷的中和，此时电荷消失了吗？【提示】中和时，系统所带电荷的代数和不变，电荷并没有消失，只是正、负电荷数量相等，金属球整体对外显电中性(2)摩擦起电与感应起电有什么
4、不同？本质相同吗？【提示】摩擦起电发生于两个绝缘体间，失电子的带正电，得电子的带负电；感应起电源于有带电体靠近导体，导体内的自由电子在导体内部发生了转移摩擦起电过程两物体必须接触，感应起电时带电体一定不能与导体接触两种起电方式的本质相同，都是电荷发生转移的结果，都符合电荷守恒定律后判断(1)摩擦起电创造了电荷，感应起电是电荷的转移()(2)摩擦起电是电荷由一个物体转移到另一个物体()(3)感应起电过程仍符合电荷守恒定律()元电荷与电荷量先填空1电荷量：电荷的多少在国际单位制中，它的单位是库仑，符号C.正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值2元电荷：最小的电荷量，即电子或质子所带的电荷量，用
5、e表示e1.61019C.最早由美国物理学家密立根测得3物体带电特点：所有物体所带电荷量为元电荷的整数倍4电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比再思考有同学说：“元电荷就是电子”你认为这种说法对吗？【提示】元电荷指的是1.61019C的电荷量，在数值上等于一个电子或一个质子带的电荷量，它并不是电子，也不是质子，故这种说法错误后判断(1)科学实验发现的最小电荷量是1 C()(2)元电荷是电荷量的最小单位()(3)某物体带电量为31019C.()预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3问题4学生分组探究一三种起电方式的比较(对比分析)第1步探究分层设问，破解
6、疑难1三种起电方式有何不同？2三种起电方式的实质是什么？第2步结论自我总结，素能培养内容方式摩擦起电感应起电接触起电产生条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时导体与带电体接触时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”导体带上与带电体电性相同的电荷微观解释不同物质的原子核对核外电子的约束力不同，摩擦时会出现电子从一物体转移到另一物体上的现象导体中的自由电子受到带电体对它的排斥(或者吸引)，而移向导体的远端(或者近端)电荷间的相互作用，使得自由电子在带电体和导体上转移，且重新分布实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移第3步例证典例印证，思维深化(多选)如图1
7、11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()图111A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移去，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【思路点拨】两箔片带同种电荷张开，不带电时合拢静电感应会使电荷重新分布【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，
8、B端积累了正电荷，其下部贴有的金属箔片因为接触带电，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，A正确C只要一直在A、B附近，先把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍带等量异种的感应电荷，此时即使再移走C，因A、B已经绝缘，所带电荷量也不能变，金属箔片仍张开，B正确但如果先移走C，A、B上的感应电荷会立刻在其相互之间库仑力作用下吸引中和，不再带电，所以金属箔片都不会张开，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，D错【答案】AB感应起电的特点(1)“近异远同”：用
9、带电体靠近不带电的导体时，会在靠近带电体的一端感应出与带电体电性相反的电荷，远离端感应出与带电体电性相同的电荷(2)“等量异性”：用带电体靠近不带电的导体(或两不带电的相互接触的导体)时，会在原不带电的导体两端(或两不带电的相互接触的导体上)感应出等量异性的电荷第4步巧练精选习题，落实强化1如图112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带上了正电图112【解析】因球带正电，靠近验电器B，根据同种电荷相斥、异种电荷相吸
10、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，所以D正确【答案】D2一带电的导体与不带电的另一导体接触后则会使不带电的导体带上同种电荷，这种使物体带电的方式叫接触起电，即若A物体带正电荷与不带电的B物体接触后，使B带上正电荷，分析使接触带电的原因【解析】带正电荷的A物体与B接触时，B物体内带负电的自由电子受A中正电荷的吸引而转移到A上，从而使A的带电量减少，B上相对多余了正电荷，因而B带上正电【答案】见解析学生分组探究二对电荷守恒定律的理解(深化理解)第1步探究分层设问，破解疑难1为什么说两种起电方式并
11、没创造电荷？2当两带电体接触时，电荷如何分布？第2步结论自我总结，素能培养1物体带电的实质：物体带电不是创造了电荷，物体不带电也不是消灭了电荷物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间或物体内部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2“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接触发生电中性的过程3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4两个完全相同的导体的电荷分布规律：(1)两个完全相同的导体，一个带电，另一个不带电
12、当两个导体接触后再分开时，两导体所带的电荷量相等，都等于原来电荷量的一半(2)两个完全相同的导体，都带有一定量的电荷，若两带电体的电荷量分别为Q1、Q2，则它们接触后再分开都带有的电荷量，式中电荷量Q1、Q2均包含它们的正负号如图113.图113第3步例证典例印证，思维深化有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA6.4109 C，QB3.2109 C，让两绝缘金属小球接触后A、B所带的电荷量各是多少？在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？【思路点拨】两完全相同带电导体接触时，同号时，电荷量平分，异号时，先中和后平分【解析】当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正
13、电荷再重新分配由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量QAQB(QAQB)/2 C1.6109 C.在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带QB的正电，这样，共转移的电子电荷量为QQBQB3.2109C1.6109 C4.8109 C.转移的电子数n3.01010(个)【答案】均为1.6109 C电子由B球转移到了A球，共转移了3.01010个电荷的分配规律(1)两个大小完全相同的带同种电荷的金属球接触时，电荷平均分配(2)两个大小完全相同的带异种电荷的金属球接触时，电荷先中和，剩余电荷再平分(3)两个大小、形状完全相同的非球形带电金属导体接
14、触时，也符合上述规律第4步巧练精选习题，落实强化3毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为()A毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上B毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上C橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上D橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上【解析】摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱，在摩擦的过程中，毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上，从而使失去电子的毛皮带正电，得到电子的橡胶棒带负电，故A正确【答案】A4(多选)(2012浙江高考)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
15、后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图114所示对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是()图114A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【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；笔套接触到圆环后，笔套上的部分电荷转移到
16、圆环上，使圆环带上相同性质的电荷，选项D错误【答案】ABC用带电物体接近和接触验电器时的不同现象1带电体接近验电器发生感应起电，如将带正电的物体接近验电器的金属球：(1)若验电器原来不带电，则由于静电感应，验电器金属球感应出负电荷，而金属箔则由于带正电而张开一定角度；(2)若验电器原来带正电，由于静电感应，同种电荷相斥，金属球的正电荷电荷量减少，金属箔电荷量增多，张角增大；(3)若验电器原来带负电，则异种电荷相吸，金属球电荷量增大，金属箔电荷量可能减少，也可能先减少，然后带正电增加，因此其张角可能减小，也可能先减小后增大2带电体接触验电器发生接触起电：带电物体上的电荷会转移到验电器上，金属箔张
17、开一定角度，移走带电物体，验电器金属箔一直张开用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时，发现它的金属箔片的张角减小，由此可判断()A验电器所带电荷量部分被中和B验电器所带电荷量部分跑掉了C验电器一定带正电D验电器一定带负电【解析】橡胶棒没有与验电器接触，不会发生中和现象，验电器上也不会有部分电荷跑掉，A、B错；用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，将其靠近验电器时，若验电器原来带正电，由于电荷间同性相斥、异性相吸的特点，远离橡胶棒的金属箔带电量减少，金属箔片的张角减小，C对；同理，若验电器原来带负电，当橡胶棒靠近验电器时，金属箔片的张角增大，D错【答案】C易错分析本题易错选项及错误原因分析如下：易错选项
18、错误原因A对中和现象的发生条件不明确，实际上带电体接触是发生电荷中和的前提B受表面现象的影响，认为金属箔片的张角减小，验电器的带电量就一定减少了，没有考虑到电荷在验电器上的分布可以发生变化，也没注意到该题没有电荷跑掉的通路D误认为用毛皮摩擦过的橡胶棒带正电先看名师指津验电器工作时，可用带电体靠近验电器的金属小球，也可以用带电体接触验电器的金属小球无论哪种情况都满足起电的规律(1)靠近时，属于感应起电，验电器金属球和金属箔片带上异种电荷(2)接触时，属于接触起电，验电器金属球和金属箔片带上同种电荷再演练应用1使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开下列各图表示验电器上感应的电荷的分布情况，正确的是()【解析】由于静电感应，当带电的金属球靠近不带电的验电器时，近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷，故B正确【答案】B
