高中物理第一章静电场第1节电子的发现课件新人教版选修31.ppt

1、第一章静电场第一章静电场知识内容知识内容学考要求层级学考要求层级电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律b b库仑定律库仑定律c c电场强度电场强度c c电势能和电势电势能和电势b b电势差电势差b b电容器的电容电容器的电容b b带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动b b第第1 1节电荷及其守恒定律节电荷及其守恒定律自主学习自主学习课堂探究课堂探究课堂达标课堂达标自主学习自主学习学习目标学习目标1.1.知道电荷的种类和电荷相互作用的规律。知道电荷的种类和电荷相互作用的规律。2.2.了解原子呈电中性的原因。了解原子呈电中性的原因。3.3.了解摩擦起电、感应起电等现象了解摩擦起电、感应起电等现象

2、,知道摩擦起电和感应起电的本质是电子知道摩擦起电和感应起电的本质是电子的转移。的转移。4.4.理解电荷守恒定律。理解电荷守恒定律。5.5.知道电荷量的概念及其单位知道电荷量的概念及其单位,知道元电荷的值。知道元电荷的值。教材提炼教材提炼一、电荷一、电荷1.1.两种电荷两种电荷:自然界中的电荷只有自然界中的电荷只有 。(1)(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带用丝绸摩擦过的玻璃棒带 。(2)(2)用毛皮摩擦过的橡胶棒带用毛皮摩擦过的橡胶棒带 。2.2.物质的微观结构物质的微观结构(1)(1)原子组成原子组成两种两种正电荷正电荷负电荷负电荷 质子：带原子核原子中子：不带电核外电子：带正电正电负电负电(2)

3、(2)原子电性原子电性:原子核的正电荷的数量与核外电子的负电荷的数量原子核的正电荷的数量与核外电子的负电荷的数量 ,整个原子对外界较远的位置表现为整个原子对外界较远的位置表现为 。3.3.三种起电方式三种起电方式(1)(1)摩擦起电摩擦起电:当两个物体互相摩擦时当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的一些束缚得不紧的 往往往往从一个物体转移到另一个物体从一个物体转移到另一个物体,于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带 电电,失去电子的物体则带失去电子的物体则带 电。电。(2)(2)感应起电感应起电静电感应静电感应:当一个带电体靠近导体时当一个带电体靠近导体时

4、,由于电荷间相互吸引或排斥由于电荷间相互吸引或排斥,导体中导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体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使导体靠近带电体的一端带 电电荷荷,远离带电体的一端带远离带电体的一端带 电荷的现象。电荷的现象。感应起电感应起电:利用静电感应使金属导体带电的过程。利用静电感应使金属导体带电的过程。一样多一样多电中性电中性电子电子负负正正异号异号同号同号(3)(3)接触起电接触起电:不带电的物体与带电的物体接触不带电的物体与带电的物体接触,能使不带电的物体带上同能使不带电的物体带上同种电荷。两个完全相同的物体接触后种电荷。两个完全相同的物体接触后,会使电荷量均

5、分。会使电荷量均分。二、电荷守恒定律二、电荷守恒定律1.1.表述一表述一:电荷既不会电荷既不会 ,也不会也不会 ,它只能从一个物体它只能从一个物体转移到转移到 ,或者从物体的一部分转移到或者从物体的一部分转移到 ;在转移在转移过程中过程中,电荷的电荷的 保持不变。保持不变。2.2.表述二表述二:一个与外界没有一个与外界没有 交换的系统交换的系统,电荷的电荷的 保持保持不变。不变。三、电荷量三、电荷量1.1.电荷量电荷量:电荷的电荷的 叫电荷量。国际单位是库仑叫电荷量。国际单位是库仑,简称库简称库,用用 表示。表示。2.2.元电荷元电荷:的电荷量叫做元电荷的电荷量叫做元电荷,用用e e表示。表示

6、。e=e=。最早由美国物理学家。最早由美国物理学家 测得。测得。创生创生消灭消灭另一个物体另一个物体另一部分另一部分总量总量电荷电荷代数和代数和多少多少C C最小最小1.601.601010-19-19 C C密立根密立根3.3.电荷量的不连续性电荷量的不连续性:所有带电体的电荷量或者等于所有带电体的电荷量或者等于e,e,或者是或者是e e的的_倍倍,这就是说电荷量是不能连续变化的物理量。这就是说电荷量是不能连续变化的物理量。4.4.电子的比荷电子的比荷:电子的电子的 与电子的质量与电子的质量m me e之比。之比。整数整数电荷量电荷量e e自我反馈自我反馈1.1.(2018(2018浙江金华

7、云富高级中学测试浙江金华云富高级中学测试)如图甲、乙所示如图甲、乙所示,显示使物体显示使物体A,BA,B带电带电的实验过程为的实验过程为()A.A.摩擦起电摩擦起电 B.B.接触起电接触起电 C.C.感应起电感应起电 D.D.以上都不对以上都不对解析解析:当带正电的球靠近当带正电的球靠近A A端时端时,由于静电感应由于静电感应,会使左端出现负电荷会使左端出现负电荷,右右端出现正电荷端出现正电荷,当把当把A,BA,B分开之后分开之后,A,A就带了负电就带了负电,B,B就带了正电就带了正电,所以本实所以本实验为使物体感应起电验为使物体感应起电,选项选项C C正确。正确。C C2.2.关于元电荷关于

8、元电荷,下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是()A.A.元电荷实质上是指电子和质子本身元电荷实质上是指电子和质子本身B.B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C.C.元电荷的值通常取元电荷的值通常取e=1.6e=1.61010-19-19 C CD.D.电荷量电荷量e e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的解析解析:元电荷是最小的电荷量元电荷是最小的电荷量,不是某种电荷不是某种电荷,其值通常取其值通常取e=1.6e=1.61010-19-19 C,AC,A错误错误,C,C正确正确;带电体的电荷量不

9、连续带电体的电荷量不连续,所有带电体的电荷量一定等于所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍元电荷的整数倍,B,B正确正确;最早测出电荷量最早测出电荷量e e数值的科学家是美国的科学家数值的科学家是美国的科学家密立根密立根,D,D正确。正确。A A3.3.原来甲、乙、丙三物体都不带电原来甲、乙、丙三物体都不带电,今使甲、乙两物体相互摩擦后今使甲、乙两物体相互摩擦后,乙物体乙物体再与丙物体接触再与丙物体接触,最后最后,得知甲物体带正电荷得知甲物体带正电荷1.61.61010-15-15 C,C,丙物体带电荷量丙物体带电荷量的大小为的大小为8 81010-16-16 C C。则对于最后乙、丙两物体

10、的带电情况。则对于最后乙、丙两物体的带电情况,下列说法中正下列说法中正确的是确的是()A.A.乙物体一定带有正电荷乙物体一定带有正电荷8 81010-16-16 C B.C B.乙物体可能带有负电荷乙物体可能带有负电荷2.42.41010-15-15 C CC.C.丙物体一定带有正电荷丙物体一定带有正电荷8 81010-16-16 C D.C D.丙物体一定带有负电荷丙物体一定带有负电荷8 81010-16-16 C C解析解析:由于甲、乙、丙原来都不带电由于甲、乙、丙原来都不带电,甲、乙相互摩擦导致甲失去电子而甲、乙相互摩擦导致甲失去电子而带带1.61.61010-15-15 C C的正电荷

11、的正电荷;乙物体得到电子而带乙物体得到电子而带1.61.61010-15-15 C C的负电荷的负电荷;乙乙物体与不带电的丙物体相接触物体与不带电的丙物体相接触,从而使一部分负电荷转移到丙物体上从而使一部分负电荷转移到丙物体上,故故可知乙、丙两物体都带负电荷可知乙、丙两物体都带负电荷,由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为1.61.61010-15-15 C-8 C-81010-16-16 C=8 C=81010-16-16 C,C,故故D D正确。正确。D D4.4.关于摩擦起电关于摩擦起电,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.两个物体相互摩擦时一定会发

12、生带电现象两个物体相互摩擦时一定会发生带电现象B.B.摩擦起电的两个物体一定带有等量同种电荷摩擦起电的两个物体一定带有等量同种电荷C.C.在摩擦起电现象中负电荷从一个物体转移到另一个物体在摩擦起电现象中负电荷从一个物体转移到另一个物体D.D.在摩擦起电现象中正、负电荷同时发生转移在摩擦起电现象中正、负电荷同时发生转移解析解析:在摩擦起电现象过程中电子会从一个物体转移到另一个物体在摩擦起电现象过程中电子会从一个物体转移到另一个物体,失去失去电子的物体带正电电子的物体带正电,得到电子的物体带负电。得到电子的物体带负电。C C课堂探究课堂探究要点突破要点突破【例【例1 1】如图所示如图所示,梳过头发

13、的梳子梳过头发的梳子,常能吸引轻小物体常能吸引轻小物体,这属于摩擦起电。这属于摩擦起电。关于摩擦起电现象关于摩擦起电现象,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子B.B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量同种电荷同时带上等量同种电荷C.C.摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的形成的D.D.丝绸摩擦玻璃棒时丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒上转移到丝绸上电子

14、从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多玻璃棒因质子数多于电子数而显正电于电子数而显正电D D要点一要点一三种起电方式三种起电方式解析解析:摩擦起电不会创造出电子和质子摩擦起电不会创造出电子和质子,也不能使质子在物体间移动也不能使质子在物体间移动,选选项项A,CA,C错误错误;摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不同能力不同,因而电子在物体间转移因而电子在物体间转移,若一个物体失去电子若一个物体失去电子,其质子数就会其质子数就会比电子数多比电子数多,我们说它带正电我们说它带正电;若一个物体得到电子若一个物体得到电子,其质子数就

15、会比电其质子数就会比电子数少子数少,我们说它带负电我们说它带负电,产生摩擦起电的两物体所带电荷是产生摩擦起电的两物体所带电荷是“等量异等量异种电荷种电荷”,选项选项B B错误错误,D,D正确。正确。规律方法规律方法三种起电方式的本质及感应起电的判断方法三种起电方式的本质及感应起电的判断方法(1)(1)本质本质:三种起电方式都不是创造了电荷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只是电荷从一个物体转移到了另一个物体到了另一个物体,或者从物体的一部分转移到了另一部分或者从物体的一部分转移到了另一部分,这三种起电这三种起电方式的本质都是电荷的转移方式的本质都是电荷的转移,电荷总量保持不变

16、。电荷总量保持不变。(2)(2)感应起电的判断方法感应起电的判断方法带电体靠近导体时带电体靠近导体时,导体上靠近带电体的一端感应出与带电体性质导体上靠近带电体的一端感应出与带电体性质不同的电荷不同的电荷,远离带电体的一端感应出与带电体性质相同的电荷。远离带电体的一端感应出与带电体性质相同的电荷。接地的某导体与地球组成一个新导体接地的某导体与地球组成一个新导体,在感应起电时该导体为近带在感应起电时该导体为近带电体端电体端,感应出与带电体不同性质的电荷感应出与带电体不同性质的电荷,地球为远带电体端地球为远带电体端,感应出感应出与带电体性质相同的电荷。与带电体性质相同的电荷。针对训练针对训练1:1:

17、(2018(2018浙江温州十五校联合体期末浙江温州十五校联合体期末)如图所示如图所示,取一对用绝缘柱取一对用绝缘柱支持的不带电导体支持的不带电导体A A和和B,B,使它们彼此接触使它们彼此接触,现在把带正电荷的物体现在把带正电荷的物体C C移近导体移近导体A,A,发现贴在发现贴在A,BA,B下部的金属箔都张开下部的金属箔都张开,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.此时此时A A带负电荷带负电荷,B,B带正电荷带正电荷B.B.此时此时A A和和B B都带负电荷都带负电荷C.AC.A和和B B分开后移去分开后移去C,A,BC,A,B上的金属箔仍保持闭合上的金属箔仍保持闭合D.D.先移去先

18、移去C,C,再把再把A A和和B B分开分开,A,B,A,B上的金属箔仍保持张开上的金属箔仍保持张开A A解析解析:带正电的物体带正电的物体C C靠近靠近A A附近时附近时,由于静电感应由于静电感应,A,A端带上负电端带上负电,B,B端带上端带上正电正电,所以金属箔都张开所以金属箔都张开,故故A A正确正确,B,B错误。先把错误。先把A,BA,B分开分开,则则A A带负电带负电,B,B带带正电正电,移去移去C C后后,电荷不能再进行中和电荷不能再进行中和,所以所以A A端带负电端带负电,B,B端带正电端带正电,金属箔金属箔片保持张开片保持张开,故故C C错误。先移去错误。先移去C C后后,A,

19、A与与B B的电荷发生中和的电荷发生中和,则两个金属箔都则两个金属箔都闭合闭合,故故D D错误。错误。要点二要点二 【例【例2 2】有三个相同的绝缘金属小球有三个相同的绝缘金属小球A,B,C,A,B,C,其中其中A A小球带有小球带有2.02.01010-5-5C C的正的正电荷电荷,小球小球B,CB,C不带电。现在让小球不带电。现在让小球C C先和小球先和小球A A接触后取走接触后取走,再让小球再让小球B B与小与小球球A A接触后分开接触后分开,最后让小球最后让小球B B与小球与小球C C接触后分开接触后分开,最终三小球的带电荷量分最终三小球的带电荷量分别为别为q qA A=C,qC,qB

20、 B=C,qC,qC C=C C。对电荷守恒定律的理解对电荷守恒定律的理解答案答案:5 51010-6-67.57.51010-6-67.57.51010-6-6规律方法规律方法完全相同的导体球接触起电时电荷量分配原则完全相同的导体球接触起电时电荷量分配原则(2)(2)用带电荷量为用带电荷量为Q Q1 1的金属球与带电荷量为的金属球与带电荷量为Q Q2 2的金属球接触的金属球接触,若两球带同种若两球带同种电荷电荷,则每个小球所带电荷量为总电荷量的一半。若两球带异种电荷则每个小球所带电荷量为总电荷量的一半。若两球带异种电荷,则先则先中和相同量的异号电荷中和相同量的异号电荷,然后平分剩余电荷然后平

21、分剩余电荷,电性与所带电荷量多的金属球电性与所带电荷量多的金属球相同。相同。针对训练针对训练2 2:(2018(2018浙江宁波诺丁汉大学附属中学期中浙江宁波诺丁汉大学附属中学期中)完全相同的金属小球完全相同的金属小球A,B,AA,B,A球带电荷量为球带电荷量为+16Q,B+16Q,B球带电荷量为球带电荷量为-8Q.-8Q.现将现将A A与与B B接触后分开接触后分开,则则A,BA,B两两球的带电荷量分别为球的带电荷量分别为()A.-8Q,+16QA.-8Q,+16Q B.+8Q,+8Q B.+8Q,+8QC.-4Q,-4QC.-4Q,-4Q D.+4Q,+4Q D.+4Q,+4QD D教材探

22、究教材探究教材教材P P3 3图图1.11.1-1 1静电感应实验中静电感应实验中,为什么要求为什么要求A,BA,B必须是导体必须是导体,而且要先把而且要先把A,BA,B分开后再移走带电体分开后再移走带电体C?C?答案答案:只有导体中才存在自由移动的电荷只有导体中才存在自由移动的电荷,在外界带电体的影响下在外界带电体的影响下,电荷在电荷在导体内重新分布导体内重新分布,近端出现异种电荷近端出现异种电荷,远端出现同种电荷远端出现同种电荷,若先移走带电体若先移走带电体C,C,导体导体A,BA,B又恢复到原来中性状态而无法起电。又恢复到原来中性状态而无法起电。课堂达标课堂达标1.1.对物体带电现象的叙

23、述对物体带电现象的叙述,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.一个不带电的物体内一定没有电荷一个不带电的物体内一定没有电荷B.B.物体带电一定具有多余的电子物体带电一定具有多余的电子C.C.物体带电的过程就是电荷移动的过程物体带电的过程就是电荷移动的过程D.D.物体带电的过程就是创造电荷的过程物体带电的过程就是创造电荷的过程解析解析:任何物体内部总有正负电荷任何物体内部总有正负电荷,不带电是因为它呈现了电中性不带电是因为它呈现了电中性,故故A A错错误误;物体带电可能是有多余的电子物体带电可能是有多余的电子,也可能是失去电子也可能是失去电子,故故B B错误错误;物体带物体带电是因为失去电

24、子或得到电子电是因为失去电子或得到电子,故带电过程就是电荷移动的过程故带电过程就是电荷移动的过程,故故C C正正确确;电荷是不能被创生的电荷是不能被创生的,故故D D错误。错误。C C2.2.关于摩擦起电和感应起电的实质关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能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也说明通过做功可以创造出电荷电荷B.B.摩擦起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分摩擦起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分C.C.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分感应起电说明

25、电荷可以从物体的一部分转移到另一部分D.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解析解析:摩擦起电的实质是电子在相互摩擦的物体间发生转移摩擦起电的实质是电子在相互摩擦的物体间发生转移,失去电子的失去电子的显示正电显示正电,得到电子的显示负电得到电子的显示负电,此过程并非创造了电荷此过程并非创造了电荷,总电荷量总是守总电荷量总是守恒恒,故选项故选项A,BA,B错误错误;感应起电的实质是电荷从导体的一部分转移到另一部感应起电的实质是电荷从导体的一部分转移到另一部分分,是电荷在同一导体内部发生了转移是电荷在同一导体内部发生了转移

26、,故选项故选项C C正确正确,D,D错误。错误。C C3.3.(2018(2018浙江宁波诺丁汉大学附属中学期中浙江宁波诺丁汉大学附属中学期中)将带电棒移近两个不带电的将带电棒移近两个不带电的导体球导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,如图所示如图所示,下列几种方法能下列几种方法能使两球带上异种电荷的是使两球带上异种电荷的是()A.A.先移走棒先移走棒,再把两球分开再把两球分开B.B.先将棒接触一下其中一球先将棒接触一下其中一球,再把两球分开再把两球分开C.C.棒带的电荷量如果不变棒带的电荷量如果不变,不能使两导体球带电不能使两导体球带电D.D.先把两球

27、分开先把两球分开,再移走棒再移走棒D D解析解析:先移走棒先移走棒,此时两球中的电荷发生中和此时两球中的电荷发生中和,不再带电不再带电,再把球分开再把球分开,同样同样不再带电不再带电,故故A A错误错误;使棒与其中一个球接触使棒与其中一个球接触,这样两球都带同种电荷这样两球都带同种电荷,分开分开两球两球,两球仍带同种电荷两球仍带同种电荷,故故B B错误错误;先把两球分开先把两球分开,再移走棒再移走棒,两球由于感两球由于感应起电带上异种电荷应起电带上异种电荷,棒带的电荷量不变棒带的电荷量不变,故故C C错误错误,D,D正确。正确。4.4.有三个完全相同的绝缘金属小球有三个完全相同的绝缘金属小球A,B,C,A,B,C,其中小球其中小球A A带有带有3 31010-3-3 C C的正电的正电荷荷,小球小球B B带有带有2 21010-3-3 C C的负电荷的负电荷,小球小球C C不带电。先将小球不带电。先将小球C C与小球与小球A A接触后接触后分开分开,再将小球再将小球B B与小球与小球C C接触后分开接触后分开,试求这时三球的带电荷量分别是多少试求这时三球的带电荷量分别是多少?答案答案:A A球带电荷量为球带电荷量为1.51.51010-3-3 C,B,C C,B,C球带电荷量均为球带电荷量均为-2.5-2.51010-4-4 C C