9.1电荷备课综合ppt课件(含视频+素材)-(2019)新人教版高中物理必修第三册第九章静电场及其应用.rar

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第九章第九章 静电场及其应用静电场及其应用9.19.1电荷电荷electricity一词正是从拉丁文一词正是从拉丁文electrica琥珀中得来琥珀中得来 公元前公元前600600年左右,古希腊学者年左右,古希腊学者泰勒斯泰勒斯发现了摩擦过发现了摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象;的琥珀吸引轻小物体的现象; 早在公元早在公元1 1世纪,我国学者世纪,我国学者王充王充在在论衡论衡中记载了中记载了“顿牟掇芥顿牟掇芥” ” 。人类对电的认识人类对电的认识1616世纪,英国科学家世纪,英国科学家吉尔伯特吉尔伯特提出了提出了电荷电荷的概念;的概念;17521752年年6 6月美国科学家月美国科学家富兰克林富兰克林探索雷电现象;探索雷电现象;他证实了他证实了“天电天电”和和“地电地电”的性质是一样的,统一了天电的性质是一样的,统一了天电和地电。富兰克林提出了和地电。富兰克林提出了正负电荷正负电荷的概念。的概念。一、电荷(一、电荷(Q Q或或q q)1. 1. 两种电荷及其相互作用:两种电荷及其相互作用: 绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷叫做绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷叫做正电荷正电荷 毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫做毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫做负电荷负电荷 同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引2. 2. 电荷量及其单位:电荷量及其单位: 电荷量:电荷的多少;电荷量:电荷的多少; 电荷量单位:库仑电荷量单位:库仑 C C原子的结构模型原子的结构模型 原子是由带原子是由带正电正电的质子、的质子、不带电不带电的中子以及带的中子以及带负电负电的电的电子组成的。子组成的。 每个原子中质子的正电荷每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样数量与电子的负电荷数量一样多,所以整个原子对外界不显多,所以整个原子对外界不显示电性,也叫作示电性,也叫作电中性。电中性。二、三种起电方式二、三种起电方式1 1、摩擦起电摩擦起电摩擦起电的本质:摩擦起电的本质:摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来电中性的物体从一个物体转移到另一个物体,于是原来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。由于得到电子而带负电,失去电子的物体则带正电。动画演示动画演示点击视频观看点击视频观看点击图片播放金属的微观结构模型金属的微观结构模型金属中原子的外层电子往往会脱金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电子叫作动,这种电子叫作自由电子自由电子失去自由电子的原子便成为带正失去自由电子的原子便成为带正电的电的离子离子,它们在金属内部排列起,它们在金属内部排列起来,每个正离子都在自己的平衡位来,每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动,只有自由电置附近振动而不移动,只有自由电子穿梭其中子穿梭其中2 2、感应起电、感应起电思考:什么是自由电子思考:什么是自由电子, ,金属导电的原因是什么?金属导电的原因是什么?思考思考:使一个带正电的小球靠近带有金属箔片的枕形金属导体,观察金:使一个带正电的小球靠近带有金属箔片的枕形金属导体,观察金属箔片会有什么变化,如下图器材,如何使属箔片会有什么变化,如下图器材,如何使A A、B B带电?带何种电荷?带电?带何种电荷?(2)(2)感应起电:感应起电:利用静电感应使物体带电,叫做感利用静电感应使物体带电,叫做感应起电。应起电。规律:规律:近端感应异种电荷,近端感应异种电荷, 远端感应同种电荷远端感应同种电荷(1)(1)静电感应:静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使导把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象,叫做静电感应体带电的现象,叫做静电感应点击图片播放视频点击图片播放视频点击图片播放点击图片播放例、例、如图所示,如图所示,A A、B B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体,起始它们为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体,起始它们不带电,在它们的下部贴有金属箔片,不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C C是带正电的小球,下列说法中正确是带正电的小球,下列说法中正确的是(的是( )A A把把C C移近导体移近导体A A时,时,A A带负电、带负电、B B带正电带正电B B把把C C移近导体移近导体A A,先把,先把A A、B B分开,然后移去分开,然后移去C C,A A、B B上的金属箔片仍张开上的金属箔片仍张开C C先把先把C C移走,再把移走,再把A A、B B分开,分开,A A上的金属箔片仍张开上的金属箔片仍张开D D先把先把C C移近导体移近导体A A,用手接触,用手接触B B后,再把后,再把C C移走,则移走,则A A、B B箔片均闭合箔片均闭合AB【解析】【解析】感应带电,这是使物体带电的一种方法,根据异种电荷感应带电,这是使物体带电的一种方法,根据异种电荷互相吸引的原理可知,靠近的一端互相吸引的原理可知,靠近的一端A会带异种电荷。远离的一端会带异种电荷。远离的一端B要感应出正电荷,所以导体两端的验电箔都张开,且左端带负电,要感应出正电荷,所以导体两端的验电箔都张开,且左端带负电,右端带正电,右端带正电,A正确;把带正电荷的物体正确;把带正电荷的物体C移近导体移近导体A后,把后,把A和和B分开,分开,A带负电,带负电,B带正电,金属箔还是张开,故带正电,金属箔还是张开,故B正确;正确;C、先把、先把C移走,移走,A、B电荷恢复原状,若再把电荷恢复原状,若再把A、B分开,分开,A、B上的金属箔上的金属箔片不会张开,故片不会张开,故C不正确;不正确;D、先把、先把C移近导体移近导体A,用手接触,用手接触B后,后,只剩近端只剩近端A有负电荷,移走有负电荷,移走C后,后,A、B电荷重新分配,电荷重新分配,A、B外表外表面均带负电荷,故金属箔片均张开,面均带负电荷,故金属箔片均张开,D不正确。不正确。带电体靠近导体时,靠近带电体的近端带异种电带电体靠近导体时,靠近带电体的近端带异种电荷,远离带电体的远端带同种电荷荷,远离带电体的远端带同种电荷 感应起电判断方法感应起电判断方法凡遇到接地问题时,该导体与地球组成一个导体,凡遇到接地问题时,该导体与地球组成一个导体,则该导体为近端物体,带异种电荷,地球为远端,则该导体为近端物体,带异种电荷,地球为远端,带同种电荷带同种电荷3 3、接触起电、接触起电把带电体与中性导体接触,可以使中性导体带电的过程,叫把带电体与中性导体接触,可以使中性导体带电的过程,叫做接触起电做接触起电点击图片播放点击图片播放Q21QQ21接触后接触后再分开再分开Q2Q2再分开再分开Q接触后接触后Q3QQQ接触后接触后再分开再分开Q3电荷的分配原则电荷的分配原则两个完全相同的导体球相互接触后的电荷的分配规律:两个完全相同的导体球相互接触后的电荷的分配规律:(1)(1)若为带电导体球和不带电导体球接触,则电荷平分;若为带电导体球和不带电导体球接触,则电荷平分;(2)(2)若两个带电导体球带同种电荷,则总电荷平分;若两个带电导体球带同种电荷,则总电荷平分;(3)(3)若两个带电导体球带异种电荷,则先中和再平分若两个带电导体球带异种电荷,则先中和再平分接触起电的判断方法接触起电的判断方法例例1 1:有两个完全相同的带电绝缘金属小球:有两个完全相同的带电绝缘金属小球A A、B B分别带分别带有电荷量有电荷量Q QA A6.46.410109 9 C C,Q QB B3.23.210109 9 C C,让两绝,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少?多少?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 A、B B、C C,其中,其中A A小小球带有球带有2.02.01010-5-5C C的正电荷,小球的正电荷,小球B B、C C不带电现在不带电现在让小球让小球C C先和小球先和小球A A接触后分开,再让小球接触后分开,再让小球B B与小球与小球A A接接触后分开,最后让小球触后分开,最后让小球B B与小球与小球C C接触后分开,最终三接触后分开,最终三小球的带电量分别是多少?小球的带电量分别是多少?解析:解析:完全相同的带电小球接触时,若是同种电荷则将总电量完全相同的带电小球接触时,若是同种电荷则将总电量平分,若是异种电荷则先中和然后将剩余电量平分。平分,若是异种电荷则先中和然后将剩余电量平分。当小球当小球C C和和A A接触后,接触后,A A、C C球带电球带电为为再再让小球让小球B B与小球与小球A A接触,此时接触,此时A A、B B带电带电为为再再让让小球让让小球B B与小球与小球C C接触后,此时接触后,此时B B、C C带电为带电为所以最终所以最终ABCABC三小球的带电量分别是:三小球的带电量分别是:5 51010-6-6C C,7.57.51010-6-6C C,7.57.51010-6-6C CCCQQ551100 . 12100 . 22CCQQ6512100 . 52100 . 12CCQQQ6-65213105 . 72105100 . 12项目项目摩擦起电摩擦起电感应起电感应起电接触接触带带电电条件条件两种物体摩擦两种物体摩擦导体导体靠近带电体靠近带电体导体导体与带电体接触与带电体接触现象现象两物体带上两物体带上等量异种等量异种电电荷荷导体两端出现等量异种导体两端出现等量异种电荷,且电性与原带电电荷,且电性与原带电体体“近异远同近异远同”导体带上与带电体导体带上与带电体相同相同电性的电荷电性的电荷原因原因不同物质的原子核对核不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而外电子的束缚力不同而发生发生电子电子得失得失导体中的导体中的自由电子自由电子受带受带电物体作用而电物体作用而靠近靠近( (远离远离) )自由电自由电子子在带电体在带电体与导体之间发生与导体之间发生转转移移本质都没有创造电荷,本质都是电荷的转移,电荷总量保持不变三种起电方式有没有什么三种起电方式有没有什么共同规律共同规律?( (1) 1) 摩擦起电:正负电荷的分开和转移摩擦起电:正负电荷的分开和转移(2) (2) 感应起电:电荷从物体的一部分转移到另一部分感应起电:电荷从物体的一部分转移到另一部分(3) (3) 接触起电:电荷从一个物体转移到另一个物体接触起电:电荷从一个物体转移到另一个物体总结:总结:三种带电方式三种带电方式 无论是哪种起电方式无论是哪种起电方式, ,其本质都是将正、负其本质都是将正、负电荷分开电荷分开, , 使电荷发生转移,并不是创造电荷使电荷发生转移,并不是创造电荷. .电子得失是电荷转移的根本原因。电子得失是电荷转移的根本原因。思考下面三个问题:思考下面三个问题:1 1、电中性物体中有无电荷存在?、电中性物体中有无电荷存在?2 2、所谓、所谓“电荷的中和电荷的中和”是不是正、负电荷一起消失了?是不是正、负电荷一起消失了?3、对于、对于“电荷的总量保持不变电荷的总量保持不变”中中“电荷的总量电荷的总量”你是怎么理解的?你是怎么理解的?答案:电中性物体中是有电荷存有的,只是电荷的代数和为答案:电中性物体中是有电荷存有的,只是电荷的代数和为0 0;答案:答案:“电荷的中和电荷的中和”是指电荷的种类和数量达到等量,异号,这时是指电荷的种类和数量达到等量,异号,这时正、负电荷的代数和为零。正、负电荷的代数和为零。答案:答案:“电荷的总量电荷的总量”是指电荷的代数和。是指电荷的代数和。表述一:表述一:电荷既不能创造电荷既不能创造, ,也不能消灭也不能消灭, ,它只能从一个物体转移到另一个物体它只能从一个物体转移到另一个物体, ,或从物体的一部分转移到另一部分或从物体的一部分转移到另一部分, ,在转移的过程中,系统的电荷总在转移的过程中,系统的电荷总数保持不变数保持不变. .表述二:表述二: 一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变。一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变。三、电荷守恒定律三、电荷守恒定律四四、验电器与静电计的区别与联系、验电器与静电计的区别与联系 验电器验电器 静电计静电计 图示图示 mq四、元电荷四、元电荷1. 1. 元电荷元电荷e e : 元电荷元电荷( (最小电荷量最小电荷量) ):一个电子所带的电荷量,:一个电子所带的电荷量,用用e e表示表示 (1e=1.6 (1e=1.61010-19 -19 C)C) 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的整的整数倍。故电荷量不能连续变化数倍。故电荷量不能连续变化2.2.元电荷不是电荷,它指的是电荷的电荷量。元电荷不是电荷,它指的是电荷的电荷量。4.4. 电子的比荷电子的比荷C/kg101.76kg109.1C101.60113119eme电子的质量:电子的质量:kgme31101 . 9电子的比荷:电子的比荷:3. 3. 比荷:带电体的电荷量与质量的比。比荷:带电体的电荷量与质量的比。2.2.电荷量电荷量e e的数值最早由美国科学家的数值最早由美国科学家密立根密立根用实验测得。用实验测得。美国物理学家美国物理学家密立根密立根(R.A.Millikan)从从1909到到1917年所做的测年所做的测量微小油滴上所带电荷的工作,即所谓量微小油滴上所带电荷的工作,即所谓油滴实验油滴实验,在全世界久负盛,在全世界久负盛名,堪称实验物理的典范。他精确地测定了名,堪称实验物理的典范。他精确地测定了电子电荷的值电子电荷的值,直接证,直接证实了实了电荷的不连续性电荷的不连续性,所以说,密立根油滴实验在物理学发展史上,所以说,密立根油滴实验在物理学发展史上具有重要的意义。由于这个实验的原理清晰易懂,设备和方法具有重要的意义。由于这个实验的原理清晰易懂,设备和方法简单、简单、直观而有效,所得结果富有说服力,因此它又是一个富有启发性的直观而有效,所得结果富有说服力,因此它又是一个富有启发性的实验,其设计思想是值得学习的。密立根由于测定了电子电荷和借实验,其设计思想是值得学习的。密立根由于测定了电子电荷和借助光电效应测量出普朗克常数等数项成就,荣获助光电效应测量出普朗克常数等数项成就,荣获1923年诺贝尔物理年诺贝尔物理学奖。学奖。以往,油滴实验中,用眼睛在显微镜中观测油滴,时间一长,眼以往,油滴实验中,用眼睛在显微镜中观测油滴,时间一长,眼睛感到疲劳、酸痛。我们采用摄象机和监视器,对实验加以改睛感到疲劳、酸痛。我们采用摄象机和监视器,对实验加以改进,制成电视显微进,制成电视显微密立根油滴仪密立根油滴仪,从监视器上观察油滴,视野宽广,从监视器上观察油滴,视野宽广,图象鲜明,图象鲜明,观测省力,克服了上述缺点。观测省力,克服了上述缺点。1 1、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、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量的单位,关于元电荷,下列论述正确的是电荷作为电量的单位,关于元电荷,下列论述正确的是( )( )A A、把质子或电子叫元电荷、把质子或电子叫元电荷B B、1.601.601010-19-19C C的电量叫元电荷的电量叫元电荷C C、电子带有最小的负电荷,其电量的绝对值叫元电荷、电子带有最小的负电荷,其电量的绝对值叫元电荷DD、质子带有最小的正电荷,其电量的绝对值叫元电荷、质子带有最小的正电荷,其电量的绝对值叫元电荷 BCD随堂练习随堂练习2 2、有、有A A、B B、C C三个塑料小球,三个塑料小球,A A和和B B,B B和和C C,C C和和A A间都是相间都是相互吸引的,如果互吸引的,如果A A带正电,则带正电,则 ( )( )A AB B、C C球均带负电球均带负电B BB B球带负电,球带负电,C C球带正电球带正电C CB B、C C球中必有一个带负电,而另一个不带电球中必有一个带负电,而另一个不带电DDB B、C C球都不带电球都不带电C3 3、( (多选多选) )如图所示,挂在绝缘细线下的轻质小球,如图所示,挂在绝缘细线下的轻质小球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,所以由于电荷的相互作用而靠近或远离,所以( ( ) )A甲图中两球一定带异种电荷甲图中两球一定带异种电荷B乙乙图中两球一定带同种电荷图中两球一定带同种电荷C甲图中甲图中两球至少有一个带电两球至少有一个带电D乙图中两球乙图中两球至少有一个带电至少有一个带电BC4 4、如图所示、如图所示,A,A、B B是被绝缘支架分别架起的金属球是被绝缘支架分别架起的金属球, ,并相隔一定距并相隔一定距离离, ,其中其中A A带正电带正电,B,B不带电不带电, ,则以下说法中正确的是则以下说法中正确的是( )( )A.A.导体导体B B带负电带负电; ;B.B.导体导体B B左端出现负电荷左端出现负电荷, ,右端出现正电荷右端出现正电荷, ,并并且电荷量大小相等且电荷量大小相等; ;C.C.若若A A不动不动, ,将将B B沿图中沿图中aaaa分开分开, ,则两边的电荷则两边的电荷量大小可能不等量大小可能不等, ,与如何分有关与如何分有关; ;D.D.若若A A向向B B逐渐靠近逐渐靠近, ,在在B B左端和右端的电荷量左端和右端的电荷量大小始终相等并且连续变化大小始终相等并且连续变化; ;E.E.若若A A、B B接触一下接触一下,A,A、B B金属体所带总电荷量金属体所带总电荷量保持不变保持不变. .BAaaBE
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