进入冬季后,各地长期晴朗无雨,多次降温又造成干冷天气,不少市民在工作、生活中经常受到静电的困扰。记者随机采访20个读者、网友,有八成人表示今冬已不止一次感受到静电:临睡前脱毛衣、开启汽车门、抓公交车扶手……似乎“危机四伏”。
课时1.1电荷及其守恒定律
1.知道自然界存在两种电荷,并且只存在两种电荷。知道同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
2.经历摩擦起电和感应起电的实验过程,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。
3.理解电荷守恒定律。
4.知道电荷量的概念及其国际单位。
5.关注存在元电荷的事实,知道元电荷的概念,知道电荷量不能连续变化。
1.电荷
(1)电荷是物质的一种属性,自然界中有两种电荷,物理学中规定,用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫作
①;用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫作②。
(2)电荷之间存在相互作用,同种电荷相互③排斥,异种电荷相互④吸引。
(3)原子核的⑤正电荷数量与核外电子的⑥负电荷数量一样多,所以整个原子对外界较远的位置表现为⑦电中性。
(4)电荷的多少叫⑧电荷量。在国际单位制中,它的单位是库仑,简称⑨库,用符号⑩C表示。
(5)元电荷:科学实验中发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量,人们把这个最小的电荷量叫作元电荷,一般用e表示,通常取e=1.60×10C。实验还发现,所有带电体的电荷量都是一个最小量的整数倍,这就是说电荷量是不能连续变化的物理量。
2.常见的起电方法
(1)摩擦起电:通过摩擦使物体带电的方法叫摩擦起电。当两个物体相互摩擦的时候,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由于得到多余的电子而带负电,失去了部分电子的物体则带正电。
(2)感应起电:当一个带电的物体靠近一个导体时,由于电荷间的相互吸引或排斥,导体中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与带电体异号的电荷,远离带电体的一端带与带电体同号的电荷。物理学中把这种现象叫作静电感应。
3.电荷守恒定律
(1)电荷既不能创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一个部分转移到另一个部分,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。
(2)近代物理实验发现,在一定的条件下,带电粒子可以产生和湮灭。因此,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。
主题1:探究电荷
阅读教材中的相关内容,回答下列问题。
(1)物质的微观结构是怎样的?为什么教材中说整个原子只有对外界“较远”位置才表现为电中性?
(2)与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电的原因是什么?有人说玻璃棒与任何物质摩擦都会带正电,你认为这种说法对么?
主题2:实验——感应起电
阅读教材中相关内容,完成“感应起电”实验,回答下列问题。
(1)当带正电的玻璃棒靠近A端时,为什么A、B两端的箔片都张开了?当移开带电玻璃棒后,为什么箔片又都闭合了?
(2)先分开A、B,再移开带电玻璃棒,两端的箔片有什么变化?这又是什么原因?
主题3:电荷守恒定律
(1)联系摩擦起电、静电感应起电、接触起电实验过程,分析三种起电方式有什么区别,物体带电的本质是什么。
(2)阅读教材中相关内容,写出电荷守恒定律的两种表述形式。
(3)电中性物体中有无电荷存在?所谓“电荷的中和”是不是正负电荷一起消失了?对于“电荷的总量保持不变”中的“电荷的总量”你是怎么理解的?
主题4:元电荷
请同学们阅读教材中相关内容,回答下列问题。
(1)什么叫电荷量?它的单位是什么?
(2)为什么任何带电体所带电荷量都是不连续的?
(3)如何理解元电荷?什么是比荷?电子的比荷是多少?
1.电视机的玻璃光屏表面经常有许多灰尘,这主要是因为()。
A.这是灰尘的自然堆积
B.玻璃有极强的吸附灰尘的能力
C.电视机工作时,屏表面温度较高而吸附灰尘
D.电视机工作时,屏表面有静电而吸附灰尘
2.一带负电金属小球被放在潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了。这说明()。
A.小球上原有的负电荷逐渐消失了
B.在此现象中,电荷不守恒
C.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
D.该现象是由于电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律
3.如图所示,挂在绝缘细线下的轻质金属小球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,由此可判断()。
A.甲图中两球一定带异种电荷
B.乙图中两球一定带同种电荷
C.甲图中两球至少有一个带电
D.乙图中两球至少有一个带电
4.下列叙述正确的是()。
A.感应起电是创造电荷的过程
B.接触起电是电荷转移的过程
C.橡胶棒无论和什么物体摩擦都会带负电
D.带等量异号电荷的两个导体接触后,电荷会消失
拓展一、接触带电中电荷分配原则的应用
1.有两个完全相同的带电金属小球A、B,分别带有电荷量Q A=6.4×10-9 C,Q B=-3.2×10-9 C,让两金属小球接触,在接触的过程中,电子如何转移并转移了多少?
拓展二、对感应起电的理解及带电情况的判断
2.如图所示,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验电箔片,C是带正电的小球,下列说法正确的是()。
A.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,然后移去C,A、B上的金属箔片仍张开
C.把C移近导体A,先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍张开
D.把C移近导体A,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上的金属箔片已闭合
电荷及其
守恒定律三种起电方式
摩擦起电
感应起电
接触起电
电荷守恒定律电荷
种类:正电荷和负电荷
相关概念
电荷量
元电荷e=1.60×10-19C
比荷:电荷量与质量之比
答案
第一章 静 电 场
课时1.1 电荷及其守恒定律
知识体系梳理
①正电荷 ②负电荷 ③排斥 ④吸引 ⑤正 ⑥负 ⑦电中性 ⑧电荷量 ⑨库 ⑩C
元电荷
1.60×10-19 整数 连续 负 正
自由电荷 异号
同号 静电感应 创生
消灭
总量
湮灭
交换
代数和
重点难点探究
主题1:(1)物质是由原子组成的,在原子内带正电的质子和不带电的中子构成原子核,核外有带负电的电子,原子核的正电荷数量与电子的负电荷数量相等,但由于原子内正负电荷并不重叠在一起,所以说原子对“较近”的位置表现为电中性是不妥的,只有对“较远”的位置,整个原子才表现为电中性。
(2)由于丝绸内原子对其电子的束缚能力比玻璃内原子对其电子的束缚能力强,在丝绸与玻璃棒摩擦的过程中,就会有一些电子从玻璃棒转移到丝绸,使玻璃棒因缺少电子而带正电。由于原子对电荷的束缚能力的强弱是相对的,玻璃对电子的束缚能力比丝绸弱,并不能说明玻璃对电子的束缚能力比任何物质都弱,因此,不能说玻璃棒与任何物质摩擦之后都会带正电。
主题2:(1)导体内有可以自由移动的电子,正常的时候均匀地分布在导体内,导体各部分不显电性。当带正电的玻璃棒靠近A 端时,部分自由电子在正电荷的吸引下,向A 端聚集,使A 端带负电,箔片张开;同时,B 端因缺少电子而带正电,箔片也会张开。移开带电玻璃棒后,导体内正负电荷相互吸引,重新达到平衡,因此两端不再带电,箔片都闭合。
(2)先分开A 、B ,再移开带电玻璃棒,会发现两端的箔片不再闭合。这是由于分开A 、B 之后,跑到两端的自由电子不能再回到另一端,A 、B 导体仍然带电。
主题3:(1)两个不同的绝缘物体相互摩擦,由于不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生了电子得失,两物体分别带上等量异种电荷。不带电导体靠近带电体时,导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)带电物体,从而使导体两端出现等量异种电荷。不带电导体与带电导体接触时,由于电荷的重新分布,不带电导体带上与带电导体相同电性的电荷。三种起电方式均为电荷在物体之间或物体内部的转移,并不是创造了电荷。
(2)电荷守恒定律:电荷既不能被创造,也不能被消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。
另一种表述: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。
(3)电中性物体中是有电荷存在的,只是电荷的代数和为0;“电荷的中和”是指物体中正负电荷的数量相等,这时正负电荷的代数和为0;“电荷的总量”是指电荷的代数和。 主题4:(1)带电体所带电荷的多少叫电荷量,单位是库仑(C)。
(2)经过大量实验证明,电荷量不能连续变化,因为最小的电荷量为元电荷e=1.6×10-19 C,所有带电体的电荷量等于电荷量e 或者是电荷量e 的整数倍。
(3)对元电荷的理解:数值上等于一个电子或质子所带电荷量的绝对值,但绝不能说质子和电子是元电荷。 比荷是指带电体的电荷量和质量的比值。 电子的比荷:e =
1.6×10-19
0.91×10-30
C/kg =1.76×1011 C/kg 。
基础智能检测
1.D
2.CD
3.BC
4.B 全新视角拓展
1.电子由B 向A 转移 转移了3.0×1010个
【解析】由于两小球完全相同,中和后剩余的正电荷必均分,即接触后两小球带电荷量为:
Q A '=Q B '=12(Q A +Q B )=1
2×(6.4×10-9-3.2×10-9) C =1.6×10-9 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 球带上Q B '的正电,这样,共转移的电子电荷量为:
ΔQ=-Q B +Q B '=3.2×10-9C +1.6×10-9C =4.8×10-9 C 转移的电子个数n=ΔQ e =
4.8×10-9C
1.6×10-19C
=3.0×1010个。
2.AB 【解析】虽然A 、B 起初都不带电,但带正电的小球C 移近导体A 时,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,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。由于同种电荷间的斥力,所以金属箔片都张开,A 正确。只要C 一直在A 、B 附近,先把A 、B 分开,A 、B 上的电荷因受C 的作用力就不可能中和,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 上的感应电荷会马上中和,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。