2020届高三物理二轮专题:静电场复习教案

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1 静电场

闪电撕裂了天空,雷霆震撼着大地,雷雨时节的“电闪雷鸣”

是人类最早认识的电现象。我国古代最早的雷电记录是《周易》

记述的公元前1068年一次球型雷袭,这也是世界上发现最早的

雷击记录。在这惊心动魄的自然现象背后,蕴含着许多的物理

原理,吸引了不少科学家对它们进行探究,甚至像富兰克林和达利巴尔德等人还冒着生命危险去捕捉闪电。

今天我们生活中的电灯、电话、电视、电脑等哪一样不是与电有关?电是那样的神奇,让人看不见、摸不着。电是从哪里来的?我们又该如何认识它呢?电荷有哪些特性?电荷间的相互作用遵从什么规律?人类应该怎样利用这些规律?

链接生活

同学们都有这样的生活经历,在干燥的冬天梳头或脱下毛衣,会有叭叭的响声,在暗处会看到火光,你知道吗,这是电荷在作怪哟!闪电在划过夜空时,为什么会是弯曲的?细心的同学会发现,运输汽油的油罐车,都要有一根金属链条搭在地上,你知道这是为什么吗?

链接知识

本章的内容是电学的基础知识,也是学习以后各章的准备知识。场强和电势是分别描述电场的力的性质和能的性质的两个物理量。正确理解场强和电势的物理意义,是掌握好本章知识的关键。本章的其他内容,如导体在电场中的静电感应现象和静电平衡问题,实质上是电场中力的性质研究的继续;电势差、电场力的功、电势能的变化等是电场的能的性质讨论的延伸;带电粒子在电场中的运动问题则是电场中上述两性质的综合运用。

链接高考

近几年高考对本专题知识考查的频率很高,主要集中在电场的有关概念、电场力做功与电势能的变化、带电粒子在电场中的运动及电容器等知识点上,尤其是与力学中的牛顿运动定律、动能定理、功能关系结合起来考查较多。

第1节电荷及其守恒定律

【教材详解】

如图所示,某同学在桌上放两摞书,然后把一块洁净的玻璃板放在上面,使玻璃离开桌面2~3cm。在宽约0.5cm的纸条上画出条种舞姿的人形,用

剪刀把它们剪下来,放在玻璃板下面,然后用一块硬泡沫塑料在玻璃上来

回摩擦几下,就可以看到各种“小纸人”翩翩起舞!这是为什么呢?

知识幻灯片1 电荷

1、两种电荷

[实验探究]用钢笔的塑料杆摩擦干燥的头发,然后靠近轻小的纸屑。

现象:我们会发现钢笔的塑料杆能够吸引轻小的纸屑。

解释:其实这和情景思考中实验的原理是相同的,主要是利用到了摩擦起电的原理!一般情况下物体不带电,不带电的物体内存在电荷,且存在等量正、负电荷,在物体内中和,对外不显电性。用摩擦的方法可以使物体带电,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,带电体有吸引轻小物体的性质。当玻璃与硬泡沫塑料摩擦带上静电后,就会吸引细小轻的小纸人!由于硬泡沫塑料在不停移动,作用于小纸人上的力也就发生变化,带动小纸人运动,看上去就是起舞翩翩了!

(1)两种电荷:自然界中只存在两种电荷,即正电荷和负电荷。

①正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷。

②负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷。

(2)自由电子和离子:金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而

在金属中自由活动,这种电子叫做自由电子。失去这种电子的原子便成为带正电的离子,称为正离子;得到电子的原子便成为带负电的离子,称为负离子。

(3)电荷间的相互作用规律:电荷间有相互作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷相互吸引,两电荷间的相互作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上。

[示例]如图1—1—1所示,a,b,c,d为四个带电小球,两球之间的作用分别为a吸d,b斥c,c斥a,d吸b,则()A.仅有两个小球带同种电荷

B.仅有三个小球带同种电荷

图1-1-1

C.c,d小球带同种电荷

D.c,d小球带异种电荷

点拨:应根据同种电荷间相互排斥、异种电荷间相互吸引,从题给条件判断出各电荷电性关系。由d吸a,d吸b可知a与b带同种电荷,且与d带异种电荷;由c斥a,c斥b可知c与a,b带同种电荷,c与d带异种电荷,A错,B对,C错,D 对。

答案:BD

2、起电的三种方式

(1)摩擦起电

由于两个物体互相摩擦时,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由于得到电子而带负电,失去电子的物体则带正电。如玻璃棒与丝绸摩擦时,由于玻璃棒容易失去电子而带正电,硬橡胶棒与毛皮摩擦时,由于硬橡胶棒容易得到电子而带负电。

思维警示:原子核中的质子不能脱离原子核而移动,即相互摩擦的两个物体中转移的不可能是正电荷,转移的只能是负电荷即电子。带正电的物体一定失去了电子,带负电的物体一定获得了电子,其本质都是发生了电子的转移。

(2)感应起电

当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,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异号电荷,远离的一端带同号电

荷,这种现象叫做静电感应,利用静电感应使导体带电的过程就叫做感应起电。

如图1-1-2所示,导体A 、B 相接触后靠近C ,C 带正电,由

于静电感应,A 、B 上的自由电子受到带电体C 的吸引而聚集到A

端,使A 端带负电,B 端由于失去电子而带正电。这时先把A 、B

分开,然后移去C ,则A 和B 两导体上就分别带上了等量异种电

荷。

思维警示:如果先移开C,再分开A 、B ,那么原来A 、B 上感应出的异种电荷会立

即中和,不会使A 、B 带电。

(3)接触起电

①一个不带电的金属导体跟另一个带电的金属导体接触,使不带电的导体带上

电荷,这种方式称为接触起带电。如验电器和带电体接触时,正是因为接触起电,

带电体的一部分电荷转移到验电器上,使验电器的指针张开。

②电荷量分配规律:接触带电时,两个物体最终电荷量的分配很复杂,但两个

原来相同的导体球相互接触后,总电荷量平均分配。例如,将一个带电的金属小球

跟另一个完全相同的不带电的金属小球接触后分开,它们平分了原来的电荷而带上

等量同种电荷。

[延伸拓展]从物体起电的各种方式不难看出,它们都不是创造了电荷,只是电

荷从一个物体转移到了另一个物体,或者从物体的一部分转移到了

物体的另一部分。

[示例]绝缘细线上端固定,下端挂一轻质小球a ,a 的表面镀

有铝膜。在a 的近旁有一绝缘金属球b ,开始时,a 、b 都不带电,

如图1-1-3所示,现使b 带正电,则( )

A 、b 将吸引a ,吸住后不放开

B 、b 先吸引a ,接触后又把a 排斥开

C 、a 、b 之间不发生相互作用

D 、b 立即把a 排斥开

点拨:b 带电后,由于静电感应,a 的近b 端和远b 端分别出现等量的负电荷和a b 图1-1-3 图1-1-2