高中物理 第一章 静电场 1电荷 电荷守恒定律课件 教科版选修31.ppt

1 1 电荷电荷 电荷守恒定律电荷守恒定律第一章第一章 静电场静电场泰勒斯泰勒斯 ThalesThales（前（前624624年－前年－前546546年）公年）公元前元前600600年左右发现摩年左右发现摩擦过的琥珀能吸引轻擦过的琥珀能吸引轻小物体的现象小物体的现象 这是一个我们认为随处可见的现象，这是一个我们认为随处可见的现象，但从人类偶然注意到它，到慎重地记录但从人类偶然注意到它，到慎重地记录下来，然后到有意识地寻找并归纳同类下来，然后到有意识地寻找并归纳同类现象，再到试图去解释、去合理有效地现象，再到试图去解释、去合理有效地利用利用…………经历了两千多年经历了两千多年. .electricity electricity 的来历的来历1616世纪，英王御医吉世纪，英王御医吉尔伯特根据尔伯特根据琥珀琥珀的希的希腊文创造了英文中的腊文创造了英文中的““电电””这个单词这个单词. .1.1.知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念以及什么是元电荷以及什么是元电荷. . 2.2.知道使物体带电的三种方式，了解起电的本质知道使物体带电的三种方式，了解起电的本质. .3.3.知道电荷守恒定律并会利用其解决简单问题知道电荷守恒定律并会利用其解决简单问题. .（重点）（重点） 4.4.利用验电器和电荷间相互作用的规律解决简单利用验电器和电荷间相互作用的规律解决简单问题问题. .一、摩擦起电现象一、摩擦起电现象演示实验演示实验1 1：：用塑料梳子（塑料尺子），在头发上摩擦几用塑料梳子（塑料尺子），在头发上摩擦几下，离开头发，再逐渐靠近头发，发现头发被吸引起来下，离开头发，再逐渐靠近头发，发现头发被吸引起来. .（生活经验）（生活经验）演示实验演示实验2 2：：用丝绸摩擦玻璃棒，然后把玻璃棒用丝绸摩擦玻璃棒，然后把玻璃棒移到碎纸屑上，发现碎纸屑被吸引到玻璃棒上移到碎纸屑上，发现碎纸屑被吸引到玻璃棒上. .用毛皮摩擦橡胶棒同理用毛皮摩擦橡胶棒同理. .1.1.是不是两个物体相互摩擦后都可以吸引其他物是不是两个物体相互摩擦后都可以吸引其他物体？可否设计实验检验自己的猜测？体？可否设计实验检验自己的猜测？尝试用不同材料的物体相互摩擦，看是否可以吸尝试用不同材料的物体相互摩擦，看是否可以吸引轻小物体引轻小物体. .2.2.创造怎样的实验条件，可以使摩擦起电效果更创造怎样的实验条件，可以使摩擦起电效果更明显？明显？相互摩擦的物体要干燥相互摩擦的物体要干燥. .被吸引的物体要很轻被吸引的物体要很轻. .【思考【思考】】演示实验演示实验3 3：：超市的购物袋经常粘在一起，很不容易撑开，用手搓超市的购物袋经常粘在一起，很不容易撑开，用手搓几下就很容易撑开了几下就很容易撑开了. .塑料袋搓几下后靠近墙壁很容易粘在墙上，塑料袋搓几下后靠近墙壁很容易粘在墙上，有时候几天也不会掉下来有时候几天也不会掉下来. .动手试一试动手试一试. .演示实验演示实验4 4：：用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触两个靠近悬挂的泡沫小用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触两个靠近悬挂的泡沫小球，发现两个小球相互排斥球，发现两个小球相互排斥. .若分别用丝绸摩擦过的玻璃棒和毛皮若分别用丝绸摩擦过的玻璃棒和毛皮摩擦过的橡胶棒接触这两个小球，发现两个小球相互吸引摩擦过的橡胶棒接触这两个小球，发现两个小球相互吸引. .玻玻玻玻玻玻 橡橡思考：思考：1.1.小球为什么会相互排斥或吸小球为什么会相互排斥或吸引？带电了？怎么带电的？引？带电了？怎么带电的？2.2.玻璃棒和橡胶棒带的电有区玻璃棒和橡胶棒带的电有区别吗？别吗？二二、、两种电荷两种电荷思考：思考：究竟什么是电荷？什么情况下我们说物究竟什么是电荷？什么情况下我们说物体体“带电了带电了”？？自然界中有两种电荷自然界中有两种电荷（（富兰克林命名）富兰克林命名）（（1 1）正电荷：）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷（（2 2）负电荷：）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷电荷的多少叫做电荷量，单位：库仑电荷的多少叫做电荷量，单位：库仑 符号符号:C:C三三、、摩擦起电的解释摩擦起电的解释原子由原子核原子由原子核和核外电子构成和核外电子构成核外电子带负电荷核外电子带负电荷质子和中子构成原质子和中子构成原子核子核, ,质子带正电荷质子带正电荷中子不带电荷中子不带电荷思考：原本就带电的物体为什么不能直思考：原本就带电的物体为什么不能直接吸引轻小物体呢？而必须经过适当的接吸引轻小物体呢？而必须经过适当的摩擦才行呢？摩擦才行呢？物质本身就是由大量带电的微粒构成的！物质本身就是由大量带电的微粒构成的！水由大量水分子构成水由大量水分子构成有的物质直接由原子构成有的物质直接由原子构成三维图三维图原子核位于原子的中心，带负电的电子在原子核的束缚下在核外原子核位于原子的中心，带负电的电子在原子核的束缚下在核外空间里绕着核旋转空间里绕着核旋转. .一般情况下，原子内的电子总数等于原子核内一般情况下，原子内的电子总数等于原子核内的质子总数，因而通常物体或者物体的一部分都不显电性的质子总数，因而通常物体或者物体的一部分都不显电性. . 当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子容易从一个物体转移到另一个物体上，于是原来子容易从一个物体转移到另一个物体上，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子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，而且两者的电荷量必然等值异号的物体则带正电，而且两者的电荷量必然等值异号. .这就是这就是““摩擦起电摩擦起电””的原因的原因. .思考：思考：用丝绸摩擦玻璃棒时，电子是怎样转移的？哪个用丝绸摩擦玻璃棒时，电子是怎样转移的？哪个失去了电子？哪个得到了电子？用毛皮摩擦橡胶失去了电子？哪个得到了电子？用毛皮摩擦橡胶棒呢？棒呢？ 丝绸摩擦玻璃棒时，电子由玻璃棒转移到丝丝绸摩擦玻璃棒时，电子由玻璃棒转移到丝绸上绸上. .玻璃棒失去电子，带正电，丝绸得到电子，玻璃棒失去电子，带正电，丝绸得到电子，带负电带负电. . 毛皮摩擦橡胶棒时，电子由毛皮转移到橡胶毛皮摩擦橡胶棒时，电子由毛皮转移到橡胶棒上棒上. .毛皮失去电子，带正电，橡胶棒得到电子，毛皮失去电子，带正电，橡胶棒得到电子，带负电带负电. .四四、、感应起电感应起电演示实验演示实验5 5：：取一对用绝缘柱支撑的导体取一对用绝缘柱支撑的导体A A和和B B，使它们彼此接触，使它们彼此接触. .起初它们不带电，粘在下部的金属箔是闭合的起初它们不带电，粘在下部的金属箔是闭合的. .（（1 1）把带正电荷的物体）把带正电荷的物体C C移近导体移近导体A A但不接触，观察金属箔有什但不接触，观察金属箔有什么变化？么变化？（（2 2）这时把）这时把A A和和B B分开，然后移去分开，然后移去C C，金属箔又有什么变化？，金属箔又有什么变化？（（3 3）再让）再让A A和和B B接触，又会看到什么现象？试用原子结构模型解接触，又会看到什么现象？试用原子结构模型解释看到的现象释看到的现象. .现象：现象：（（1 1）张开）张开（（2 2）仍然张开）仍然张开（（3 3）闭合）闭合静电感应：把带电导体靠近不带电的导体，使不带电静电感应：把带电导体靠近不带电的导体，使不带电导体带电的现象导体带电的现象. .感应起电：利用静电感应使物体带电感应起电：利用静电感应使物体带电. . 微观解释：把带正电的金属球移近金属导体微观解释：把带正电的金属球移近金属导体A A和和B B时，时，导体上的自由电子被吸引过来，因此导体导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A A和和B B带上了带上了等量的异种电荷．感应起电没有创造电荷，而是使物等量的异种电荷．感应起电没有创造电荷，而是使物体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移转移到到另一部分．另一部分． 五五、、接触带电接触带电接触后接触后再分开再分开+Q+Q +Q+Q 接触后接触后再分开再分开Q Q3Q3 Q微观解释：微观解释：电荷从一个物体电荷从一个物体转移转移到另一个物体到另一个物体六六、、电荷守恒定律电荷守恒定律 电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部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，电荷的总量分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保持不变保持不变. .这个结论叫做电荷守恒定律这个结论叫做电荷守恒定律. . 电荷守恒定律是物理学中最重要的基本定律之电荷守恒定律是物理学中最重要的基本定律之一一. .现代科学实践证明，微观过程也普遍遵守电荷现代科学实践证明，微观过程也普遍遵守电荷守恒定律守恒定律. .七、元电荷七、元电荷————电荷量的最小单位电荷量的最小单位　　迄今为止，科学实验发现的最小电荷量就是电子　　迄今为止，科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量所带的电荷量. .质子、正电子所带的电荷量与之相等，质子、正电子所带的电荷量与之相等，但符号相反但符号相反. .任何带电物体所带电荷量是最小电荷量任何带电物体所带电荷量是最小电荷量的整数倍的整数倍. .我们称这个最小电荷量为元电荷，用我们称这个最小电荷量为元电荷，用e e表示表示. .密立根密立根 MillikanMillikan 密立根利用油滴实验测量出密立根利用油滴实验测量出电子的电荷量，获得了电子的电荷量，获得了19321932年的年的诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖. .在计算中，我在计算中，我们可以取们可以取八八、、验电器验电器利用电荷利用电荷“同性相斥同性相斥”检验物体是否带电检验物体是否带电 验电器工作原理：验电器工作原理：演示实验演示实验6 6：：范式起电机范式起电机的金属球带电后，轻轻的金属球带电后，轻轻地把双手放在带电的球地把双手放在带电的球上，突然，你的头发全上，突然，你的头发全部飞扬起来部飞扬起来. .简直就是简直就是““怒发冲冠怒发冲冠””. .演示实验演示实验7 7：：用毛皮摩擦橡胶用毛皮摩擦橡胶棒后，把橡胶棒和验电羽上的棒后，把橡胶棒和验电羽上的金属球接触，发现验电羽上的金属球接触，发现验电羽上的红线都张开了红线都张开了. .异种电荷相互吸引，同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引，同种电荷相互排斥e=1.60e=1.60××1010－－19 19 C C2.2.使物体带电的三种方式使物体带电的三种方式摩擦起电摩擦起电感应起电感应起电接触带电接触带电3.3.电荷守恒定律电荷守恒定律电荷的多少；单位：库仑；符号：电荷的多少；单位：库仑；符号：C C4.4.验电器验电器原理：同种电荷相互排斥原理：同种电荷相互排斥正、负电荷正、负电荷1.1.电荷电荷种类：种类：作用：作用：电荷量：电荷量：元电荷：元电荷：1.1.使一个物体带电的方式有三种，它们分别是使一个物体带电的方式有三种，它们分别是 、、 和和 ，在这三种，在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，它们方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的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，而且电荷的总量不变，这一部分转移到另一部分，而且电荷的总量不变，这个结论被称之为个结论被称之为 定律定律. .摩擦起电摩擦起电感应起电感应起电接触带电接触带电电荷守恒电荷守恒2.2.绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a a，，a a的表的表面镀有铝膜．在面镀有铝膜．在a a的近旁有一绝缘金属球的近旁有一绝缘金属球b b，开始时，开始时a a、、b b都不带电，如图所示．现使都不带电，如图所示．现使b b带电，则（带电，则（   ））A.aA.a、、b b之间不发生相互作用之间不发生相互作用B.bB.b将吸引将吸引a a，吸住后不放开，吸住后不放开C.bC.b立即把立即把a a排斥开排斥开D.bD.b先吸引先吸引a a，接触后又把，接触后又把a a排斥开排斥开D D3.3.把两个完全相同的金属球把两个完全相同的金属球A A和和B B接触一下，再分开一接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则段距离，发现两球之间相互排斥，则A A、、B B两球原来的两球原来的带电情况可能是（带电情况可能是（ ））A A．带有等量异种电荷．带有等量异种电荷 B B．带有等量同种电荷．带有等量同种电荷C C．带有不等量异种电荷．带有不等量异种电荷 D D．一个带电，另一个不带电．一个带电，另一个不带电BCDBCD4.4.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间间都是相互吸引的，如果都是相互吸引的，如果A A球带正电，则球带正电，则（（ ））A A．．B B、、C C球均带负电球均带负电B B．．B B球带负电，球带负电，C C球带正电球带正电C C．．B 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D D．．B B、、C C球都不带电球都不带电C C5.5.科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方科学家在研究原子、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便，常常用元电荷作为电量的单位. .关于元电荷，下列关于元电荷，下列论述正确的是（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.1.60B.1.60××1010-19-19C 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D.D.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BCDBCD6.6.如图所示如图所示A A、、B B是两个不带电的相同的金属球，它们是两个不带电的相同的金属球，它们靠近带正电荷的金属球靠近带正电荷的金属球C C．在下列情况中，判断．在下列情况中，判断A A、、B B两两球的带电情况：球的带电情况：（（1 1））A A、、B B接触后分开，再移去接触后分开，再移去C C，， 则则A________A________，，B__________B__________；；（（2 2））A A、、B B接触，先移去接触，先移去C C后，再把后，再把ABAB分开，分开， 则则A_______A_______，，B________B________．．（（3 3））A A、、B B接触，用手指瞬间接触接触，用手指瞬间接触B B后再移去后再移去C C，， 则则A________A________，，B_______B_______；；带正电带正电带负电带负电不带电不带电不带电不带电带负电带负电带负电带负电 我不如起个磨刀石的作用，能使钢刀锋利，虽然它自己切不动什么. ——贺拉斯。