上海市高中二年级物理第八章_静电现象和元电荷.doc
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静电现象和元电荷知识要点梳理1、自然界中存在两种电荷 〔1自然界中存在两种电荷——正电荷和负电荷 我们把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷,用正数表示；把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷,用负数表示 〔2电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引2、原子的核式结构及摩擦起电的微观解释要点诠释： 〔1构成物质的原子本身就是由带电微粒组成原子包括原子核〔带正电的质子和不带电的中子和带负电的核外电子通常情况下原子所带正负电荷都能精确平衡,所以整个原子对外表现为电中性 〔2摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同． 由于不同物质的原子核束缚电子的本领不同当两个物体互相摩擦时,哪个物体的原子核束缚电子的本领弱,它就容易失去电子而带上正电荷,使跟它相摩擦的物体得到电子而带上等量的负电荷所以摩擦起电的本质是得失电子因此： 摩擦起电的实质：电子在物体间的转移； 摩擦起电的结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷3、感应起电 〔1静电感应：把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象利用静电感应使物体带电,叫做感应起电 例如把带正电荷的球C移近彼此接触的导体A、B,可以看到A、B上的金属箔都张开了,表示A、B都带上了电荷。
如果先把C移走,A和B上的金属箔就会闭合； 如果先把A和B分开,然后移开C,可以看到A和B仍带有电荷；如果再让A和B接触,他们就不再带电 这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷,重新接触后等量异种电荷发生中和 〔2感应起电的原因 分析起电的本质原因：把带电的球C移近金属导体A和B时,由于同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引,使导体上的自由电子被吸引过来,因此导体A和B带上了等量的异种电荷可见感应起电也不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开,是电荷从物体的一部分转移到另一部分即： 感应起电的本质是电荷在物体中的重新分布 〔3接触起电 还有一种使物体带电的方式是接触起电：一个不带电的导体跟另一个带电的导体接触后分开,使不带电的导体带上电荷的方式 其实质是电荷在物体间的转移 完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电量平均分配,异种电荷先中和后平均分配4、电荷守恒定律 〔1电荷守恒定律： 电荷既不能创造,也不能消灭,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． 〔2另一种表述： 电荷守恒定律也常表述为：在与外界没有电荷交换的一个系统内,总电荷量不变<电荷的代数和不变>。
近代物理实验证明,一切微观过程,如原子核反应和基本粒子转化等,也遵守电荷守恒定律特别是在电子对湮没为光子对e++e－→γ+γ和K0介子衰变为π介子对K0→π++π－,在这类反应中,尽管粒子产生或消失了,但反应前后的总电荷仍保持不变 电荷守恒定律是物理学的基本定律之一,这个定律是从大量实验概括得出的自然界的基本规律,对宏观现象、微观现象都适用,对所有惯性参考系都成立5、元电荷 〔1电荷量：电荷的多少叫做电荷量,符号：q单位：库仑,符号：C 〔2元电荷: 电子所带电荷量是带电体的所带电荷量的最小单元,叫做元电荷,用e表示 注意：所有带电体的电荷量或者等于e,或者等于e的整数倍 也就是说,电荷量是不能连续变化的物理量 元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的通常情况元电荷e的值可取作： 说明：电荷的量子化是自然界中的一个普遍公认的事实,但至今还不能从理论上加以解释虽然在1964年盖尔曼提出,强子是由电荷为e和e的粒子构成这些"分数电荷"的粒子称为夸克这个理论引起科学界的极大兴趣,现代的粒子物理取得的巨大成就似乎都支持夸克模型,但至今在实验上并未发现这种带有分数电荷的自由夸克,所以目前仍以电子电荷量e作为基本电荷。
〔3比荷：带电粒子的电荷量与质量之比称为比荷 如电子的电荷量e和电子的质量me
答案：BCD 总结升华：注意理解元电荷的概念,不要误认为元电荷是指具体的电荷例2、关于点电荷的下列说法中错误的是：< > A、真正的点电荷是不存在的 B、点电荷是一种理想模型 C、足够小<如体积小于1mm3>的电荷,就是点电荷 D、一个带电体能否看成点电荷,不是看它的尺寸大小,而是看它的形状和大小对所研究问题的影响是否可忽略不计 思路点拨：此题考查点电荷的概念,要注意到它是一个理想化的模型 解析：点电荷为理想模型,实际并不存在,但是当实际带电体的大小远小于它们间的距离时,可把它们作为点电荷处理,与带电体本身绝对大小无关因此C答案是错误的 答案：C 总结升华：一定要注意点电荷是一个理想化的模型并理解实际中可作为点电荷来处理问题的条件例3、如图所示,Q是一个绝缘金属导体,把一个带正电的绝缘金属球P移近Q,由于静电感应,A端出现的感应电荷量大小为qA,B端为qB,同下列结论中正确的是：< > A、导体Q上,qA＞qB B、导体Q上,qA＝qB C、用手触一下Q的A端,拿走P后Q带正电 D、用手触一下Q的B端,拿走P后Q带负电 解析：因为P带正电,所以Q上的A端出现负电荷,受P的吸引；而在B端出现正电荷,受P的排斥。
不管用手接触Q的哪一处都是大地上的负电荷与Q上的正电荷中和,使Q带负电,用手接触导体的过程是一个接地过程,导体接地时都是远端〔离带电体较远的一端的电荷入地 静电感应的过程是导体内的电荷重新分布的过程,由此可知qA＝qB 答案：BD 总结升华：静电感应的过程是导体内的电荷重新分布的过程,导体近端感应出异种电荷,远端感应出同种电荷举一反三[变式]如图,带正电的小球A靠近不带电的金属导体B,由于静电感应,导体B左端出现负电荷,右端出现正电荷,下列说法正确的是：< > A、用手摸一下B的左端,B将带正电 B、用手摸一下B的右端,B将带正电 C、用手摸一下B的中部,B将不带电 D、用手摸一下B的任何部分,B都将带负电 解析：用手摸一下B时,B和地球连成一个导体,无论用手摸一下B的哪一部分,B都是该组合导体中靠近带正电小球A的一端,因此在连接瞬间B将带上负电在不动A的情况下,松开手后,负电将保留在B上 答案：D知识要点梳理1、点电荷 当带电体的线度远远小于带电体之间的距离,以致带电体的形状和大小对其相互作用力的影响可以忽略不计,这样的电荷叫点电荷 说明： ①同质点一样,点电荷也是一个理想化的模型,是一种科学的抽象。
②点电荷只具有相对意义,能看作点电荷的带电体的尺寸不一定很小,另外,对点电荷的电荷量一般不作限制2、库仑扭秤实验 1785年,法国物理学家库仑用扭秤<如图>研究了影响电荷之间的作用力的因素库仑的扭秤是由一根悬挂在细金属丝上的轻棒和在轻棒两端附着的两只平衡球构成的当球上没有力作用时,棒取一定的平衡位置如果两球中有一个带电,同时把另一个带同种电荷的小球放在它附近,则会有电的作用力作用在这个球上,球可以移动,使棒绕着悬挂点转动,直到悬线的扭力与电的作用力达到平衡时为止因为悬线很细,很小的力作用在球上就能使棒显著地偏离其原来位置,转动的角度与力的大小成正比 库仑让这个可移动球和固定的球带上不同量的电荷,并改变它们之间的距离：使两个小球相距36个刻度、18个刻度、8.5个刻度时,结果悬丝分别转过36、144、576角度库仑已经得出了悬丝作用力与悬丝扭转角成正比这一系列数据表明,当带电体间距为时,作用力为 1:4:16 ,由此得出了作用力 F∝ 在库仑研究电荷相互作用力时,还没有关于电量的定义库仑巧妙地根据对称性的思想,使完全相同的金属球相互接触的办法,得到各种不同组分的电荷,从而得出了相互作用力跟两电荷电量乘积成正比的结论,即F∝q1q2实验技巧： 〔1小量放大。
悬线很细,很小的力作用在球上就能使棒显著地偏离其原来位置,转动的角度与力的大小成正比； 〔2电量的确定库仑巧妙地根据对称性的思想,使完全相同的金属球相互接触的办法,得到各种不同组分的电荷 3、库仑定律要点诠释： <1>库仑定律内容： 真空中两个点电荷之间的相互作用力,跟电荷量的乘积成正比,跟距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上这种作用力叫做静电力,也叫库仑力 公式： 其中,q1、q2为两个电荷的电量,r为两个电荷中心的距离k为静电力恒量,它的数值由选取的单位决定,国际单位制中k=9.0109 Nm2/C2 库仑定律和万有引力定律都遵从二次方反比规律,但人们至今还不能说明它们的这种相似性,物理学家还在继续研究,希望大家学有所成,以后在这方面的研究有所突破 <2>库仑定律的适用条件：真空中的点电荷 <3>理解和应用库仑定律时应注意的问题： ①库仑力具有力的一切性质,相互作用的两个点电荷之间的作用力满足牛顿第三定律； ②在使用公式时,q1、q2可只代入绝对值计算库仑力的大小,相互作用力的方向根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断； ③当多个带电体同时存在时,任意两个带电体间的作用仍遵守库仑定律,任一带电体同时受到多个库仑力的作用,可利用力的合成的平行四边形定则求出其合力。
④在具体问题中,两均匀带电球体或带电球壳之间的库仑作用力可以看成将电荷集中在球心处产生的作用力[方法指导]1、库仑定律 库仑定律公式,仅是计算力的大小,q1、q2取带电量的绝对值方向由同种电荷相斥,异种电荷吸引单独判断2、用电荷守恒和库仑力公式解决相同金属小球接触后的作用力变化问题 完全相同的带电金属球接触时电荷量分配规律：同种电荷总量平分,异种电荷先中和后平均分配,然后运用求库仑力的变化3、库仑力是独立性质的力 库仑力是独立性质的力,具有力的共性在对物体进行受力分析时,在以前受力分析基础上除。
