高中物理粤教版必修章册配套课件章节静电现象.pptx

第一节静电现象第一章2022内容索引0102课前篇 自主预习课堂篇 探究学习学习目标1.了解摩擦起电和感应起电,会从物质微观结构的角度认识物体带电的本质.(物理观念)2.知道电荷量、元电荷、比荷的概念,知道电荷量不能连续变化.(物理观念)3.理解电荷守恒定律,会运用电荷守恒定律解释生活中的静电现象.(物理观念)思维导图课前篇 自主预习【必备知识】一、各种起电方式1.两种电荷的性质:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.2.物体带电的三种方法:摩擦起电、感应起电、接触起电.3.静电感应:由于受附近带电体影响而引起导体中正负电荷重新分布的现象.想一想用丝绸摩擦过的玻璃棒和摩擦过的琥珀分别去接触碎纸屑和羽毛.能观察到什么现象?怎样解释?提示摩擦过的玻璃棒能够吸引碎纸屑,摩擦过的琥珀能够吸引羽毛;原因是摩擦过的玻璃棒和琥珀都带了电,带电体能吸引轻小物体.二、元电荷1.电荷量:物体所带电荷数量的多少叫作电荷量,简称电量,常用符号Q或q表示,其国际单位是库仑,符号是C.2.元电荷:科学实验发现,带电体所带的电量都等于电子或质子所带电量的整数倍,人们把一个电子(或质子)所带电量的绝对值叫作元电荷,用e表示,在计算中通常取e=1.6010-19 C.3.比荷:电子的电量e与电子的质量me之比,叫作电子的比荷,其值为 =1.761011 C/kg.三、电荷守恒定律1.内容: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其他物体,或者从物体的一部分转移到另一部分.在任何转移的过程中,电荷的总量保持不变.2.适用范围:电荷守恒定律不仅在一切宏观物理过程中成立,而且也是一切微观物理过程所普遍遵循的规律.四、静电现象的解释1.摩擦起电两种不同材料的物体互相摩擦时,使一个物体中的一些原子的电子获得了能量,挣脱了原子核的束缚,转移到了另外一个物体上.如玻璃棒与丝绸摩擦时,玻璃棒失去电子而带正电,丝绸因有了多余的电子而带负电.2.感应起电当带电体靠近导体时,导体内的自由电子会向靠近或远离带电体的地方移动.使导体靠近带电体的一端带异种电荷,远离带电体的一端带同种电荷.利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电.想一想如图所示,在真空中,把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近.绝缘导体两端的电荷如图所示.根据以上情境,解释静电感应的实质.提示由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会靠近或远离带电体,使导体两端带上等量异种电荷,故静电感应的实质是在带电体上的电荷的作用下,导体上的正负电荷重新分布,使电荷从导体的一部分转移到另一部分.【自我检测】1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)电荷守恒定律是自然界中基本的守恒定律之一.()答案(2)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍.()答案(3)不带电的物体内部没有任何电荷.()解析不带电的物体带等量的正负电荷,对外不显电性.答案(4)不论何种方式的起电,实质都是电荷的转移.()答案2.如图所示,在真空中,把一个中性的导体M向带负电的球P慢慢靠近,下列说法中错误的是()A.M两端的感应电荷越来越多B.M两端的感应电荷是同种电荷C.M两端的感应电荷是异种电荷D.M两端的感应电荷的电荷量相等解析M向P靠得越近,M中的自由电子受到P的排斥力越大,两端的感应电荷越多,根据电荷守恒定律,M两端将出现等量的异种电荷,B错误,本题选错误的,故选B.答案B3.(多选)下列关于电荷量和元电荷的说法正确的是()A.物体所带的电荷量可以是任意实数B.物体带正电荷1.610-9 C,是因为失去了1.01010个电子C.物体电荷量的最小值是1.610-19 CD.以上说法都不正确解析元电荷的数值为e=1.610-19 C,带电体的电荷量都是e的整数倍,不是任意的,所以B、C正确.答案BC课堂篇 探究学习探究一对三种起电方式的理解【问题情境】图甲是古老的摩擦起电机,图乙是感应起电机.结合图片,思考:(1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷?(2)感应起电能发生在绝缘体上吗?原因是什么?要点提示(1)两个绝缘体摩擦时,其中一个物体失去电子,另一个物体得到电子,分别带上了正、负电荷;(2)感应起电不会发生在绝缘体上,因为绝缘体中的电子不能自由移动.【知识归纳】 起电并不是创造了电荷1.三种起电方式的比较比较项摩擦起电感应起电接触起电产生条件 两种不同材料的物体相互摩擦时导体靠近带电体时导体与带电体接触时现象两物体带上等量异种电荷导体两端带上等量异种电荷导体带上与带电体电性相同的电荷微观解释 不同物质的原子核对核外电子的约束力不同,摩擦时电子从一物体转移到另一物体导体中的自由电子受到带电体对它的排斥(或者吸引),而移向导体的远端(或者近端)电荷间的相互作用,使得自由电子在带电体和导体上重新分布实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移2.摩擦起电时电荷转移的规律(1)原子核中的质子不能脱离原子核而移动,电子发生了转移.(2)电中性的两个绝缘体相互摩擦,带正电的物体一定是失去了电子,带负电的物体一定是获得了电子.3.感应起电的电荷分布规律(1)近异远同:用带电体靠近不带电的导体时,会在靠近带电体的一端感应出与带电体电性相反的电荷,远离带电体的一端感应出与带电体电性相同的电荷.(2)等量异性:用带电体靠近不带电的导体时,会在原不带电的导体两端感应出等量异种电荷.【典例剖析】例1(多选)如图所示,A、B为相互接触的用绝缘支柱支撑的金属导体,起始它们不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C是带正电荷的小球,把C移近导体A.下列说法中不正确的是()A.A带负电、B带正电B.先把A、B分开,然后移去C,则A、B上的金属箔片仍张开C.先把C移走,再把A、B分开,A上的金属箔片仍张开D.先把A、B分开,再把C移走,然后重新让A、B接触,则A上的金属箔片仍张开,而B上的金属箔片闭合解析感应起电是使物体带电的一种方法,根据电荷间的相互作用规律可知,把C移近导体A时,有电子从导体B转移到导体A,所以导体两端的金属箔片都张开,且左端带负电,右端带正电,此时把A和B分开,A带负电,B带正电,移去C后金属箔片仍张开,故A、B正确;先把C移走,A、B不再带电,再把A、B分开,A、B上的金属箔片不会张开,故C不正确;先把A、B分开,再把C移走,A、B仍带电,但重新让A、B接触后,A、B上的感应电荷完全中和,A、B上的金属箔片都不会张开,故D不正确.本题选不正确的,故选C、D.答案CD规律方法感应起电的判断方法1.当带电体靠近导体时,导体靠近带电体的一端带异种电荷,远离带电体的一端带同种电荷,如图甲所示.2.导体接地时,该导体与地球可视为一个导体,而且该导体可视为近端导体,带异种电荷,地球就成为远端导体,带同种电荷,如图乙、丙所示.3.用手摸一下导体,再移开手,相当于先把导体接地,然后再与大地断开. 变式训练1如图所示,放在绝缘支架上带正电荷的导体球A,靠近放在绝缘支架上不带电的导体B,导体B用导线经开关接地,现把S先闭合再断开,再移走A,则导体B()A.不带电B.带正电荷C.带负电荷D.不能确定解析根据静电感应现象和电荷间的相互作用,可判断导体B带负电荷,故选项C正确.答案C探究二对电荷守恒定律和元电荷的理解【问题情境】小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验.如图所示,小明使验电器带了负电荷,经过一段时间后,他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了.关于此问题,他跟学习小组讨论后形成了下列观点,你认为哪些是正确的?小球上原有的负电荷逐渐消失了.在此现象中,电荷不守恒.负电荷减少的原因可能是潮湿的空气将电子导走了.该现象是由电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律.要点提示带负电的验电器周围的空气可能比较潮湿,经过一段时间后,负电荷(电子)被潮湿的空气导走了,但电荷在转移的过程中仍然守恒.【知识归纳】1.“中性”与“中和”的区别(1)电中性的物体是有电荷存在的,只是正、负电荷的代数和为零,对外不显电性.(2)电荷的中和是指等量正、负电荷完全抵消的过程,但正、负电荷本身依然存在,并没有消失.2.物体带电的实质不论哪一种起电方式都没有创造电荷,也没有消灭电荷,本质都是电子发生了转移.3.完全相同的金属球接触起电时电荷量的分配情况4.元电荷(1)元电荷是最小的电荷量,而不是实物粒子,元电荷无正、负之分.(2)虽然质子、电子的电荷量等于元电荷,但不能说质子、电子是元电荷.【典例剖析】例2完全相同的两金属小球A、B带有相同大小的电荷量,相隔一定的距离,让第三个完全相同的不带电的金属小球C,先后与A、B接触再移开.(1)若A、B两球带同种电荷,求接触后A、B两球带电荷量大小之比.(2)若A、B两球带异种电荷,求接触后A、B两球带电荷量大小之比.答案(1)23(2)21规律方法电荷均分的前提条件是两导体完全相同,不同的导体接触后再分开,每个导体上所带电荷量不满足平均分配规律.变式训练2放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A、B分别带有电荷量QA=6.410-9 C、QB=-3.210-9 C,让两个金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移?转移了多少个?答案电子由B球转移到A球3.01010个 探究三验电器的原理和应用【问题情境】制作一个验电器,将带电体靠近验电器上端但不与验电器接触,验电器的金属箔片是否会张开?要点提示会张开.【知识归纳】验电器的两种应用方式及原理带电体接触验电器当带电的物体与验电器上面的金属球接触时,有一部分电荷转移到验电器上,与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷,因相互排斥而张开,如图所示带电体靠近验电器当带电体靠近验电器的金属球时,带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷,而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电),两箔片在斥力作用下张开,如图所示【典例剖析】例3用毛皮摩擦过的硬橡胶棒,靠近不带电验电器的金属小球a,然后用手指瞬间接触一下金属杆后拿开橡胶棒,这时验电器小球a和箔片b的带电情况是()A.a带正电,b带负电B.a带负电,b带正电C.a、b均带正电D.a、b均不带电解析毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,靠近验电器金属小球a,发生静电感应,用手指接触金属杆的瞬间,电子转移到地球上,故拿开橡胶棒后,小球a和箔片b都带正电,C正确.答案C变式训练3使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开,下列选项表示验电器上感应电荷的分布情况,其中正确的是()解析由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,所以验电器的上端带上与小球异号的电荷,而验电器的箔片带上与小球同号的电荷;故A、C、D项错误,B项正确.答案B 随堂训练1.(多选)关于元电荷的理解,下列说法正确的是()A.元电荷就是电子B.元电荷是表示1 C的电荷量C.元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量D.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍解析元电荷是最小的电荷量,大小为e=1.610-19 C,跟电子或质子所带电荷量相等,不是电荷种类,带电体的电荷量都为元电荷的整数倍,故C、D正确.答案CD2.有些人外出时喜欢穿柔软的丝绸衣服,戴琥珀做的首饰.人们发现,不管将琥珀首饰擦得多干净,它很快就会吸上一层灰尘,这主要是因为()A.琥珀是一种树脂化石,树脂具有黏性,容易吸附灰尘B.室外的灰尘比较多,在琥珀上积聚的速度比较快C.经丝绸摩擦后的琥珀带电,能吸引灰尘D.琥珀本身带电,能吸引灰尘解析琥珀本身不带电,琥珀首饰经丝绸摩擦后,便带有了电荷,由于带电体能够吸引轻小物体,所以带电的琥珀会将轻小的灰尘吸附在它上面,故C正确,A、B、D错误.答案C3.两个完全相同的金属球,一个带+610-8 C的电荷量,另一个带-210-8 C的电荷量.把两球接触后再分开,两球带电情况是()A.均为+410-8 CB.均为+210-8 CC.均为-210-8 C D.均为-410-8 C解析两个完全相同的金属球接触后,电荷总是相同,根据电荷守恒定律,电荷应该先中和,再均分,故答案B4.(2021广东深圳高中检测)如图所示,用起电机使金属球A带上正电荷,并靠近验电器B,则()A.验电器金箔不张开。