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高中物理人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用1 电荷课文课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用1 电荷课文课件ppt，共54页。PPT课件主要包含了正电荷，负电荷，保持不变，电荷交换，电荷量，连续变化，76×1011等内容，欢迎下载使用。
1.电荷及相互作用:(1)两种电荷:自然界只有两种电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带_______,用毛皮摩擦过的橡胶棒带_______.(2)相互作用:同种电荷相互_____,异种电荷相互_____.
(2)原子呈电中性:原子核内所带的正电荷量与核外电子的负电荷量_____.
3.三种起电方式:任务驱动 1.物体带正电时物体内没有负电荷吗?2.通过什么方式能使物体带电?
提示:1.物体带正电时,物体内有电子转移,正电荷多于负电荷.2.使物体带电的方式有摩擦起电、接触带电和感应起电三种.
4.电荷守恒定律:任务驱动 三种起电方式的本质是什么?提示:电荷的转移.
电荷既不会_____,也不会_____,它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;在转移过程中,电荷的总量_________.
5.电荷守恒定律现在的表述:一个与外界没有_________的系统,电荷的代数和_________.6.元电荷:(1)电荷量:电荷的多少叫作_______,在国际单位制中,电荷量的单位是_____,符号是C.
(2)元电荷:最小的电荷量叫作元电荷,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,电荷量是不能_________的物理量.
(3)比荷:_______与_____之比.电子的比荷: =__________C/kg.
主题一 起电方式 【问题探究】探究点1 摩擦起电现象用丝绸摩擦玻璃棒,用毛皮摩擦橡胶棒,然后用摩擦过的玻璃棒和橡胶棒分别去接触碎纸屑.
(1)在此情景中,能观察到什么现象?应怎样解释?提示:摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑;原因是用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒都带了电,带电体能吸引轻小物体,故摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑.
(2)你知道玻璃棒和橡胶棒带电的区别吗?提示:玻璃棒带正电,橡胶棒带负电.
探究点2 感应起电现象如图所示,将带正电荷的球C移近不带电的导体A、B(A、B相互接触).
进行以下操作步骤,如图所示:
①使带电体C靠近相互接触的两导体A、B.②保持C不动,用绝缘工具分开A、B.③移走C.
(1)在此情景中,把带正电的物体C移近导体A,金属箔有什么变化?提示:电荷间的作用特点:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.当带正电的物体C移近A、B时,导体A、B中的自由电荷在电荷作用力的影响下运动并重新分布,导体A、B分别带负电和正电,金属箔由闭合变为张开.
(2)在此情景中,把A和B分开,然后移去C,金属箔又有什么变化?提示:在带电体C的影响下,分开导体A、B,A仍带负电,B仍带正电.移去带电体C,负电荷在A内重新分布,正电荷在B内也重新分布,所以A、B两端的金属箔仍然张开,但张角稍微变小.
(3)在此情景中,再让A和B接触,又会看到什么现象?提示:A、B接触,A、B中等量异种电荷发生“中和”,A、B对外表现为“电中性”,因而A、B两端的金属箔都闭合.
(4)由此情景思考,是否只有当带电体与验电器的金属球接触时,金属箔片才会张开?金属箔片张开的原理是什么?
提示:不是.带电体接触验电器的金属球时,电荷转移到验电器上,是接触带电.当带电体靠近金属球时,金属球一端就会聚集与带电体电性相反的电荷,而金属箔片就会聚集与带电体电性相同的电荷,从而张开,此现象实质上属于静电感应现象.
【探究总结】三种起电方式的比较
【典例示范】如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球,若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,分导体为A、B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB,则下列结论正确的是( )
A.沿虚线d切开,A带负电,B带正电,且QA>QBB.只有沿虚线b切开,才有A带正电,B带负电,且QA=QBC.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且QA
位置,导致电子在导体上分布不均匀,从B端到A端,电子分布越来越稀疏,所以从不同位置切开时,QA、QB的值不同.故只有D正确,A、B、C错误.
【探究训练】1.如图是伏打起电盘示意图,其起电原理是( )
A.摩擦起电 B.感应起电C.接触起电D.以上三种方式都不是
【解析】选B.导电平板靠近带电绝缘板并接地时,发生静电感应,使导电平板带上负电荷,故选项B正确.
2.(多选)如图所示为科技馆里一个趣味体验项目的简化图,核心装置为一个金属球,在干燥的空气里,体验者双脚站在绝缘凳上,右手按在金属球上,并远离周围其他物体.一条特殊传送带(图中未画出)给金属球不断地输送电荷,过一段时间后,体验者的头发便会四处散开,甚至倒立,十分有趣,在此状态下,下列分析正确的是( )
A.若用左手也去摸金属球,会被电击B.若用左手与旁边的观众握手,会被电击C.若右手离开金属球,则头发会立刻恢复常态D.若右手离开金属球而且走下绝缘凳,头发会立刻恢复常态
【解析】选B、D.若用左手也去摸金属球,不会有电流产生,不会被电击,选项A错误;若用左手与旁边的观众握手,会发生放电现象而被电击,选项B正确;若右手离开金属球,电荷不会转移,则头发仍然四处散开,选项C错误;若右手离开金属球而且走下绝缘凳,则电荷将进入大地,人体将不再带电,头发会立刻恢复常态,选项D正确.
主题二 电荷守恒定律 元电荷 【问题探究】探究点1 电荷守恒定律情景1:如图甲所示,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.
情景2:如图乙所示,当一个带电体和另一个不带电的物体接触时,不带电的物体也带上了同种电荷.试结合上述两种情景,讨论下列问题:(1)请根据情景1,解释感应起电的本质.
提示:由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体两端带上等量异种电荷,故感应起电的本质是电子的转移,是从物体的一部分转移到另一部分.
(2)请根据情景2思考,为什么不带电的物体也带上了同种电荷?当两个带异种电荷的导体接触时,会发生电荷中和现象,中和的电荷是不是消失了?
提示:①不带电的物体也带上了同种电荷,其原因是两物体之间发生电荷转移.②不是.所谓“中和”是指两个带等量异种电荷的导体相互接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移,最后达到中性状态的一个过程.
探究点2 元电荷问题1:物体的带电荷量可以是任意的吗?带电荷量可以是4×10-19 C吗?答案:物体的带电荷量不是任意的,它只能是1.60×10-19 C的整数倍.由于4×10-19 C是1.60×10-19 C的2.5倍,所以带电荷量不能是4×10-19 C.
问题2:电子和质子就是元电荷吗?答案:元电荷是电荷量的单位,不是物质;电子和质子是实实在在的粒子.
【探究总结】1.对电荷转移及电荷守恒定律的四点理解:(1)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一.(2)两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是电子.
(3)起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过程.(4)电荷的中和现象实质是正、负电荷的“结合”过程,但在分离、转移、结合等过程中电荷的总量保持不变.
2.接触起电现象中电荷量的分配:(1)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关.完全相同的导体接触时,电荷量平均分配;形状、大小不同的导体接触时电荷量不能平均分配.无论哪种情况,接触前后电荷总量不变.
(2)完全相同的导体接触时电荷量的分配情况:①若为带电导体和不带电导体接触,则电荷平分.②若两个带电导体带同种电荷,则总电荷平分.③若两个带电导体带异种电荷,则先中和再平分.
3.电荷与元电荷:(1)所有带电体的带电荷量或者等于e,或者是e的整数倍.(2)质子和电子所带电荷量与元电荷相等,但不能说电子和质子是元电荷.
【典例示范】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,C是带正电的小球,当其移近导体A后,分开A和B,之后移去C,最终A带上了-1×10-8C的电荷,下列关于电荷转移情况正确的是( )
A.从A到B转移了6.25×1010个正电荷B.从A到B转移了1.25×1011个正电荷C.从B到A转移了6.25×1010个电子D.从B到A转移了1.25×1011个电子
【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)金属导电机理是其内部有自由移动的电子,而带正电的离子不能自由移动.(2)带电体的电荷量是元电荷e=1.6×10-19 C的整数倍.
【解析】选C.由于A、B都是金属导体,可移动的电荷是自由电子,A带上负电荷的原因,是电子由B移动到A,其中转移的电子数为n= =6.25×1010(个).这样B失去n个电子,带上1×10-8 C正电,A得到n个电子,带上1×10-8 C负电.故只有C正确.
【探究训练】1.(多选)关于元电荷,下列说法中正确的是( )A.元电荷实质上是指电子和质子本身B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C.元电荷的值通常取e=1.60×10-19 CD.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的
【解析】选B、C、D.所有带电体的电荷量或者等于e,或者是e的整数倍,这就是说,电荷是不能连续变化的物理量,电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的,由以上分析可知选项B、C、D正确.
2.如图所示,通过调节控制电子枪产生的电子束,使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带有-8×10-12 C的电荷量,求:
(1)金属瓶上收集到多少个电子?(2)实验的时间为多长?
1.电荷及相互作用:(1)两种电荷:自然界只有两种电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带_______,用毛皮摩擦过的橡胶棒带_______.(2)相互作用:同种电荷相互_____,异种电荷相互_____.
(2)原子呈电中性:原子核内所带的正电荷量与核外电子的负电荷量_____.
3.三种起电方式:任务驱动 1.物体带正电时物体内没有负电荷吗?2.通过什么方式能使物体带电?
提示:1.物体带正电时,物体内有电子转移,正电荷多于负电荷.2.使物体带电的方式有摩擦起电、接触带电和感应起电三种.
4.电荷守恒定律:任务驱动 三种起电方式的本质是什么?提示:电荷的转移.
电荷既不会_____,也不会_____,它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;在转移过程中,电荷的总量_________.
5.电荷守恒定律现在的表述:一个与外界没有_________的系统,电荷的代数和_________.6.元电荷:(1)电荷量:电荷的多少叫作_______,在国际单位制中,电荷量的单位是_____,符号是C.
(2)元电荷:最小的电荷量叫作元电荷,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,电荷量是不能_________的物理量.
(3)比荷:_______与_____之比.电子的比荷: =__________C/kg.
主题一 起电方式 【问题探究】探究点1 摩擦起电现象用丝绸摩擦玻璃棒,用毛皮摩擦橡胶棒,然后用摩擦过的玻璃棒和橡胶棒分别去接触碎纸屑.
(1)在此情景中,能观察到什么现象?应怎样解释?提示:摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑;原因是用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒都带了电,带电体能吸引轻小物体,故摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑.
(2)你知道玻璃棒和橡胶棒带电的区别吗?提示:玻璃棒带正电,橡胶棒带负电.
探究点2 感应起电现象如图所示,将带正电荷的球C移近不带电的导体A、B(A、B相互接触).
进行以下操作步骤,如图所示:
①使带电体C靠近相互接触的两导体A、B.②保持C不动,用绝缘工具分开A、B.③移走C.
(1)在此情景中,把带正电的物体C移近导体A,金属箔有什么变化?提示:电荷间的作用特点:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.当带正电的物体C移近A、B时,导体A、B中的自由电荷在电荷作用力的影响下运动并重新分布,导体A、B分别带负电和正电,金属箔由闭合变为张开.
(2)在此情景中,把A和B分开,然后移去C,金属箔又有什么变化?提示:在带电体C的影响下,分开导体A、B,A仍带负电,B仍带正电.移去带电体C,负电荷在A内重新分布,正电荷在B内也重新分布,所以A、B两端的金属箔仍然张开,但张角稍微变小.
(3)在此情景中,再让A和B接触,又会看到什么现象?提示:A、B接触,A、B中等量异种电荷发生“中和”,A、B对外表现为“电中性”,因而A、B两端的金属箔都闭合.
(4)由此情景思考,是否只有当带电体与验电器的金属球接触时,金属箔片才会张开?金属箔片张开的原理是什么?
提示:不是.带电体接触验电器的金属球时,电荷转移到验电器上,是接触带电.当带电体靠近金属球时,金属球一端就会聚集与带电体电性相反的电荷,而金属箔片就会聚集与带电体电性相同的电荷,从而张开,此现象实质上属于静电感应现象.
【探究总结】三种起电方式的比较
【典例示范】如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球,若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,分导体为A、B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB,则下列结论正确的是( )
A.沿虚线d切开,A带负电,B带正电,且QA>QBB.只有沿虚线b切开,才有A带正电,B带负电,且QA=QBC.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且QA
位置,导致电子在导体上分布不均匀,从B端到A端,电子分布越来越稀疏,所以从不同位置切开时,QA、QB的值不同.故只有D正确,A、B、C错误.
【探究训练】1.如图是伏打起电盘示意图,其起电原理是( )
A.摩擦起电 B.感应起电C.接触起电D.以上三种方式都不是
【解析】选B.导电平板靠近带电绝缘板并接地时,发生静电感应,使导电平板带上负电荷,故选项B正确.
2.(多选)如图所示为科技馆里一个趣味体验项目的简化图,核心装置为一个金属球,在干燥的空气里,体验者双脚站在绝缘凳上,右手按在金属球上,并远离周围其他物体.一条特殊传送带(图中未画出)给金属球不断地输送电荷,过一段时间后,体验者的头发便会四处散开,甚至倒立,十分有趣,在此状态下,下列分析正确的是( )
A.若用左手也去摸金属球,会被电击B.若用左手与旁边的观众握手,会被电击C.若右手离开金属球,则头发会立刻恢复常态D.若右手离开金属球而且走下绝缘凳,头发会立刻恢复常态
【解析】选B、D.若用左手也去摸金属球,不会有电流产生,不会被电击,选项A错误;若用左手与旁边的观众握手,会发生放电现象而被电击,选项B正确;若右手离开金属球,电荷不会转移,则头发仍然四处散开,选项C错误;若右手离开金属球而且走下绝缘凳,则电荷将进入大地,人体将不再带电,头发会立刻恢复常态,选项D正确.
主题二 电荷守恒定律 元电荷 【问题探究】探究点1 电荷守恒定律情景1:如图甲所示,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.
情景2:如图乙所示,当一个带电体和另一个不带电的物体接触时,不带电的物体也带上了同种电荷.试结合上述两种情景,讨论下列问题:(1)请根据情景1,解释感应起电的本质.
提示:由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体两端带上等量异种电荷,故感应起电的本质是电子的转移,是从物体的一部分转移到另一部分.
(2)请根据情景2思考,为什么不带电的物体也带上了同种电荷?当两个带异种电荷的导体接触时,会发生电荷中和现象,中和的电荷是不是消失了?
提示:①不带电的物体也带上了同种电荷,其原因是两物体之间发生电荷转移.②不是.所谓“中和”是指两个带等量异种电荷的导体相互接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移,最后达到中性状态的一个过程.
探究点2 元电荷问题1:物体的带电荷量可以是任意的吗?带电荷量可以是4×10-19 C吗?答案:物体的带电荷量不是任意的,它只能是1.60×10-19 C的整数倍.由于4×10-19 C是1.60×10-19 C的2.5倍,所以带电荷量不能是4×10-19 C.
问题2:电子和质子就是元电荷吗?答案:元电荷是电荷量的单位,不是物质;电子和质子是实实在在的粒子.
【探究总结】1.对电荷转移及电荷守恒定律的四点理解:(1)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一.(2)两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是电子.
(3)起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过程.(4)电荷的中和现象实质是正、负电荷的“结合”过程,但在分离、转移、结合等过程中电荷的总量保持不变.
2.接触起电现象中电荷量的分配:(1)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关.完全相同的导体接触时,电荷量平均分配;形状、大小不同的导体接触时电荷量不能平均分配.无论哪种情况,接触前后电荷总量不变.
(2)完全相同的导体接触时电荷量的分配情况:①若为带电导体和不带电导体接触,则电荷平分.②若两个带电导体带同种电荷,则总电荷平分.③若两个带电导体带异种电荷,则先中和再平分.
3.电荷与元电荷:(1)所有带电体的带电荷量或者等于e,或者是e的整数倍.(2)质子和电子所带电荷量与元电荷相等,但不能说电子和质子是元电荷.
【典例示范】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,C是带正电的小球,当其移近导体A后,分开A和B,之后移去C,最终A带上了-1×10-8C的电荷,下列关于电荷转移情况正确的是( )
A.从A到B转移了6.25×1010个正电荷B.从A到B转移了1.25×1011个正电荷C.从B到A转移了6.25×1010个电子D.从B到A转移了1.25×1011个电子
【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)金属导电机理是其内部有自由移动的电子,而带正电的离子不能自由移动.(2)带电体的电荷量是元电荷e=1.6×10-19 C的整数倍.
【解析】选C.由于A、B都是金属导体,可移动的电荷是自由电子,A带上负电荷的原因,是电子由B移动到A,其中转移的电子数为n= =6.25×1010(个).这样B失去n个电子,带上1×10-8 C正电,A得到n个电子,带上1×10-8 C负电.故只有C正确.
【探究训练】1.(多选)关于元电荷,下列说法中正确的是( )A.元电荷实质上是指电子和质子本身B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C.元电荷的值通常取e=1.60×10-19 CD.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的
【解析】选B、C、D.所有带电体的电荷量或者等于e,或者是e的整数倍,这就是说,电荷是不能连续变化的物理量,电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的,由以上分析可知选项B、C、D正确.
2.如图所示,通过调节控制电子枪产生的电子束,使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带有-8×10-12 C的电荷量,求:
(1)金属瓶上收集到多少个电子?(2)实验的时间为多长?
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