高中1 电荷多媒体教学课件ppt
展开一、电荷1.自然界中有两种电荷:___电荷和___电荷.2.电荷间的相互作用:同种电荷相互_____,异种电荷相互_____.3.电荷量:电荷的多少,用Q或q表示.在国际单位制中的单位是________,符号是________.正电荷的电荷量为________值,负电荷的电荷量为________值.
4.摩擦起电及其原因(1)摩擦起电:由于________而使物体带电的方式.用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电.(2)原因:当两种物质组成的物体互相摩擦时,一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上,于是,原来电中性的物体由于得到电子而带________,失去电子的物体则带________.
二、静电感应1.静电感应现象: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______带电体,使导体靠近带电体的一端带______电荷,远离带电体的一端带____电荷,这种现象叫作静电感应.2.感应起电:利用________使金属导体带电的过程.
三、电荷守恒定律1.电荷守恒定律:电荷既不会____,也不会______,它只能从一个物体转移到________,或者从物体的一部分转移到________;在转移过程中,电荷的_____保持不变.2.电荷守恒定律的更普遍表述是:一个与外界没有电荷交换的系统,____________保持不变.
四、元电荷 元电荷不是实物粒子,无正、负之分.1.元电荷:最小的电荷量,e=___________C,由________测得.所有带电体的电荷量都是e的________.2.电子的比荷:电子的________与其________之比.
1.60×10-19
【情境思考】如图所示,均不带电的橡胶棒与毛皮摩擦后,橡胶棒带负电,毛皮带正电,判断以下问题.(1)橡胶棒上的电子转移到了毛皮上.( )(2)毛皮上的电子转移到了橡胶棒上.( )(3)毛皮与橡胶棒摩擦创造了电荷. ( )
拓展 2 1 C的含义将1 A恒定电流在1 s时间间隔内所传送的电荷量定义为1 C.
拓展3 使金属球感应起电的操作步骤
拓展4 金属的微观结构模型关于金属中原子核、电子所处的状态及其运动,这里的情景是一种简化描述,但它可以有效地解释与金属导电有关的现象,所以也是一个物理模型.
目标一 电荷及三种起电方式【导思】——————————————————○最早的起电方式是用手摩擦琥珀起电,后来发展到用丝绸、法兰绒摩擦琥珀起电,再后来制造出了起电机(如下图).图甲是摩擦起电机,图乙是感应起电机.
请思考以下问题.(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?
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.
感应起电不会发生在绝缘体上.因为绝缘体中可以自由移动的电子很少.
【归纳】——————————————————○1.三种起电方式的比较
2.感应起电的方法(1)靠近:带电体C(假设带正电)靠近相互接触的两导体A、B,A为近端,如图甲所示.(2)分开:保持C不动,用绝缘工具分开A、B,如图乙所示.(3)移走:移走C,则A带负电,B带正电,如图丙所示.提醒:感应起电的关键在于带电体没移开之前将导体分成两部分(或先断开接地线),然后再移走带电体.
例1. (多选)关于摩擦起电现象,下列说法正确的是( )A.摩擦起电使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B.两种不同材料的不带电的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量异种电荷C.摩擦起电,可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D.丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多于电子数而显正电
解析:摩擦起电的实质是两个物体的原子核对核外电子的束缚能力不相同,因而电子可以在物体间转移.若一个物体失去电子,其质子数就会比电子数多,我们说它带正电;若一个物体得到电子,其质子数就会比电子数少,我们说它带负电.使物体带电并不是创造出电荷.故B、D正确.
例2. 如图所示,不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触,带正电的小球C靠近A.以下说法中正确的是( )A.若先将A、B分开,再移走C,A带正电,B带负电B.若先将A、B分开,再移走C,B带正电,A带负电C.若先将C移走,再把A、B分开,A带正电,B带负电D.若先将C移走,再把A、B分开,B带正电,A带负电
解析:带正电的小球C靠近A,由于感应起电,A带负电,B带正电.若先将A、B分开,再移走C,则A整体带负电,B整体带正电,故A错误,B正确;若先将C移走,则A、B上的电荷又马上中和,不再带电,再把A、B分开,A、B都不带电,故C、D错误.
思维提升(1)只有导体中的电子才能自由移动,绝缘体中可以移动的电荷量很少,所以导体能够发生感应起电,而绝缘体不能.(2)凡是遇到接地问题时,该导体与地球可视为一个更大的导体.该导体可视为近端,带异种电荷,地球可视为远端,带同种电荷,如图.
[训练1] (多选)下列说法中正确的是( )A.静电感应没有创造电荷,只是电荷从物体的一部分转移到另一部分B.摩擦起电和感应起电都能使电子转移,只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上,而后者使电子从物体的一部分转移到另一部分C.摩擦起电时,一个电中性物体失去一些电子而带正电,另一个电中性物体得到这些电子而带负电D.一个带电导体接触一个不带电的导体,两个物体可能带上异种电荷
解析:静电感应没有创造电荷,只是电荷从物体的一部分转移到另一部分,故A正确;摩擦起电和感应起电都能使电子转移,只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上,而后者使电子从物体的一部分转移到另一部分,故B正确;摩擦起电时,一个电中性物体失去一些电子而带正电,另一个电中性物体得到这些电子而带负电,故C正确;一个带电导体接触另一个不带电的导体时,电荷发生转移,两个物体一定带同种电荷,故D错误.
[训练2] 如图所示,第一次用带正电的金属球A靠近不带电的验电器的金属球B时,发现验电器的金属箔片C张开一定的角度;第二次用带正电的金属球A与验电器的金属球B接触一下,同样金属箔片C张开一定角度.关于这两次过程的分析,正确的是( )A.第一次金属球B带正电荷,金属箔片C带负电荷B.第一次金属球B带负电荷,金属箔片C带正电荷C.第二次金属球B带正电荷,金属箔片C带负电荷D.第二次金属球B带负电荷,金属箔片C带正电荷
解析:第一次用带正电的金属球A靠近不带电的验电器的金属球B时,验电器的金属箔片C张开一定的角度,这种使金属箔片带电的方式称为感应起电,金属球B带负电荷,金属箔片C带正电荷,A错误,B正确;当带电的物体与验电器上面的金属球接触时,与金属球相连的两个金属箔片张开一定角度,这种使金属箔片带电的方式称为接触起(带)电,金属球B和金属箔片C都带正电荷,C、D错误.
目标二 电荷守恒定律 元电荷【导思】——————————————————○ 根据如图所示情景,回答下列问题.
(1)在摩擦起电过程中,一个物体带上了正电荷,另一个物体带上了负电荷,该过程是否创造了电荷?在一个封闭的系统中,电荷的总量会增多或减少吗?(2)物体所带的电荷量可以是任意的吗?物体所带的电荷量可以是4×10-19 C吗?(3)电子和质子就是元电荷吗?
摩擦起电的过程并没有创造电荷.一个封闭的系统中,电荷的总量保持不变.
物体所带的电荷量不是任意的,它只能是1.60×10-19 C的整数倍.因为4×10-19 C是1.60×10-19 C的2.5倍,所以物体所带的电荷量不能是4×10-19 C.
元电荷是最小的电荷量,是一个数值,不是实物粒子;电子和质子是实物粒子,不是元电荷,带电荷量等于元电荷.
【归纳】——————————————————○1.对元电荷的理解(1)元电荷e又称“基本电荷量”,是自然界存在的最小电荷量,最早是由美国科学家密立根用实验测得的.元电荷作为最小的电荷量,是物理学的基本常量之一,e=1.60×10-19 C.(2)元电荷只是一个单位电荷量,不是某种电荷,也没有正负,更不是物质.不能说电子或质子是元电荷,因为电子和质子是实实在在的粒子(虽然其所带电荷量为一个元电荷).
2.对电荷守恒定律的理解(1)电荷守恒定律不仅适用于宏观过程(电子的转移),也适用于微观过程(核反应和粒子的转化过程).(2)起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离或转移.摩擦起电和接触起电是电荷“从一个物体转移到另一个物体”;感应起电是电荷“从物体的一部分转移到另一部分”.(3)电荷量的总量是指电荷的代数和.(4)电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0.
【典例】——————————————————○例3. 甲、乙两个原来不带电荷的物体相互摩擦(没有第三者参与),结果发现甲物体带了1.6×10-15 C的电荷量(正电荷).下列说法正确的是( )A.乙物体也带了1.6×10-15 C的正电荷B.甲物体失去了104个电子C.乙物体失去了104个电子D.甲、乙两物体共失去了2×104个电子
解析:甲、乙两个物体相互摩擦,甲带1.6×10-15 C的正电荷,那么由电荷守恒定律可知,乙应带1.6×10-15 C的负电荷,即甲失去了104个电子,乙得到了104个电子,所以选项B正确.
思维提升(1)不同物体摩擦时失去电子还是得到电子,取决于相互摩擦的两物体的原子核对电子束缚能力的相对强弱.(2)任何起电方式都是电荷的转移,在同一隔离系统中正、负电荷的代数和不变.
例4. (多选)关于元电荷,下列说法正确的是( )A.元电荷实质上是指电子或质子本身B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C.元电荷的数值通常取作e=1.6×10-19 CD.元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
解析:元电荷实际上是指电荷量,数值为1.6×10-19 C,不是指某个具体的带电粒子,如电子、质子,故A错误,C正确;元电荷是电荷量的数值,没有正、负电性的区别,宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍,故B正确;元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的,测量精度相当高,故D正确.
例5. 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金属小球C,先后与A、B接触后移开.(1)若A、B两球带同种电荷,求接触后两球带电荷量大小之比;
(2)若A、B两球带异种电荷,求接触后两球带电荷量大小之比.
[训练3] 小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个带电体所带的电荷量出现四个关键数字但看不清,便拿来问老师.如果你是老师,你认为可能是下列假设几个数字中的哪一个( ) A.6.2×10-19 CB.1.28×10-18 CC.6.6×10-19 CD.6.8×10-19 C
[训练4] 关于电荷守恒定律,下列叙述不正确的是( )A.一个物体所带的电荷量总是守恒的B.在与外界没有电荷交换的情况下,一个系统所带的电荷量总是守恒的C.在一定的条件下,一个系统内的等量的正、负电荷即使同时消失,也并不违背电荷守恒定律D.电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换
解析:根据电荷守恒定律,单个物体所带电荷量是可以改变的,在与外界没有电荷交换的情况下,一个系统所带的电荷量总是守恒的.若一个系统内的等量的正、负电荷同时消失,并不违背电荷守恒定律,电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换.A错误,B、C、D正确.
目标三 验电器的原理和使用【归纳】——————————————————○验电器的两种应用方式及原理(1)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,如图甲所示.(2)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带异种电荷,而金属箔片上会带同种电荷(感应起电),两个金属箔片在斥力作用下张开,如图乙所示.
例6. 用带正电荷的小球靠近不带电的验电器的金属球,结果验电器的金属箔张开,如图甲所示;用带正电荷的小球接触不带电的验电器的金属球,结果验电器的金属箔张开,如图乙所示.关于甲、乙两验电器金属箔带电情况,下列说法正确的是( )A.甲带正电荷、乙带负电荷B.甲带负电荷、乙带正电荷C.都带正电荷D.都带负电荷
解析:题图甲中,验电器本来不带电,由于异种电荷相互吸引,带正电荷的小球靠近验电器的金属球时,使得金属球带负电荷,从而导致金属箔带上正电荷;题图乙中,用带正电荷的小球接触不带电的验电器的金属球,这时验电器无论是金属球还是金属箔都带上了正电荷.
[训练5] (多选)某同学将一根橡胶棒用毛皮摩擦后,先后进行了如下操作:①将橡胶棒靠近(不接触)验电器的金属球(如图甲);②保持橡胶棒的位置不动,用手接触验电器的金属球(如图乙);③先把手移开,再把橡胶棒移开(如图丙).关于验电器的金属箔张开的情况及分析正确的是( )
A.操作①中,验电器金属箔不张开,因为棒与金属球没有接触B.操作①中,随着棒靠近验电器金属球的过程,金属箔张开的角度越来越大,因为产生的感应电荷越来越多,金属箔上聚集的负电荷也越来越多C.操作②中,手接触验电器,金属箔闭合,金属球上的电荷通过手导入到大地中D.操作③中,金属箔从闭合到又张开一定的角度,是因为金属球上的电荷重新分布
解析:操作①中,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,靠近验电器的金属球时,由于静电感应,验电器的金属球带正电,而金属箔带负电,从而张开;随着棒靠近验电器金属球的过程,金属箔张开的角度越来越大,是因为产生的感应电荷越来越多,金属箔上聚集的负电荷也越来越多,A错误,B正确;操作②中,手接触验电器,自由电子能够定向移动,大地中的正电荷不能定向移动,应表述为自由电子流入大地,使得金属箔闭合,C错误;操作③中,若先把手移开,再把橡胶棒移开,金属箔因带多余负电荷又张开,D正确.
1.不带电的玻璃棒与丝绸相互摩擦后都带上了电,如图所示.其原因是( )A.丝绸创造了负电荷B.玻璃棒创造了正电荷C.玻璃棒上有些电子转移到丝绸上D.丝绸上有些电子转移到了玻璃棒上
解析:不带电的玻璃棒与丝绸相互摩擦后玻璃棒带正电,丝绸带负电,是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上,玻璃棒失去电子带正电,丝绸得到电子带负电.
2.如图所示是一幅科普漫画,漫画中的英文意思是“(电子)不能被分成两半”.这幅科普漫画要向读者传达的主要物理知识应该是( )A.电子带负电荷B.电子是构成原子的粒子C.电荷既不会创生,也不会消失D.所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍
解析:题干中说“(电子)不能被分成两半”,表达的意思是电子所带的电荷量是最小电荷量,不能再分为更小的电荷量,所有带电体的电荷量都是电子所带电荷量的整数倍.D正确,A、B、C错误.
3.(多选)如图所示,一把塑料尺与毛巾摩擦过程中,有大量电子从塑料尺转移到了毛巾上.那么根据上述信息,若塑料尺和毛巾都和人体没有电荷交换,下列说法正确的是( )A.毛巾呈中性B.毛巾带正电C.毛巾带负电D.塑料尺和毛巾带等量异种电荷
解析:摩擦过程中电子转移到了毛巾上,所以毛巾带负电,根据电荷守恒定律可知,塑料尺和毛巾带等量异种电荷,C、D正确,A、B错误.
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