学年教科版选修31第一章第1节电荷电荷守恒定律 学案Word格式.docx

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3．电荷量

（1）定义：

电荷的多少，简称电量。

（2）单位：

国际单位制中是库仑，符号：

C。

常用单位及其换算关系：

1C＝106μC＝109nC。

4．原子结构及电性

（1）原子

（2）原子的电性

5．对摩擦起电的微观解释

不同物质的原子核对外层电子的束缚和吸引力不同，两种不同的物质相互摩擦时，由于摩擦力做功，使得束缚能力弱的物体失去电子而带正电，吸引能力强的物质得到电子而带负电。

二、电荷守恒定律

1．元电荷

一个电子所带电量的绝对值，是电荷的最小单元，记作：

e＝1.6×

10－19_C。

任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。

2．电荷守恒定律

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，或者从物体的一部分转移到另一部分。

也就是说，在任何自然过程中，电荷的代数和是守恒的。

三、静电感应与感应起电

1．静电感应

当带电体靠近不带电的导体时，由于电荷的相互作用，使不带电的导体两端出现等量异种电荷的现象。

2．感应起电

利用静电感应使导体带电的方法。

3．感应起电的适用条件

感应起电只适用于导体。

绝缘体的电子因不能自由移动而不能感应起电。

1．自主思考——判一判

（1）丝绸与任何物体摩擦后都带负电。

（×

）

（2）两不带电的物体相互摩擦后，若一个带正电，另一个一定带等量的负电。

（√）

（3）摩擦起电现象使本没有电子和质子的物体中产生了电子和质子。

（4）元电荷实质上是指电子和质子本身。

（5）元电荷不是电荷，而是一个表示电荷量的数值。

（6）在摩擦起电过程中两物体均带了电，违背了电荷守恒定律。

2．合作探究——议一议

（1）

图111

图111中笑容灿烂的女生为什么又“怒发冲冠”？

提示：

图中的女生手扶静电起电机，身体带上了静电，头发因带了同种电荷而相互排斥，所以头发呈辐射状。

（2）如图112所示，橡胶棒AB向右靠近带电小球时，A、B两端能否出现感应电荷？

为什么？

图112

不能。

因为橡胶棒为绝缘体，其内部电子不能自由移动，故其两端不会出现感应电荷。

（3）带有等量异种电荷的两金属球接触后发生电荷的中和，此时电荷消失了吗？

电荷的中和是指等量异种电荷相遇时对外不显电性的现象，电荷并没有消失。

电荷间的相互作用

[典例]　（多选）如图113所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，c排斥a，b排斥c，d吸引b，则（　　）

图113

A．有两个小球带同种电荷

B．有三个小球带同种电荷

C．c、d小球带同种电荷

D．c、d小球带异种电荷

[解析]　由d吸引a，d吸引b可知，a与b带同种电荷，且与d带异种电荷；

由c排斥a，c排斥b可知，c与a、b带同种电荷，c与d带异种电荷，A、C错，B、D对。

[答案]　BD

电荷间的相互作用规律为“同性相斥，异性相吸”。

判断电荷间的相互作用，有时也可以用假设法进行分析。

1．有一质量较小的小球A，用绝缘细线悬吊着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们先相互吸引，接触后又互相排斥，则以下判断中正确的是（　　）

A．接触前，A、B一定带异种电荷

B．接触前，A、B可能带异种电荷

C．接触前，A球一定不带任何净电荷

D．接触后，A球一定带负电荷

解析：

选B　用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B带负电靠近小球A时，先相互吸引，说明接触前A不带电或带正电，故B对；

而接触后，二者相互排斥，说明二者又肯定带了同种电荷，但是何种电荷无法判断。

故只能选B。

2.绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的附近，有一个绝缘金属球b，开始时a、b均不带电，如图114所示，现使b带电，则（　　）

图114

A．a、b之间不发生相互作用

B．b将吸引a，吸住后不分开

C．b立即把a排斥开

D．b先吸引a，接触后又把a排斥开

选D　b球带电后，吸引a球，接触后两球带上同种电荷相互排斥又分开。

3．有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则（　　）

A．B、C球均带负电

B．B球带负电，C球带正电

C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电

D．B、C球都不带电

选C　A带正电，A吸引C，则C可能带负电或不带电；

A吸引B，则B可能带负电或不带电；

若B带负电，B又吸引C，则C此时不带电；

同理，若C带负电，则B不带电。

三种起电方式的理解

1．三种起电方式

图115

2．三种起电方式对比

摩擦起电

感应起电

接触起电

产生及条件

通常是两种不同绝缘体摩擦时

导体靠近带电体时

不带电与带电体接触时

现象

两物体带上等量异种电荷

导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”

原来不带电的物体上带上与带电体相同电性的电荷

原因

因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失

导体中的自由电子受带正（负）电物体吸引（排斥）而靠近（远离）

电荷之间的相互排斥

实质

均为电荷在物体之间或物体内部的转移

1．毛皮与橡胶棒摩擦后，橡胶棒带负电，这是因为（　　）

A．橡胶棒上的正电荷转移到毛皮上去了

B．毛皮上的电子转移到橡胶棒上去了

C．橡胶棒失去了电子

D．毛皮得到了质子

选B　毛皮与橡胶棒摩擦后，橡胶棒带负电，这是因为毛皮上的电子转移到橡胶棒上去了，橡胶棒得到电子带负电，毛皮失去电子带正电，故选B。

2.如图116所示，当将带正电的球C移近不带电的枕形绝缘金属导体AB时，枕形导体上的电荷移动情况是（　　）

图116

A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动

B．枕形金属导体中的带负电的电子向A端移动，正电荷不移动

C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动

D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动

选B　金属导体中能够自由移动的是自由电子，正电荷几乎不能移动，当带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，发生了静电感应现象，所以自由电子在外电场的作用下向A移动，而正电荷不移动，故选项B正确，A、C、D错误。

3．（多选）下列关于验电器的说法中正确的是（　　）

A．将带负电的硬橡胶棒与验电器的小球接近时，金属箔片上质子被吸引从而转移到小球上

B．将带负电的硬橡胶棒与验电器的小球接近时，小球上电子被排斥从而转移到金属箔片上

C．将带负电的硬橡胶棒与原来不带电的验电器小球接触，验电器的金属箔片因带负电而张开

D．将带负电的硬橡胶棒与原来不带电的验电器小球接近，验电器的金属箔片因带负电而张开

选BCD　同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引。

当带负电的硬橡胶棒靠近验电器的小球时，小球中电子受到排斥力而向金属箔片转移，此时金属小球失去了电子带正电，金属箔片得到电子带负电，金属箔片带同号电荷互相排斥而张开。

金属箔片带电荷量越多，排斥力越大，其张角越大。

当带负电的硬橡胶棒接触验电器小球时，在接触前的靠近过程中同样会引起金属小球中的电子向金属箔片转移，只是接触后硬橡胶棒上的负电子向金属小球再发生转移。

在固体的起电现象中，能转移的电荷只有电子，质子不能自由移动。

电荷守恒定律的理解及应用

怎么理解电荷守恒定律？

（1）电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律。

（2）两种典型的摩擦起电现象：

一是用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；

二是用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电。

玻璃棒和橡胶棒上带的电都不是凭空产生的，而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象，符合电荷守恒定律，可以推断：

与玻璃棒摩擦过的丝绸要带负电，与橡胶棒摩擦过的毛皮要带正电。

（3）带等量异种电荷的两金属球相接触，发生电荷中和，两球都不再带电，这个过程中两球所带电荷的总量并没有变（为零），电荷也是守恒的。

（4）电荷守恒定律的广泛性：

任何电现象都遵守电荷守恒定律，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律。

如：

由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮没、转化为光子。

在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，电荷的代数和不变。

[典例]　半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径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，接触后两球的电荷量之比为多大？

（2）若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量之比为多大？

[思路点拨]　

[解析]　

（1）若两球带同种电荷，设qA＝qB＝Q，

C先与A接触后：

qA′＝qC＝

C再与B接触后：

qB′＝qC′＝＝Q

则＝2∶3。

（2）若两球带异种电荷，设qA＝Q，qB＝－Q

qB′＝qC′＝＝－

则：

＝2∶1。

[答案]　

（1）2∶3　

（2）2∶1

两个完全相同的导体球相互接触后的电荷分配规律

（1）若只有一个导体球带电，则接触后电荷平分；

（2）若两个导体球带同种电荷，则总电荷平分；

（3）若两个导体球带异种电荷，则先中和，剩余电荷再平分。

1．（多选）甲、乙、丙三个物体开始都不带电，现在使甲、乙两个物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后得知甲物体带正电1.6×

10－15C，丙物体带电8.0×

10－16C。

则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是（　　）

A．乙物体一定带有负电荷8.0×

10－16C

B．乙物体可能带有负电荷2.4×

10－15C

C．丙物体一定带有正电荷8.0×

D．丙物体一定带有负电荷8.0×

选AD　由于甲、乙、丙原来都不带电，即电荷总量为0。

甲、乙相互摩擦，导致甲失去的电子的电荷量为1.6×

10－15C，甲带1.6×

10－15C的正电，而乙物体得到电子而带1.6×

10－15C的负电荷；

乙物体与不带电的丙物体接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知，乙的带电荷量为1.6×

10－15C－8.0×

10－16C＝8.0×

10－16C，故A、D正确。

2．有A、B、C三个用绝缘柱支撑的相同导体球，A带正电，电荷量为q，B和C不带电。

讨论用什么办法能使：

（1）B、C都带等量的正电；

（2）B、C都带负电；

（3）B、C带等量的异种电荷；

（4）B带q正电。

（1）B与A接触后，再与C接触；

（2）使A靠近B、C，B、C用导线接地后，断开导线；

（3）用导线将B、C连接，使A靠近B，断开导线；

（4）B与A接触后，再与C接触，此时A带电，B带，让B再次与A接触分开后，B带q。

答案：

见解析