2019_2020版高中物理第一章靜電場1電荷及其守恒定律教案新人教版.docx

1電荷及其守恒定律學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀念：1.知道自然界中的兩種電荷及三種起電方式.2.掌握電荷守恒定律.3.知道電荷量及元電荷的概念科學(xué)探究：了解驗(yàn)電器的構(gòu)造、原理，并借助驗(yàn)電器感受摩擦起電、感應(yīng)起電的過程科學(xué)思維：通過對原子結(jié)構(gòu)模型的學(xué)習(xí)使學(xué)生明確物體帶電的本質(zhì)，知道三種帶電方式的實(shí)質(zhì)是相同的一、電荷及起電方式1兩種電荷(1)電荷的分類：正電荷和負(fù)電荷用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負(fù)電(2)電荷間的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引2摩擦起電：當(dāng)兩個(gè)物體互相摩擦?xí)r，一些束縛得不緊的電子往往從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，于是原來呈電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電3感應(yīng)起電：當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號電荷，這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫做感應(yīng)起電二、電荷守恒定律和元電荷1電荷守恒定律：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變2電荷守恒定律另一表述是：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變3元電荷：最小的電荷量叫做元電荷，用e表示所有帶電體的電荷量或者等于e ，或者是e的整數(shù)倍元電荷e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根測得的，在我們的計(jì)算中，可取e1.601019 C.1判斷下列說法的正誤(1)用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，是因?yàn)檎姾蓮慕z綢轉(zhuǎn)移到玻璃棒上()(2)摩擦起電的過程是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體的過程()(3)原來不帶電的絲綢和玻璃棒相互摩擦后分別帶上了異種電荷，說明通過摩擦可以創(chuàng)造電荷()(4)某一帶電體的電荷量可能等于51019 C()2帶正電的物體C靠近不帶電的枕形導(dǎo)體AB，如圖1所示，A端將帶_電，B端將帶_電圖1答案負(fù)正一、對三種起電方式的理解(1)如圖所示，取一對用絕緣柱支撐的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸起初它們不帶電，貼在下部的金屬箔片是閉合的把帶正電荷的物體C移近導(dǎo)體A，金屬箔片有什么變化？這時(shí)把A和B分開，然后移去C，金屬箔片又有什么變化？再讓A和B接觸，又會看到什么現(xiàn)象？(2)帶正電的物體A與不帶電的物體B接觸，使物體B帶上了什么電荷？在這個(gè)過程中電荷是如何轉(zhuǎn)移的？答案(1)C移近導(dǎo)體A，兩側(cè)金屬箔片都張開；金屬箔片仍張開，但張角變??；A、B接觸，金屬箔片都閉合(2)正電荷，在這個(gè)過程中，有電子從物體B轉(zhuǎn)移到物體A，物體B中電子數(shù)量減少，因此帶正電三種起電方式的比較摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷導(dǎo)體帶上與帶電體同性的電荷原因不同物質(zhì)對電子的束縛能力不同束縛能力強(qiáng)的得電子，帶負(fù)電；束縛能力弱的失電子，帶正電電子在電荷間相互作用下發(fā)生轉(zhuǎn)移，近端帶異種電荷，遠(yuǎn)端帶同種電荷在電荷間相互作用下，電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上實(shí)質(zhì)電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移說明無論哪種起電方式，發(fā)生轉(zhuǎn)移的都是電子，正電荷不會發(fā)生轉(zhuǎn)移.例1(多選)關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法正確的是()A摩擦起電現(xiàn)象使本來沒有電子和質(zhì)子的物體中產(chǎn)生電子和質(zhì)子B兩種不同材料的不帶電的絕緣體互相摩擦后，同時(shí)帶上等量異種電荷C摩擦起電，可能是因?yàn)槟Σ翆?dǎo)致質(zhì)子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)物體而形成的D絲綢摩擦玻璃棒時(shí)，電子從玻璃棒上轉(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒因質(zhì)子數(shù)多于電子數(shù)而顯正電答案BD解析摩擦起電實(shí)質(zhì)是由于兩個(gè)物體的原子核對核外電子的束縛能力不相同，因而電子可以在物體間轉(zhuǎn)移若一個(gè)物體失去電子，其質(zhì)子數(shù)就會比電子數(shù)多，我們說它帶正電；若一個(gè)物體得到電子，其質(zhì)子數(shù)就會比電子數(shù)少，我們說它帶負(fù)電使物體帶電并不是創(chuàng)造出電荷例2(多選)如圖2所示，A、B為相互接觸并用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起初都不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是()圖2A把C移近導(dǎo)體A時(shí)，A、B上的金屬箔片都張開B把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開C把C移近導(dǎo)體A，先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，再把C移走，最后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合答案AB解析A、B開始都不帶電，把C移近導(dǎo)體A時(shí)，由于靜電感應(yīng)使A、B中的自由電子向左移動，使得A端帶負(fù)電荷，B端帶正電荷，所以兩邊的金屬箔片都張開，A正確先把A、B分開，再移走C，A、B仍然帶電，但重新讓A、B接觸后，A、B上的感應(yīng)電荷完全中和，金屬箔片都不會張開，B正確，D錯(cuò)誤但如果先移走C，A、B上的感應(yīng)電荷會馬上中和，不再帶電，所以金屬箔片都不會張開，C錯(cuò)誤感應(yīng)起電的判斷方法1當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷，如圖3甲所示2導(dǎo)體接地時(shí)，該導(dǎo)體與地球可視為一個(gè)導(dǎo)體，而且該導(dǎo)體可視為近端導(dǎo)體，帶異種電荷，地球就成為遠(yuǎn)端導(dǎo)體，帶同種電荷，如圖乙、丙所示圖3說明：用手摸一下導(dǎo)體，再移開手指，相當(dāng)于先把導(dǎo)體接地，然后再與大地?cái)嚅_二、電荷守恒定律元電荷(1)在摩擦起電過程中，一個(gè)物體帶上了正電荷，另一個(gè)物體帶上了負(fù)電荷，該過程是否創(chuàng)造了電荷？在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，電荷的總量會增多或減少嗎？(2)物體所帶的電荷量可以是任意的嗎？物體所帶的電荷量可以是41019 C嗎？(3)電子和質(zhì)子就是元電荷嗎？答案(1)摩擦起電的過程并沒有創(chuàng)造電荷一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，電荷的總量保持不變(2)物體所帶的電荷量不是任意的，它只能是1.601019 C的整數(shù)倍由于41019 C是1.601019 C的2.5倍，所以物體所帶的電荷量不能是41019 C.(3)元電荷是最小的電荷量，不是物質(zhì)；電子和質(zhì)子是實(shí)實(shí)在在的粒子，不是元電荷1使物體帶電的實(shí)質(zhì)不是創(chuàng)造了電荷，而是物體所帶的電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，起電的過程就是物體間或物體內(nèi)部電荷的重新分布2.電荷的中和是指帶等量異號電荷的兩物體接觸時(shí)，經(jīng)過電子的轉(zhuǎn)移，物體達(dá)到電中性的過程3導(dǎo)體接觸帶電時(shí)電荷量的分配與導(dǎo)體的材料、形狀、大小有關(guān)，當(dāng)兩個(gè)完全相同的金屬球接觸后，電荷量將平均分配，即最后兩個(gè)球帶等量的同種電荷或均不帶電4元電荷(1)元電荷是最小的電荷量，而不是實(shí)物粒子，元電荷無正、負(fù)之分(2)雖然質(zhì)子、電子的電荷量等于元電荷，但不能說質(zhì)子、電子是元電荷(3)電子的比荷：電子的電荷量e與電子的質(zhì)量me之比，叫做電子的比荷例3完全相同的兩金屬小球A、B帶有相同大小的電荷量，相隔一定的距離，今讓第三個(gè)完全相同的不帶電金屬小球C，先后與A、B接觸后移開(1)若A、B兩球帶同種電荷，接觸后兩球的電荷量大小之比為多大？(2)若A、B兩球帶異種電荷，接觸后兩球的電荷量大小之比為多大？答案(1)23(2)21解析(1)設(shè)A、B帶電荷量均為q，則A、C接觸后，A、C帶電荷量為qAqCq.C與B接觸后，B、C所帶電荷量為qBqCq.故A、B帶電荷量大小之比為.(2)設(shè)A帶正電，B帶負(fù)電，且所帶電荷量大小均為Q.則C與A接觸后，A、C帶電荷量為qAqCQ.C與B接觸后，B、C帶電荷量為qBqCQ，故A、B帶電荷量大小之比為.例4放在絕緣支架上的兩個(gè)完全相同的金屬小球A、B分別帶有電荷量QA6.4109 C、QB3.2109 C，讓兩個(gè)金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移？轉(zhuǎn)移了多少個(gè)？答案電子由B球轉(zhuǎn)移到A球3.01010個(gè)解析兩小球接觸時(shí)，電荷量少的負(fù)電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配，由于兩小球完全相同，剩余正電荷一定平分，即接觸后兩小球帶電荷量QAQB C1.6109 C在接觸過程中，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，自身的凈電荷全部中和后，繼續(xù)轉(zhuǎn)移，使B球帶QB的正電，這樣共轉(zhuǎn)移的電荷量為QQBQB1.6109 C(3.2109 C)4.8109 C則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)n(個(gè))3.01010(個(gè))學(xué)科素養(yǎng)通過例3、例4的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步掌握電荷守恒定律及其相關(guān)應(yīng)用，知道兩個(gè)完全相同的金屬球接觸后將平分電荷，較好地體現(xiàn)了“物理觀念”和“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng)三、驗(yàn)電器的原理和使用驗(yàn)電器的兩種應(yīng)用方式及原理(1)帶電體接觸驗(yàn)電器：當(dāng)帶電的物體與驗(yàn)電器上面的金屬球接觸時(shí)，有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗(yàn)電器上，與金屬球相連的兩個(gè)金屬箔片帶上同種電荷，因相互排斥而張開如圖4甲(2)帶電體靠近驗(yàn)電器：當(dāng)帶電體靠近驗(yàn)電器的金屬球時(shí)，帶電體會使驗(yàn)電器的金屬球感應(yīng)出異種電荷，而金屬箔片上會感應(yīng)出同種電荷(感應(yīng)起電)，兩箔片在斥力作用下張開，如圖乙圖4例5如圖5所示，用起電機(jī)使金屬球A帶負(fù)電，靠近驗(yàn)電器B的金屬球，則()圖5A驗(yàn)電器的金屬箔片不張開，因?yàn)榍駻沒有和B接觸B驗(yàn)電器的金屬箔片張開，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都帶上了正電C驗(yàn)電器的金屬箔片張開，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都帶上了負(fù)電D驗(yàn)電器的金屬箔片張開，因?yàn)轵?yàn)電器下部的兩金屬箔片都帶上了負(fù)電答案D解析帶負(fù)電的球A靠近驗(yàn)電器B的金屬球，根據(jù)電荷“同性斥，異性吸”的特點(diǎn)知，驗(yàn)電器金屬球上的電子會被球A上的負(fù)電荷排斥到驗(yàn)電器下端箔片上，則金屬桿下端的兩箔片就會因帶負(fù)電荷而相斥，箔片張開，故選D.1(對三種起電方式的理解)(多選)下列說法中正確的是()A靜電感應(yīng)不是創(chuàng)造電荷，只是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分B摩擦起電時(shí)，一個(gè)物體失去一些電子而帶正電，另一個(gè)物體得到這些電子而帶負(fù)電C摩擦起電和感應(yīng)起電都能使電子轉(zhuǎn)移，只不過前者使電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，而后者則使電子從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分D一個(gè)帶電體接觸一個(gè)不帶電的物體，兩個(gè)物體可能帶上異種電荷答案ABC2.(感應(yīng)起電)(多選)(2018濟(jì)寧市高二月考)如圖6所示，把置于絕緣支架上的不帶電的枕形導(dǎo)體放在帶負(fù)電的導(dǎo)體C附近，導(dǎo)體的A端感應(yīng)出正電荷，B端感應(yīng)出負(fù)電荷關(guān)于使導(dǎo)體帶電的以下說法中正確的是()圖6A如果用手摸一下導(dǎo)體的B端，B端自由電子將經(jīng)人體流入大地，手指離開，移去帶電體C，導(dǎo)體帶正電B如果用手摸一下導(dǎo)體的A端，大地的自由電子將經(jīng)人體流入導(dǎo)體與A端的正電荷中和，手指離開，移去帶電體C，導(dǎo)體帶負(fù)電C如果用手摸一下導(dǎo)體的中間，由于中間無電荷，手指離開，移去帶電體C，導(dǎo)體不帶電D無論用手摸一下導(dǎo)體的什么位置，導(dǎo)體上的自由電子都經(jīng)人體流入大地，手指離開，移去帶電體C，導(dǎo)體帶正電答案AD解析無論用手摸一下導(dǎo)體的什么位置，都會使枕形導(dǎo)體通過人體與大地相連，由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體上的自由電子將經(jīng)人體流入大地，使得導(dǎo)體帶正電，手指離開，移去帶電體C，導(dǎo)體帶正電，故選A、D.3(驗(yàn)電器的原理)如圖7所示，用絲綢摩擦過的玻璃棒和驗(yàn)電器的金屬球接觸，使驗(yàn)電器的金屬箔片張開，關(guān)于這一現(xiàn)象，下列說法正確的是()圖7A兩片金屬箔片上帶異種電荷B兩片金屬箔片上均帶負(fù)電荷C金屬箔片上有電子轉(zhuǎn)移到玻璃棒上D將玻璃棒移走，則金屬箔片立即合在一起答案C解析用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，若將其接觸驗(yàn)電器的金屬球，此時(shí)兩個(gè)箔片上均帶正電荷；在此過程中，一部分電子會從驗(yàn)電器向玻璃棒轉(zhuǎn)移；移走玻璃棒后，箔片仍帶電，不會立即合在一起，選項(xiàng)C正確4(電荷守恒定律的應(yīng)用)有三個(gè)相同的金屬小球A、B、C，其中小球A帶有2.0105 C的正電荷，小球B、C不帶電，現(xiàn)在讓小球C先與球A接觸后取走，再讓小球B與球A接觸后分開，最后讓小球B與小球C接觸后分開，最終三球的帶電荷量分別為qA_C，qB_C，qC_ C.答案51067.51067.5106解析小球C先與球A接觸后平分A的電荷，則qAqC1.0105 C，再讓小球B與球A接觸后分開，則qAqB5106 C；最后讓小球B與小球C接觸后分開，則qBqC7.5106 C.一、選擇題考點(diǎn)一電荷量與元電荷1關(guān)于對元電荷的理解，下列說法正確的是()A元電荷就是電子B元電荷就是質(zhì)子C元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量D元電荷是帶電荷量最小的帶電粒子答案C2(多選)關(guān)于電荷量，以下說法正確的是()A物體所帶的電荷量可以為任意值B物體所帶的電荷量只能為某些值C物體帶電荷量的最小值為1.6109 CD若物體帶正電荷，電荷量為1.6109 C，這是因?yàn)槲矬w失去了1.01010個(gè)電子答案BD解析物體所帶的電荷量不能為任意值，只能為元電荷的整數(shù)倍，故A錯(cuò)誤，B正確物體帶電荷量的最小值與電子的電荷量數(shù)值相等，為1.61019 C，故C錯(cuò)誤物體帶電荷量為1.6109 C，說明物體失去了1.01010個(gè)電子，故D正確考點(diǎn)二三種起電方式3(2018佛山一中高二段考)下列有關(guān)摩擦起電的說法正確的是()A摩擦起電說明電荷是可以創(chuàng)造的B摩擦起電時(shí)物體帶負(fù)電荷是因?yàn)樵谀Σ吝^程中此物體得到電子C摩擦起電是正電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一物體D等量的正、負(fù)電荷可以中和，說明電荷可以被消滅答案B4如圖1所示，在感應(yīng)起電中，帶負(fù)電小球P靠近帶絕緣底座的導(dǎo)體MN時(shí)，M處將()圖1A帶負(fù)電 B帶正電C不帶電 D以上答案均有可能答案A解析這是感應(yīng)起電，當(dāng)帶負(fù)電小球靠近帶絕緣底座的導(dǎo)體時(shí)，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，左端的負(fù)電荷受到排斥力運(yùn)動到右側(cè)，所以N處帶正電，M處帶負(fù)電，故A正確5(2018南通中學(xué)高二檢測)絕緣細(xì)線上端固定，下端掛一輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的旁邊有一絕緣金屬球b，開始時(shí)a、b都不帶電，如圖2所示，現(xiàn)使b帶電，則()圖2Ab將吸引a，吸住后不放Bb先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開Ca、b之間不發(fā)生相互作用Db立即把a(bǔ)排斥開答案B解析帶電物體能夠吸引輕小物體，故b會將a球吸引過來，a與b接觸后，帶同種電荷而分開，由此可知，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤6.如圖3所示，把一個(gè)不帶電的枕形導(dǎo)體靠近帶正電的小球，由于靜電感應(yīng)，在a、b兩端分別出現(xiàn)負(fù)、正電荷，則以下說法正確的是()圖3A閉合開關(guān)S1，有電子從枕形導(dǎo)體流向大地B閉合開關(guān)S2，有電子從枕形導(dǎo)體流向大地C閉合開關(guān)S1，有電子從大地流向枕形導(dǎo)體D閉合開關(guān)S2，沒有電子通過開關(guān)S2答案C解析當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2中的任何一個(gè)以后，便把大地與導(dǎo)體連通，由于靜電感應(yīng)，a端仍為負(fù)電荷，大地遠(yuǎn)處應(yīng)感應(yīng)出正電荷，因此無論閉合開關(guān)S1，還是開關(guān)S2，都應(yīng)有電子從大地流向?qū)w，故C選項(xiàng)正確考點(diǎn)三驗(yàn)電器及其原理7使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的金屬箔片張開，如圖表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是()答案B解析把帶電金屬球移近不帶電的驗(yàn)電器，會改變驗(yàn)電器上的電荷分布；由于電荷間同性相斥、異性相吸，使得驗(yàn)電器上靠近帶電金屬球的一端和其電性相反，而遠(yuǎn)離帶電金屬球的一端和其電性相同，故選項(xiàng)B正確8(2018宿遷市沭陽縣高二期中)如圖4所示，有一帶正電的驗(yàn)電器，將不帶電的金屬球A接觸驗(yàn)電器的小球B時(shí)，驗(yàn)電器的金箔張角()圖4A變大B變小C不變D先變小，后變大答案B解析有一帶正電的驗(yàn)電器，將不帶電的金屬球A接觸驗(yàn)電器的小球B時(shí)，金屬球A將帶正電，根據(jù)電荷守恒定律有，驗(yàn)電器的電荷減小，驗(yàn)電器的金箔張角減小，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤考點(diǎn)四電荷守恒定律的應(yīng)用9(多選)A和B都是不帶電的物體，它們互相摩擦后A帶負(fù)電荷1.61010 C，下列判斷中正確的是()A在摩擦前A和B的內(nèi)部電荷量為零B摩擦的過程中電子從A轉(zhuǎn)移到了BCA在摩擦過程中一定得到了1109個(gè)電子DA在摩擦過程中一定失去了1.61019 C電子答案AC10如圖5所示，左邊是一個(gè)原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來靠近的帶正電的導(dǎo)體球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開，導(dǎo)體分為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為QA、QB，則下列結(jié)論正確的是()圖5A沿虛線d切開，A帶負(fù)電，B帶正電，且QAQBB只有沿虛線b切開，才有A帶正電，B帶負(fù)電，且QAQBC沿虛線a切開，A帶正電，B帶負(fù)電，且QAQBD沿任意一條虛線切開，都有A帶正電，B帶負(fù)電，且QAQB答案D解析導(dǎo)體原來不帶電，在帶正電的導(dǎo)體球C靜電感應(yīng)的作用下，導(dǎo)體中的自由電子向B部分轉(zhuǎn)移，使B部分有了多余的電子而帶負(fù)電；A部分少了電子而帶正電根據(jù)電荷守恒定律，A部分移走的電子數(shù)目和B部分多余的電子數(shù)目是相同的，因此無論從哪一條虛線切開，兩部分的電荷量總是相等的，故只有D正確11目前普遍認(rèn)為，原子核中的質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成的，u夸克帶電荷量為e，d夸克帶電荷量為e，e為元電荷下列論斷中可能正確的是()A質(zhì)子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，