2020-2021學(xué)年高中物理 第一章 靜電場的描述 第一節(jié) 靜電現(xiàn)象教案 粵教版必修3

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第一章 靜電場的描述 第一節(jié) 靜電現(xiàn)象教案 粵教版必修32020-2021學(xué)年高中物理 第一章 靜電場的描述 第一節(jié) 靜電現(xiàn)象教案 粵教版必修3年級：姓名：- 12 -第一節(jié)靜電現(xiàn)象核心素養(yǎng)點(diǎn)擊物理觀念知道自然界中的兩種電荷及三種起電方式；掌握電荷守恒定律；知道電荷量及元電荷的概念。科學(xué)思維理解金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型，知道無論哪種起電方式，都沒有創(chuàng)造電荷，而是電荷在物體之間或物體的各部分之間發(fā)生了轉(zhuǎn)移?？茖W(xué)探究通過觀察靜電感應(yīng)現(xiàn)象，理解帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)感應(yīng)起電的過程。1填一填(1)兩種電荷的性質(zhì)：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。(2)物體帶電的三種方法：摩擦起電

2、、感應(yīng)起電、接觸起電。(3)靜電感應(yīng)：由于受附近帶電體影響而引起導(dǎo)體中正負(fù)電荷重新分布的現(xiàn)象。2判一判(1)絲綢與任何物體摩擦后都帶負(fù)電。()(2)兩個正電荷相互排斥，兩個負(fù)電荷相互吸引。()(3)靜電感應(yīng)就是導(dǎo)體中正負(fù)電荷重新分布的現(xiàn)象。()3想一想用摩擦過絲綢的玻璃棒和摩擦過的琥珀分別去接觸碎紙屑和羽毛。能觀察到什么現(xiàn)象？怎樣解釋？提示：摩擦過的玻璃棒能夠吸引碎紙屑，摩擦過的琥珀能夠吸引羽毛；原因是摩擦過的玻璃棒和琥珀都帶了電，帶電體能吸引輕小物體。1填一填(1)電荷量：物體所帶電荷數(shù)量的多少叫作電荷量，常用符號q或q表示，其國際單位是庫侖，簡稱庫，符號為c。(2)元電荷：科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電子

3、所帶的電荷量最小，且其他帶電體所帶電荷量是電子或質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍，人們把一個電子(或質(zhì)子)所帶電量的絕對值叫作元電荷，用e表示，在計(jì)算中通常取e1.601019 c。(3)比荷：電子的電量e跟電子的質(zhì)量me之比，叫作電子的比荷，其值為1.761011 c/kg。(4)電荷守恒定律內(nèi)容：電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。在任何轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變。適用范圍：電荷守恒定律不僅在一切宏觀物理過程中成立，而且也是一切微觀物理過程所普遍遵循的規(guī)律。2判一判(1)電荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。()(2)元電荷就是

4、質(zhì)子或電子。()(3)所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍。()3選一選如圖所示，在真空中，把一個中性的絕緣導(dǎo)體m向帶負(fù)電的球p慢慢靠近，下列說法中錯誤的是()am兩端的感應(yīng)電荷越來越多bm兩端的感應(yīng)電荷是同種電荷cm兩端的感應(yīng)電荷是異種電荷dm兩端的感應(yīng)電荷的電荷量相等解析：選bm向p靠得越近，m中的自由電子受到p的排斥力越大，兩端的感應(yīng)電荷越多，根據(jù)電荷守恒定律，m兩端將出現(xiàn)等量的異種電荷，b錯誤。1填一填(1)摩擦起電當(dāng)兩個物體互相摩擦?xí)r，使一個物體中的一些原子的電子獲得了能量，掙脫了原子核的束縛，轉(zhuǎn)移到了另外一個物體上。如玻璃棒與絲綢摩擦?xí)r，玻璃棒容易失去電子而帶正電，絲綢因有了多

5、余電子而帶負(fù)電。(2)感應(yīng)起電當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體中的自由電子會向靠近或遠(yuǎn)離帶電體的地方移動。使導(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，這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng)。利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫作感應(yīng)起電。2判一判(1)感應(yīng)起電實(shí)際上是創(chuàng)造了電荷。()(2)任何起電過程物質(zhì)內(nèi)電荷的總量都是不變的。()(3)不論何種方式的起電，實(shí)質(zhì)都是電荷的轉(zhuǎn)移。()3想一想如圖所示，在真空中，把一個絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的球p慢慢靠近。絕緣導(dǎo)體兩端的電荷如圖所示。根據(jù)以上情景，解釋感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)。提示：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)體兩端帶上等量異種電

6、荷，故感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是自由電荷的轉(zhuǎn)移，是從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。(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)把導(dǎo)體a和b分開，然后移去c，金屬箔片又有什么變化？再讓導(dǎo)體a和b接觸，又會看到什么現(xiàn)象？提示：c移近導(dǎo)體a，兩側(cè)金屬箔片都張開；兩側(cè)金屬箔片仍張開，但張角變?。粚?dǎo)體a、b接觸，兩側(cè)金屬箔片都閉合。(2)帶正電的導(dǎo)體a與不帶電的導(dǎo)體b接觸，使導(dǎo)體b帶上了什么電荷？在這個過程中電荷是如何轉(zhuǎn)移的？提示：正電荷，在這個過程中，有電子從導(dǎo)體b轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體a，導(dǎo)體b中電子數(shù)量減

7、少，因此帶正電。 重難釋解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)體帶上與帶電體同種的電荷原因不同物質(zhì)原子核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，電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體實(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)移多選如圖所示，a、b為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起始它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，c是帶正電荷的小球，下列說法中不正確的是()a把c移近導(dǎo)

8、體a時(shí)，a帶負(fù)電、b帶正電b先把c移近導(dǎo)體a，再把a(bǔ)、b分開，然后移去c，則a、b上的金屬箔片仍張開c先把c移走，再把a(bǔ)、b分開，a上的金屬箔片仍張開d把c移近導(dǎo)體a，先把a(bǔ)、b分開，再把c移走，然后重新讓a、b接觸，則a上的金屬箔片仍張開，而b上的金屬箔片閉合解析感應(yīng)起電是使物體帶電的一種方法，根據(jù)電荷間的相互作用規(guī)律可知，把c移近導(dǎo)體a時(shí)，有電子從導(dǎo)體b轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體a，所以導(dǎo)體兩端的金屬箔片都張開，且左端帶負(fù)電，右端帶正電，此時(shí)把a(bǔ)和b分開，a帶負(fù)電，b帶正電，金屬箔片仍張開，故a、b正確；先把c移走，a、b不再帶電，再把a(bǔ)、b分開，a、b上的金屬箔片不會張開，故c不正確；先把a(bǔ)、b分開，再

9、把c移走，a、b仍帶電，但重新讓a、b接觸后，a、b上的感應(yīng)電荷完全中和，a、b上的金屬箔片都不會張開，故d錯誤。答案cd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，如圖甲所示。2導(dǎo)體接地時(shí)，該導(dǎo)體與地球可視為一個導(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。說明：用手摸一下導(dǎo)體，再移開手，相當(dāng)于先把導(dǎo)體接地，然后再與大地?cái)嚅_。素養(yǎng)訓(xùn)練1不帶電的玻璃棒與絲綢相互摩擦后都帶上了電，如圖所示。其原因是()a絲綢創(chuàng)造了負(fù)電荷b玻璃棒創(chuàng)造了正電荷c玻璃棒上有些電子轉(zhuǎn)移到絲綢上d絲綢上有些電子轉(zhuǎn)移到玻璃

10、棒上解析：選c不帶電的玻璃棒與絲綢相互摩擦后玻璃棒帶正電，絲綢帶負(fù)電，是因?yàn)椴ＡО羯嫌行╇娮愚D(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒由于失去電子帶正電，絲綢由于得到電子帶負(fù)電，故c項(xiàng)正確。2.如圖所示，當(dāng)將帶正電荷的球c移近不帶電的枕形金屬導(dǎo)體時(shí)，枕形金屬導(dǎo)體上電荷的移動情況是()a枕形金屬導(dǎo)體中的正電荷向b端移動，負(fù)電荷不移動b枕形金屬導(dǎo)體中的負(fù)電荷向a端移動，正電荷不移動c枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時(shí)分別向b端和a端移動d枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時(shí)分別向a端和b端移動解析：選b金屬導(dǎo)體中能夠移動的自由電荷是電子(負(fù)電荷)，自由電子的移動導(dǎo)致a、b端帶不同的電荷，b正確，a、c、d錯誤。3.如圖所示，放在

11、絕緣支架上帶正電荷的導(dǎo)體球a，靠近放在絕緣支架上不帶電的導(dǎo)體b，導(dǎo)體b用導(dǎo)線經(jīng)開關(guān)接地，現(xiàn)把s先合上再斷開，再移走a，則導(dǎo)體b()a不帶電b帶正電荷c帶負(fù)電荷 d不能確定解析：選c根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象和電荷間的相互作用，可判斷導(dǎo)體b帶負(fù)電荷，故選項(xiàng)c正確。如圖是三種起電的方式(1)甲圖中為摩擦起電，怎樣體現(xiàn)電荷守恒定律？提示：摩擦過程中，玻璃棒和絲綢之間電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，但兩者電荷的總量不變。(2)乙圖中為接觸起電，怎樣體現(xiàn)電荷守恒定律？提示：帶電體和人之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，電荷的總量不變。(3)丙圖為感應(yīng)起電，怎樣體現(xiàn)電荷守恒定律？提示：電荷從物體的一端轉(zhuǎn)移到另一端，物體上電荷的總量不變。 重難釋解1使

12、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電荷的中和并不是指電荷消失，而是指帶等量異種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，叫作電子的比荷。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，讓第三個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，求接觸后a、b兩球帶電荷量

13、大小之比。(2)若a、b兩球帶異種電荷，求接觸后a、b兩球帶電荷量大小之比。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帶正電荷，b帶負(fù)電荷，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。答案(1)23(2)21接觸起電時(shí)電荷量的分配規(guī)律1導(dǎo)體接觸起電時(shí)電荷量的分配與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān)。2當(dāng)兩個完全相同的金屬球接觸后，電荷量將平均分配。(1)若兩個金屬球最初帶同種電荷，接觸后電荷量相加后

14、均分；(2)若兩個金屬球最初帶異種電荷，則接觸后電荷量先中和再均分。素養(yǎng)訓(xùn)練1多選關(guān)于電荷量，以下說法中正確的是()a物體所帶的電荷量可以為任意實(shí)數(shù)b物體所帶的電荷量只能是某些值c物體因摩擦帶電荷量為1.60109 c，這是因?yàn)槭チ?.01010個電子d物體所帶電荷量的最小值為1.601019 c解析：選bcd帶電體所帶電荷量是不能連續(xù)變化的，只能是元電荷e1.601019 c的整數(shù)倍，故a錯誤，b、d正確；物體因摩擦帶正電荷，是因?yàn)槭チ穗娮?，失去的電子?shù)為個11010個，故c正確。2甲、乙兩個原來不帶電荷的物體相互摩擦(沒有第三者參與)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲物體帶了1.61015 c的電荷量(正電

15、荷)，下列說法正確的是()a乙物體也帶了1.61015 c的正電荷b甲物體失去了104個電子c乙物體失去了104個電子d甲、乙兩物體共失去了2104個電子解析：選b甲、乙兩個物體相互摩擦，甲物體帶1.61015 c的正電荷，那么由電荷守恒定律可知，乙物體應(yīng)帶1.61015 c的負(fù)電荷，即甲物體失去了104個電子，乙物體得到了104個電子，所以b正確，a、c、d錯誤。重難釋解驗(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金屬箔片帶上同種電荷，因相互排斥而張開，如圖甲所示。2帶電體靠近驗(yàn)電器：當(dāng)帶電體靠近驗(yàn)電器的

16、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，如圖乙所示。多選如圖所示，有一帶正電的驗(yàn)電器，當(dāng)一個金屬球a靠近驗(yàn)電器上的金屬小球b時(shí)，驗(yàn)電器中金屬箔片的張角減小，則()a金屬球a可能不帶電b金屬球a一定帶正電c金屬球a可能帶負(fù)電d金屬球a一定帶負(fù)電解析驗(yàn)電器的金屬箔片之所以張開，是因?yàn)樗鼈兌紟в姓姾?，而同種電荷相互排斥，張開角度的大小決定于兩金屬箔片帶電荷量的多少。如果a球帶負(fù)電，靠近驗(yàn)電器的b球時(shí)，異種電荷相互吸引，使金屬箔片上的正電荷逐漸“上移”，從而使兩金屬箔片張角減小，選項(xiàng)c正確，b錯誤。如果a球不帶電，在靠近b球

17、時(shí)，發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象使a球靠近b球的一面出現(xiàn)負(fù)的感應(yīng)電荷；而背向b球的一面出現(xiàn)正的感應(yīng)電荷；a球上的感應(yīng)電荷與驗(yàn)電器上的正電荷發(fā)生相互作用，由于a球上的負(fù)電荷離驗(yàn)電器較近而表現(xiàn)為吸引作用，從而使金屬箔片張角減小，選項(xiàng)a正確，d錯誤。答案ac素養(yǎng)訓(xùn)練(2021深圳高中檢測)如圖所示，用起電機(jī)使金屬球a帶上正電荷，并靠近驗(yàn)電器b，則()a驗(yàn)電器金箔不張開，因?yàn)榍騛沒有和驗(yàn)電器上的金屬球接觸b驗(yàn)電器金箔張開，因?yàn)檎麄€驗(yàn)電器都感應(yīng)出了正電荷c驗(yàn)電器金箔張開，因?yàn)檎麄€驗(yàn)電器都感應(yīng)出了負(fù)電荷d驗(yàn)電器金箔張開，因?yàn)轵?yàn)電器的下部箔片感應(yīng)出了正電荷解析：選d當(dāng)一個帶正電荷的金屬球a靠近原來不帶電的驗(yàn)電器的金屬小

18、球時(shí)，小球由于靜電感應(yīng)會帶上負(fù)電荷，金屬箔片由于靜電感應(yīng)會帶上正電荷，而整個驗(yàn)電器不帶電，所以驗(yàn)電器的金屬箔片張開的原因是箔片感應(yīng)出了正電荷，故選項(xiàng)d正確。一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維“跳舞的小紙人”選自魯科版新教材課后習(xí)題如圖所示，在桌上間隔一定距離放兩本書，將一塊潔凈的玻璃板放置于兩書之上，使玻璃板離開桌面23 cm。用寬0.5 cm的紙條剪出各種姿態(tài)的人形小紙片，放在玻璃板下面，然后用一塊硬泡沫塑料在玻璃上摩擦，可見小紙人翩翩起舞。(1)小紙人為什么會翩翩起舞？(2)如果實(shí)驗(yàn)前把“舞區(qū)”烤一烤，實(shí)驗(yàn)效果會更好。這是為什么？提示：(1)玻璃板與硬泡沫塑料摩擦后，分別帶上等量異種電荷，帶電玻璃板能夠吸引小紙人，小紙人接觸玻璃板，帶上與玻璃板相同性質(zhì)的電荷而相互排斥，小紙人落下，如此反復(fù)，小紙人就翩翩起舞了。(2)說明在干燥環(huán)境中容易摩擦起電，其原因是干燥的空氣不會把摩擦后玻璃板上所帶的電荷導(dǎo)走。二、注重學(xué)以致用和思維建模1(2020濟(jì)南調(diào)研)新型冠狀病毒防疫期間，醫(yī)用一次性口罩是必備的呼吸防護(hù)用品，口罩的核心材料是中間一層熔噴無紡布。為了提高過濾效果必須在熔噴無紡布上進(jìn)行重要的駐極處理，就是在熔噴無紡布上加入靜電荷。利用電荷的靜電力作用捕集塵粒，稱為靜