第一節(jié)《電荷及其守恒定律》

1、1.1 1.1 電荷及其守恒定律電荷及其守恒定律新課標(biāo)高中物理選修31第一章第一章 靜電場靜電場初中學(xué)過自然界有幾種電荷，它們間的相互初中學(xué)過自然界有幾種電荷，它們間的相互作用如何？電荷的多少用什么表示？作用如何？電荷的多少用什么表示？ 一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)是一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)是否存在電荷？如何使物體帶電？否存在電荷？如何使物體帶電？ 摩擦起電的實質(zhì)是什么？摩擦起電的實質(zhì)是什么？ 自然界只存在兩種電荷，同種電荷互相排斥，自然界只存在兩種電荷，同種電荷互相排斥，異種電荷相互吸引異種電荷相互吸引.電荷的多少是用電荷量來表示。電荷的多少是用電荷量來表示。 不帶電的物

2、體內(nèi)存在電荷，且存在等量正、不帶電的物體內(nèi)存在電荷，且存在等量正、負(fù)電荷，在物體內(nèi)中和，對外不顯電性。用摩擦負(fù)電荷，在物體內(nèi)中和，對外不顯電性。用摩擦的方法可以使物體帶電，用絲綢摩擦過的玻璃棒的方法可以使物體帶電，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。帶正電，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負(fù)電。 一個物體失去一些電子而帶正電，另一個物一個物體失去一些電子而帶正電，另一個物體得到這些電子而帶負(fù)電。體得到這些電子而帶負(fù)電。 一、電荷一、電荷電荷是一種物質(zhì)屬性電荷是一種物質(zhì)屬性1、自然界中有兩種電荷、自然界中有兩種電荷（1）正電荷：）正電荷： 絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷絲綢摩擦過的玻

3、璃棒所帶的電荷 （2）負(fù)電荷：）負(fù)電荷： 毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。+_ 原子原子原子核原子核核外電子核外電子質(zhì)子質(zhì)子中子中子（正電正電）（不帶電（不帶電） 離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受到外界的作用而脫離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受到外界的作用而脫離原子離原子物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的？摩擦起電的原因物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的？摩擦起電的原因是什么？是什么？摩擦?xí)r摩擦?xí)r電子從一個物體電子從一個物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一個物體上。到另一個物體上。得到電子：帶負(fù)電得到電子：帶負(fù)電失去電子：帶正電失去電子：帶正電（中性）（中

4、性）（負(fù)電負(fù)電）（正電正電）核力核力強相互作用強相互作用+摩擦起電摩擦起電金屬導(dǎo)電機理：金屬導(dǎo)電機理：金屬內(nèi)有自由移動的電子金屬內(nèi)有自由移動的電子自由電子自由電子正離子在自己的平衡位置附近振動而不移動。正離子在自己的平衡位置附近振動而不移動。靜電感應(yīng)靜電感應(yīng)近異近異遠(yuǎn)同遠(yuǎn)同2 2、感應(yīng)起電、感應(yīng)起電（2 2）感應(yīng)起電：）感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使物體帶電，利用靜電感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電叫做感應(yīng)起電 規(guī)律：規(guī)律：近端感應(yīng)異種電荷，近端感應(yīng)異種電荷， 遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷（1）靜電感應(yīng)）靜電感應(yīng)：把電荷移近不帶電的導(dǎo)體，：把電荷移近不帶電的導(dǎo)體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應(yīng)可

5、以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應(yīng)視頻3 3、接觸帶電、接觸帶電接觸后接觸后再分開再分開+Q+Q+Q接觸后接觸后再分開再分開+ +Q Q-3Q-3Q-Q-Q-Q-Q電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體兩個兩個完全相同完全相同的帶電導(dǎo)體的帶電導(dǎo)體,接觸后再分開接觸后再分開,二者二者將原來所帶電量的總和平均分配。將原來所帶電量的總和平均分配。21211. 1.三種起電方法三種起電方法二、電荷守恒定律：二、電荷守恒定律：. .起電的本質(zhì)起電的本質(zhì)摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電無論是哪種起電方式無論是哪種起電方式, ,其本質(zhì)都是將正、負(fù)電其本質(zhì)都是將正、

6、負(fù)電荷分開荷分開, ,使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷. .表述一：表述一： 電荷既不能創(chuàng)造電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅也不能消滅,它只能從一個物它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變變.表述二：表述二： 一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變。數(shù)和總是保持不變。二、電荷守恒定律：二、電荷守恒定律：（1 1）電荷的多少如何表示？它的單位是什么？）電荷的多少如何表示？它

7、的單位是什么？（3 3）元電荷的數(shù)值是多少？它的數(shù)值最早是由哪位物理）元電荷的數(shù)值是多少？它的數(shù)值最早是由哪位物理學(xué)家測定的？學(xué)家測定的？（2 2）什么是元電荷？一個電子就是一個元電荷嗎？）什么是元電荷？一個電子就是一個元電荷嗎？（4 4）什么是比荷？電子的比荷是多少？）什么是比荷？電子的比荷是多少？電荷量：電荷的多少，簡稱電量。單位電荷量：電荷的多少，簡稱電量。單位:庫侖庫侖 CCe191060. 1元電荷的值元電荷的值一個電子所帶電量為元電荷一個電子所帶電量為元電荷kgCkgCmee/1076. 11091. 01060. 1113019電子的比荷為：帶電體的電荷量與質(zhì)量的比值叫做比荷帶電

8、體的電荷量與質(zhì)量的比值叫做比荷美國科學(xué)家密立根美國科學(xué)家密立根比較電荷帶電的多少比較電荷帶電的多少,要比較的是其電荷量的絕對值；要比較的是其電荷量的絕對值；電荷量的正負(fù)不表示電荷量的大小電荷量的正負(fù)不表示電荷量的大小,只代表電荷的性質(zhì)只代表電荷的性質(zhì)所有帶電體所帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍所有帶電體所帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍如何判斷物體是否帶電呢？如何判斷物體是否帶電呢？金屬箔片金屬箔片金屬球金屬球金屬桿金屬桿金屬指針金屬指針選用驗電器檢驗物體是否選用驗電器檢驗物體是否帶電帶電靜電計靜電計中金屬桿下部的水平軸上裝有金屬指中金屬桿下部的水平軸上裝有金屬指針，指針可以繞水平軸靈活轉(zhuǎn)動，外面圓筒

9、的底針，指針可以繞水平軸靈活轉(zhuǎn)動，外面圓筒的底部有接線柱。部有接線柱。而在而在驗電器驗電器中金屬桿的下部懸掛著兩片金箔。中金屬桿的下部懸掛著兩片金箔。靜電計靜電計的外殼一定是金屬的，金屬外殼與內(nèi)的外殼一定是金屬的，金屬外殼與內(nèi)部的金屬桿及金屬指針構(gòu)成了一個特殊的電容器，部的金屬桿及金屬指針構(gòu)成了一個特殊的電容器，它在靜電計工作時起著重要的作用。它在靜電計工作時起著重要的作用。而而驗電器驗電器外殼的主要作用是為了避免氣流的外殼的主要作用是為了避免氣流的影響，它一般是用玻璃制作的。影響，它一般是用玻璃制作的。驗電器與靜電計在結(jié)構(gòu)上的不同 +-+驗電器驗電器思考思考: :是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上

10、端直接接觸是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接觸時時, ,金屬箔片才開始張開金屬箔片才開始張開? ?解釋看到的現(xiàn)象解釋看到的現(xiàn)象. .驗電器的主要作用有：驗電器的主要作用有：（1）檢驗導(dǎo)體是否帶電。）檢驗導(dǎo)體是否帶電。（2）檢驗導(dǎo)體所帶電性。）檢驗導(dǎo)體所帶電性。 驗電器與靜電計在作用上的不同驗電器與靜電計在作用上的不同 靜電計也稱作指針式驗電器，這說明它完全具靜電計也稱作指針式驗電器，這說明它完全具備驗電器的各種作用。由于靜電計的特殊結(jié)構(gòu)，備驗電器的各種作用。由于靜電計的特殊結(jié)構(gòu)，使得它又具備驗電器不能替代的某些作用。使得它又具備驗電器不能替代的某些作用。 （1）定量測量兩導(dǎo)體間的電勢差。）定

11、量測量兩導(dǎo)體間的電勢差。 （2）定量測量某導(dǎo)體的電勢。）定量測量某導(dǎo)體的電勢。閃電現(xiàn)象解釋 劇烈的氣流運動使云層劇烈的氣流運動使云層相互摩擦，摩擦導(dǎo)致云層相互摩擦，摩擦導(dǎo)致云層間異種電荷大量積聚（摩間異種電荷大量積聚（摩擦起電）?？拷孛嬖茖硬疗痣姡??？拷孛嬖茖又须姾傻拇罅糠e聚，會使中電荷的大量積聚，會使地面因靜電感應(yīng)而產(chǎn)生電地面因靜電感應(yīng)而產(chǎn)生電荷積聚荷積聚( (感應(yīng)起電感應(yīng)起電) )。云層。云層之間、云層與地面之間會之間、云層與地面之間會形成幾百萬伏的電壓。這形成幾百萬伏的電壓。這個高壓足以擊穿空氣，瞬個高壓足以擊穿空氣，瞬時產(chǎn)生幾十萬安培的電流時產(chǎn)生幾十萬安培的電流。電流生熱使空氣發(fā)光

12、，。電流生熱使空氣發(fā)光，叫閃電。叫閃電。小小 結(jié)結(jié)1 1、自然界存在兩者電荷、自然界存在兩者電荷（1 1）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 （2 2）負(fù)電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷）負(fù)電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷2 2、使物體帶電的方式帶電方式、使物體帶電的方式帶電方式(1)(1)摩擦起電摩擦起電 (2)(2)感應(yīng)起電感應(yīng)起電- -近異遠(yuǎn)同近異遠(yuǎn)同 (3)(3)接觸起電接觸起電3 3、電荷守恒定律：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，、電荷守恒定律：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變。電荷的代數(shù)和總是保持不變。.1060. 1

13、419稱為元電荷電荷量、元電荷：Ce.5的整數(shù)倍，或者是或者等于，所有帶電體的電荷量均為、電子和質(zhì)子的電荷量eee2 2、將不帶電的導(dǎo)體、將不帶電的導(dǎo)體A A和帶有負(fù)電荷的導(dǎo)體和帶有負(fù)電荷的導(dǎo)體B B接觸后，接觸后，在導(dǎo)體在導(dǎo)體A A中的質(zhì)子數(shù)（中的質(zhì)子數(shù)（ ）A A增加增加 B B減少減少 C C不變不變 D D先增加后減少先增加后減少1 1、使一個物體帶電的方式有三種，它們、使一個物體帶電的方式有三種，它們是是 、 和和 ，在這三種方式，在這三種方式中，電荷既沒有被創(chuàng)造，也沒有被消滅，只是從中，電荷既沒有被創(chuàng)造，也沒有被消滅，只是從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部一個物體轉(zhuǎn)移到另

14、一個物體，或者從物體的一部分移到另一部分，而且電荷的總量不變，這個結(jié)分移到另一部分，而且電荷的總量不變，這個結(jié)論也被稱之為論也被稱之為 定律。定律。3 3、在原子物理中，常用元電荷作為電量的單位，元電荷、在原子物理中，常用元電荷作為電量的單位，元電荷的電量為的電量為_ _ ；一個電子的電量為；一個電子的電量為_ _ ，一個質(zhì)，一個質(zhì)子的電量為子的電量為_ _ ；任何帶電粒子，所帶電量或者等；任何帶電粒子，所帶電量或者等于電子或質(zhì)子的電量，或者是它們電量的于電子或質(zhì)子的電量，或者是它們電量的_最早最早測出元電荷的數(shù)值的是美國物理學(xué)家測出元電荷的數(shù)值的是美國物理學(xué)家 ，這位科學(xué)，這位科學(xué)家還測出了

15、電子電量和質(zhì)量的比值，叫做電子的家還測出了電子電量和質(zhì)量的比值，叫做電子的 。4 4、科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時，為了方、科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時，為了方便，常常用元電荷作為電量的單位，關(guān)于元電荷，下便，常常用元電荷作為電量的單位，關(guān)于元電荷，下列論述正確的是：列論述正確的是：A A、把質(zhì)子或電子叫元電荷、把質(zhì)子或電子叫元電荷B B、1.601.601010-19-19C C的電量叫元電荷的電量叫元電荷C C、電子帶有最小的負(fù)電荷，其電量、電子帶有最小的負(fù)電荷，其電量 的絕對值叫元電荷的絕對值叫元電荷D D、質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電量、質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電量 的絕

16、對值叫元電荷的絕對值叫元電荷 5 5、把兩個完全相同的金屬球、把兩個完全相同的金屬球A A和和B B接觸一下，再分接觸一下，再分開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則A A、B B兩球原來的帶電情況可能是兩球原來的帶電情況可能是 （ ）A A帶有等量異種電荷帶有等量異種電荷 B B帶有等量同種電荷帶有等量同種電荷 C C帶有不等量異種電荷帶有不等量異種電荷 D D一個帶電，另一個不帶電一個帶電，另一個不帶電BCDBCD6 6、有、有A A、B B、C C三個塑料小球，三個塑料小球，A A和和B B，B B和和C C，C C和和A A間都是相互吸引的，如果間都是

17、相互吸引的，如果A A帶正帶正電，則電，則 ：A AB B、C C球均帶負(fù)電球均帶負(fù)電B BB B球帶負(fù)電，球帶負(fù)電，C C球帶正電球帶正電C CB B、C C球中必有一個帶負(fù)電，而另球中必有一個帶負(fù)電，而另 一個不帶電一個不帶電D DB B、C C球都不帶電球都不帶電 +A.導(dǎo)體導(dǎo)體B帶負(fù)電帶負(fù)電;B.導(dǎo)體導(dǎo)體B左端出現(xiàn)負(fù)電荷左端出現(xiàn)負(fù)電荷,右端出現(xiàn)正電右端出現(xiàn)正電荷荷,并且電荷量大小相等并且電荷量大小相等;C.若若A不動不動,將將B沿圖中虛線分開沿圖中虛線分開,則左邊則左邊的電荷量小于右邊的電荷量的電荷量小于右邊的電荷量;D.若若A、B接觸一下接觸一下,A、B金屬體所帶總金屬體所帶總電荷量

18、保持不變電荷量保持不變. AB7、如圖所示、如圖所示,A、B是被絕緣支架分別架是被絕緣支架分別架起的金屬球起的金屬球,并相隔一定并相隔一定距離距離,其中其中A帶正電帶正電,B不不帶電帶電,則以下說法中正確則以下說法中正確的是的是:8 8、圖、圖7 7中中A A、B B是兩個不帶電的相同的絕緣金屬是兩個不帶電的相同的絕緣金屬球，它們靠近帶正電荷的金球球，它們靠近帶正電荷的金球C C在下列情況在下列情況中，判斷中，判斷A A、B B兩球的帶電情況：兩球的帶電情況：（1 1）A A、B B接觸后分開，再移去接觸后分開，再移去C C， 則則A_A_，B_B_；（2 2）A A、B B接觸，先移去接觸，先移去C C后，再把后，再把ABAB分開，分開， 則則A_A_，B_B_（3 3）A A、B B接觸，用手指瞬間接觸接觸，用手指瞬間接觸B B后再移去后再移去C C， 則則A_A_， B_B_；正電負(fù)電不帶電不帶電負(fù)電負(fù)電9 9、如圖所示，導(dǎo)體棒、如圖所示，導(dǎo)體棒ABA