實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)課后版

實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)課后版第1頁(yè)/共89頁(yè)2緒論物理學(xué)研究的對(duì)象核心概念物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物理學(xué)研究什么？物理學(xué)的核心概念有哪些？第2頁(yè)/共89頁(yè)3緒論物理學(xué)研究的對(duì)象核心概念物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)物理學(xué)研究什么？物理學(xué)的核心概念有哪些？第3頁(yè)/共89頁(yè)4緒論物理學(xué)研究的對(duì)象核心概念物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)物質(zhì)與物質(zhì)間的相互作用規(guī)律物理學(xué)研究什么？物理學(xué)的核心概念有哪些？第4頁(yè)/共89頁(yè)5緒論物理學(xué)研究的對(duì)象核心概念物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)物質(zhì)與物質(zhì)間的相互作用規(guī)律相互作用物理學(xué)研究什么？物理學(xué)的核心概念有哪些？第5頁(yè)/共89頁(yè)6緒論物理學(xué)研究的對(duì)象核心概念物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)物質(zhì)與物質(zhì)間的相互作用規(guī)律相互作用物質(zhì)或物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律物理學(xué)研究什么？物理學(xué)的核心概念有哪些？第6頁(yè)/共89頁(yè)7緒論物理學(xué)研究的對(duì)象核心概念物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)物質(zhì)與物質(zhì)間的相互作用規(guī)律相互作用物質(zhì)或物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)物理學(xué)研究什么？物理學(xué)的核心概念有哪些？第7頁(yè)/共89頁(yè)8緒論為什么要學(xué)習(xí)電磁學(xué)？學(xué)習(xí)電磁學(xué)重要嗎？以下哪些現(xiàn)象本質(zhì)上屬于電磁現(xiàn)象？彈簧的彈力脫衣服發(fā)出的噼啪聲走在干樹(shù)葉上發(fā)出的噼啪聲銀河系的螺旋結(jié)構(gòu)神經(jīng)傳導(dǎo)原子核裂變極光氣體的壓強(qiáng)第8頁(yè)/共89頁(yè)9緒論為什么要學(xué)習(xí)電磁學(xué)？學(xué)習(xí)電磁學(xué)重要嗎？以下哪些現(xiàn)象本質(zhì)上屬于電磁現(xiàn)象？彈簧的彈力脫衣服發(fā)出的噼啪聲走在干樹(shù)葉上發(fā)出的噼啪聲銀河系的螺旋結(jié)構(gòu)神經(jīng)傳導(dǎo)原子核裂變極光氣體的壓強(qiáng)第9頁(yè)/共89頁(yè)10緒論為什么要學(xué)習(xí)電磁學(xué)？學(xué)習(xí)電磁學(xué)重要嗎？四種相互作用的比較種類(lèi)相互作用粒子強(qiáng)度力程/m引力作用所有粒子、質(zhì)點(diǎn)長(zhǎng)程弱相互作用帶電粒子電磁作用核子、介子等強(qiáng)子強(qiáng)相互作用強(qiáng)子等大多數(shù)粒子長(zhǎng)程傳播子引力子光子W，Z玻色子膠子10-3810-210-51第10頁(yè)/共89頁(yè)物理學(xué)的第三次大綜合法拉第的電磁感應(yīng)定律（1831）：

電磁一體麥克斯韋電磁場(chǎng)統(tǒng)一理論（1864）赫茲在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)電磁波的存在，光是電磁波.（1887）技術(shù)上的重要意義：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、無(wú)線電技術(shù)等.庫(kù)侖定律（1785）：電荷與電荷間的相互作用奧斯特的發(fā)現(xiàn)（1820）：

電流的磁效應(yīng)安培（1822）發(fā)現(xiàn)電流與電流間的相互作用規(guī)律第11頁(yè)/共89頁(yè)5.1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)——是什么將世界連在一起第12頁(yè)/共89頁(yè)135.1最低學(xué)習(xí)目標(biāo)

當(dāng)你完成本內(nèi)容的學(xué)習(xí)，你應(yīng)該能夠完成以下內(nèi)容。1.描述、解釋和應(yīng)用以下術(shù)語(yǔ)：分子、原子、電子、離子、電荷、電量、帶電體、電荷量子化、電荷守恒、金屬、電介質(zhì)、化學(xué)鍵（共價(jià)鍵、離子鍵和金屬鍵）第13頁(yè)/共89頁(yè)145.1最低學(xué)習(xí)目標(biāo)2.描述并作出原子結(jié)構(gòu)圖。3.作出金屬和電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖。4.能夠利用物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)定性解釋摩擦起電等簡(jiǎn)單靜電現(xiàn)象。5.根據(jù)所給現(xiàn)象和研究問(wèn)題的精度要求，建立實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)模型。第14頁(yè)/共89頁(yè)15

實(shí)驗(yàn)1:摩擦起電現(xiàn)象

5-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)第15頁(yè)/共89頁(yè)16

實(shí)驗(yàn)1:摩擦起電現(xiàn)象

5-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)

問(wèn)題1：請(qǐng)作圖畫(huà)出電荷在毛衣和氣球上的分布情況（摩擦前后）。為什么兩個(gè)物體摩擦?xí)痣娔兀科痣娛欠裨从谀Σ?？你認(rèn)為摩擦起電過(guò)程中摩擦的作用是什么？

第16頁(yè)/共89頁(yè)175-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)

問(wèn)題2：兩個(gè)不摩擦僅相互接觸的物體，當(dāng)他們分離時(shí)是否會(huì)帶電？同學(xué)們?cè)谏钪惺欠裼龅竭^(guò)這種現(xiàn)象？

第17頁(yè)/共89頁(yè)18

實(shí)驗(yàn)2：撕膠帶紙sticktapeondesk5-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)第18頁(yè)/共89頁(yè)19

實(shí)驗(yàn)2：撕膠帶紙5-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)

要求：1）預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并描述你的推論。2）完成實(shí)驗(yàn)，如何證實(shí)你的推論呢？膠帶是否帶電？帶何種電荷？

第19頁(yè)/共89頁(yè)20

實(shí)驗(yàn)2：撕膠帶紙sticktapeondeskpulloff,taperepels5-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)第20頁(yè)/共89頁(yè)

題1你認(rèn)為以下關(guān)于“電荷”的描述正確的有A.電荷是一種物質(zhì)B.電荷是帶電體的基本屬性C.電荷是一切實(shí)物物質(zhì)的基本屬性D.電荷是帶電的基本粒子的基本屬性

請(qǐng)解釋你的答案？215-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)第21頁(yè)/共89頁(yè)22

1.原子由什么構(gòu)成？原子核由什么構(gòu)成?請(qǐng)?zhí)钕卤?，并?huà)出氦的原子結(jié)構(gòu)圖。ParticleMassCharge5-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)一原子結(jié)構(gòu)第22頁(yè)/共89頁(yè)23

1.原子由什么構(gòu)成？原子核由什么構(gòu)成?請(qǐng)?zhí)钕卤?，并?huà)出氦的原子結(jié)構(gòu)圖。ParticleMassChargeProtonMp+eNeutron1.01mp0Electron1/1840mp-e5-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)一原子結(jié)構(gòu)第23頁(yè)/共89頁(yè)24He的原子結(jié)構(gòu)第24頁(yè)/共89頁(yè)25第25頁(yè)/共89頁(yè)26

2.原子為什么能夠成為一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，什么力在其中起到了作用？質(zhì)子為什么能夠在原子核內(nèi)存在，沒(méi)有因?yàn)槌饬Φ淖饔枚w出去？

為什么核外電子在靠近原子核的地方出現(xiàn)的概率高？

為什么不同物質(zhì)接觸分離時(shí)，有的帶正電，有的帶負(fù)電呢？第26頁(yè)/共89頁(yè)27第27頁(yè)/共89頁(yè)28

題2如圖（a）一個(gè)帶正電荷的物體靠近一個(gè)放在玻璃絕緣底座上的導(dǎo)體，然后在導(dǎo)體的另一面將導(dǎo)體瞬間接地，如圖（b）如果這個(gè)導(dǎo)體帶上了負(fù)電荷，如圖（c）。根據(jù)這些信息，我們可以得到在這個(gè)導(dǎo)體里面（

）A.正電荷和負(fù)電荷都在自由地移動(dòng)B.只有負(fù)電荷自由地移動(dòng)C.只有正電荷自由地移動(dòng)D.不能推斷上述任何事情第28頁(yè)/共89頁(yè)29

問(wèn)題1：金屬(鋅，銅，鋁等），絕緣體（例如氫氣，氧氣，水，玻璃，橡膠等）等物質(zhì)。它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在差異？我們可以通過(guò)什么方式來(lái)了解物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)呢？能不能舉出在生活中遇到的現(xiàn)象或例子來(lái)說(shuō)明它們的差異呢？我們學(xué)過(guò)的什么物理量可以描述它們之間的差異呢？

5-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)二金屬和電介質(zhì)的電結(jié)構(gòu)第29頁(yè)/共89頁(yè)30實(shí)驗(yàn)3：提供實(shí)驗(yàn)儀器，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案若干驗(yàn)電器、金屬棒、塑膠棒、起電機(jī)、毛皮、絲綢還有沒(méi)有其他的方案來(lái)驗(yàn)證你們對(duì)于金屬和絕緣體的認(rèn)識(shí)呢？第30頁(yè)/共89頁(yè)31第31頁(yè)/共89頁(yè)32第32頁(yè)/共89頁(yè)33實(shí)驗(yàn)3兩個(gè)驗(yàn)電器實(shí)驗(yàn)①驗(yàn)電器1帶電，用木棒將驗(yàn)電器1和驗(yàn)電器2的金屬板連接，觀察現(xiàn)象②用銅棒連接兩個(gè)驗(yàn)電器的金屬板第33頁(yè)/共89頁(yè)34①帶正電的物體靠近一不帶電的可樂(lè)瓶（不接觸）②帶正電的物體靠近一不帶電的礦泉水瓶（不接觸）

實(shí)驗(yàn)4:

易拉罐，礦泉水瓶，金屬棒，塑膠棒，毛皮，玻璃棒，支架

預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以預(yù)測(cè)金屬（可樂(lè)瓶）和絕緣體（礦泉水瓶）的結(jié)構(gòu)存在哪些差異第34頁(yè)/共89頁(yè)35

問(wèn)題2：請(qǐng)比較你所建構(gòu)的金屬模型是否能解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及當(dāng)帶電體靠近（不接觸）金屬鋅時(shí)金屬內(nèi)部發(fā)生了什么變化。

請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)推測(cè)塑料瓶?jī)?nèi)部的電結(jié)構(gòu)，以及當(dāng)帶電體靠近（不接觸）塑料瓶時(shí)塑料瓶?jī)?nèi)部發(fā)生了什么變化。

為什么不同物體發(fā)生的變化不同？金屬和絕緣體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要差異是由什么引起的？第35頁(yè)/共89頁(yè)

PaulingL在《TheNatureofTheChemicalBond》中提出了用得最廣泛的化學(xué)鍵定義：如果兩個(gè)原子（或原子團(tuán)）之間的作用力強(qiáng)得足以形成足夠穩(wěn)定的、可被化學(xué)家看作獨(dú)立分子物種的聚集體，它們之間就存在化學(xué)鍵。簡(jiǎn)單地說(shuō)，化學(xué)鍵是指分子內(nèi)部原子之間的相互作用力。不同的外在性質(zhì)反映了不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)各自內(nèi)部的結(jié)合力不同第36頁(yè)/共89頁(yè)37

以金屬鋅為例第37頁(yè)/共89頁(yè)38第38頁(yè)/共89頁(yè)金屬原子和金屬正離子沉浸在“電子海(electronsea)”中。第39頁(yè)/共89頁(yè)自由電子+金屬離子金屬原子+++++++++++++++++++++第40頁(yè)/共89頁(yè)靜電感應(yīng)

解釋現(xiàn)象

帶電體靠近前

帶電體靠近后第41頁(yè)/共89頁(yè)42討論：

題2如圖（a）一個(gè)帶正電荷的物體靠近一個(gè)放在玻璃絕緣底座上的導(dǎo)體，然后在導(dǎo)體的另一面將導(dǎo)體瞬間接地，如圖（b）如果這個(gè)導(dǎo)體帶上了負(fù)電荷，如圖（c）。根據(jù)這些信息，我們可以得到在這個(gè)導(dǎo)體里面（

）A.正電荷和負(fù)電荷都在自由地移動(dòng)B.只有負(fù)電荷自由地移動(dòng)C.只有正電荷自由地移動(dòng)D.不能推斷上述任何事情第42頁(yè)/共89頁(yè)43每個(gè)氧原子有六個(gè)外層電子第43頁(yè)/共89頁(yè)44每個(gè)氧原子有六個(gè)外層電子第44頁(yè)/共89頁(yè)無(wú)極分子：（氫、甲烷、石蠟等）有極分子：（水、有機(jī)玻璃等）電介質(zhì)第45頁(yè)/共89頁(yè)無(wú)極分子：（氫、甲烷、石蠟等）有極分子：（水、有機(jī)玻璃等）電介質(zhì)第46頁(yè)/共89頁(yè)47實(shí)驗(yàn)5:觀看實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)結(jié)果，解釋現(xiàn)象①將鋁箔緊貼著金屬罐，將起電機(jī)的一個(gè)帶電極柄接觸金屬，觀察鋁箔的運(yùn)動(dòng)②將鋁箔緊貼著塑料瓶，將起電機(jī)的一個(gè)帶電極柄接觸塑料瓶，觀察鋁箔的運(yùn)動(dòng)第47頁(yè)/共89頁(yè)48剛剛在把晚上吃剩的菜用保鮮膜裹起來(lái)放冰箱，女兒突然問(wèn)我：“為什么保鮮膜不用膠帶能粘住啊?”，偶真是沒(méi)辦法回答。第48頁(yè)/共89頁(yè)Waterisflowingfromafaucetasshownbelow.Apositivelychargedrodisbroughtclosetothestreamofwater.Constructapictureofthissituationanddescribeinwordswhatishappening.+第49頁(yè)/共89頁(yè)Therodisbroughtclosetothewater.Thiscausesthepolarwatermoleculestoorientatethemselvessuchthatthenegativesidesofthedipolearemoretowardstherodandthepositivesidesareaway.Thispositiverodthenexertsanelectro-staticforceonthewater,causingittobend.+++++++-------第50頁(yè)/共89頁(yè)515.1教學(xué)目標(biāo)關(guān)注概念：

結(jié)構(gòu)與功能

系統(tǒng)和系統(tǒng)模型

物質(zhì)

尺度和數(shù)量

第51頁(yè)/共89頁(yè)

題1你認(rèn)為以下關(guān)于“電荷”的描述正確的有A.電荷是一種物質(zhì)B.電荷是帶電體的基本屬性C.電荷是一切實(shí)物物質(zhì)的基本屬性D.電荷是帶電的基本粒子的基本屬性

請(qǐng)解釋你的答案？525-1實(shí)物物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)第52頁(yè)/共89頁(yè)53

題3將一個(gè)質(zhì)量為1kg的原來(lái)不帶電的金屬球帶上+1.6×10-16庫(kù)侖電荷后，金屬球的質(zhì)量如何變化？并說(shuō)明理由？A.增大B.減小C.不變D.不確定

第53頁(yè)/共89頁(yè)54第54頁(yè)/共89頁(yè)55第55頁(yè)/共89頁(yè)56第56頁(yè)/共89頁(yè)靜電感應(yīng)

解釋現(xiàn)象

帶電體靠近前

帶電體靠近后第57頁(yè)/共89頁(yè)58第58頁(yè)/共89頁(yè)59第59頁(yè)/共89頁(yè)60

導(dǎo)體上出現(xiàn)感應(yīng)電荷，是其中自由電子重新分布的結(jié)果；

而電介質(zhì)上出現(xiàn)的極化電荷，是其中束縛電荷（電子）的微小移動(dòng)造成的宏觀效果，束縛電荷在電場(chǎng)的作用下，也可以作微小移動(dòng)，但其活動(dòng)不能超出原子的范圍，電介質(zhì)上的極化電荷比導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在數(shù)量上要少得多。第60頁(yè)/共89頁(yè)61

總結(jié)：1.不存在脫離實(shí)物物質(zhì)而單獨(dú)存在的電荷；2.電荷是實(shí)物粒子（原子、分子、基本粒子）的重要屬性。第61頁(yè)/共89頁(yè)62第62頁(yè)/共89頁(yè)63第63頁(yè)/共89頁(yè)64討論問(wèn)題：1.作為電磁學(xué)中引入的第一個(gè)基本概念，電荷有哪些基本特征？什么是電荷守恒定律，它有什么廣泛的實(shí)驗(yàn)依據(jù)？2.電荷是否存在相對(duì)論效應(yīng)，什么是電荷的量子性。試將電荷的特征與質(zhì)量類(lèi)比。

第64頁(yè)/共89頁(yè)65討論問(wèn)題：3.庫(kù)侖定律的主要內(nèi)容是什么？4.庫(kù)侖定律的成立條件（真空與靜止）是否必要，能否放寬，為什么？5.為什么靜止電荷之間的庫(kù)侖力遵循牛頓第三定律，而運(yùn)動(dòng)電荷之間的作用力卻不遵循呢？6.庫(kù)侖定律的適用范圍是什么？7.試評(píng)價(jià)庫(kù)侖定律的理論地位？若庫(kù)侖定律不成立，或指數(shù)出現(xiàn)偏差將會(huì)怎樣？第65頁(yè)/共89頁(yè)66

題4電子是最小的帶電體，電子是點(diǎn)電荷嗎？并說(shuō)明理由。A.是B.不是C.不確定

第66頁(yè)/共89頁(yè)67

題3電子是最小的帶電體，電子是點(diǎn)電荷嗎？A.是B.不是C.不確定

1925年，不到25歲的荷蘭年輕大學(xué)生烏倫貝克和高斯米特提出電子自旋的大膽假設(shè)：電子不是點(diǎn)電荷，它除了有軌道運(yùn)動(dòng)以外，還有自旋運(yùn)動(dòng)，即每個(gè)電子本身都具有固有的內(nèi)稟角動(dòng)量稱之為自旋角動(dòng)量S。所謂電子的自旋并非指電子就是一個(gè)自轉(zhuǎn)著的小球，實(shí)際上，至今我們對(duì)于電子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)還不清楚，還不知道微觀粒子自旋的真實(shí)圖象以及產(chǎn)生自旋角動(dòng)量的內(nèi)在原因。第67頁(yè)/共89頁(yè)68年代實(shí)驗(yàn)者偏離平方反比的偏差δ1769Robinson6×10-21773Cavendish2×10-21785Coulomb4×10-21873Maxwell4.9×10-51936Plimpton與Lawton2.0×10-91968Cochran與Franken9.2×10-121970Bartlett等1.3×10-131971Williams等（2.7±3.1）×10-16驗(yàn)證電力平方反比律實(shí)驗(yàn)結(jié)果第68頁(yè)/共89頁(yè)69氫原子有一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子組成。兩者之間所受的力約2.3x1039N，而遠(yuǎn)大于重力。問(wèn)能否調(diào)整兩者之間的距離使它們之間的電場(chǎng)力和重力相等？

1.可以，增大兩者之間的距離。

2.可以，減小兩者之間的距離。

3.不可以，找不到合適的位置。第69頁(yè)/共89頁(yè)705-1電荷的量子化電荷守恒定律1、電荷一電荷的量子化電荷有正負(fù)之分；物體帶電的三種方式:摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。第70頁(yè)/共89頁(yè)712、電荷量子化1913年，密立根用液滴法從實(shí)驗(yàn)中測(cè)出所有電子都具有相同的電荷，而且?guī)щ婓w的電荷是電子電荷的整數(shù)倍。

電荷的這種只能取離散的、不連續(xù)的量值的性質(zhì)，叫作電荷的量子化。第71頁(yè)/共89頁(yè)721986年國(guó)際推薦值近似值

強(qiáng)子的夸克模型具有分?jǐn)?shù)電荷（或電子電荷）但實(shí)驗(yàn)上尚未直接證明.第72頁(yè)/共89頁(yè)733、電荷的相對(duì)論不變性：

在不同的參照系內(nèi)觀察，同一個(gè)帶電粒子的電量不變。電荷的這一性質(zhì)叫做電荷的相對(duì)論不變性。第73頁(yè)/共89頁(yè)74說(shuō)明：電荷守恒定律適用于一切宏觀和微觀過(guò)程(例如核反應(yīng)和基本粒子過(guò)程)，是物理學(xué)中普遍的基本定律之一。內(nèi)容：在孤立系統(tǒng)中，不管系統(tǒng)中的電荷如何遷移，系統(tǒng)的電荷的代數(shù)和保持不變。二電荷守恒定律例如第74頁(yè)/共89頁(yè)75庫(kù)侖(C.A.Coulomb17361806）

法國(guó)物理學(xué)家，1773年，提出的計(jì)算物體上應(yīng)力和應(yīng)變分布情況的方法，是結(jié)構(gòu)工程的理論基礎(chǔ)。1779年，對(duì)摩擦力進(jìn)行分析，提出有關(guān)潤(rùn)滑劑的科學(xué)理論。5-2庫(kù)侖定律第75頁(yè)/共89頁(yè)76庫(kù)侖(C.A.Coulomb17361806）1785年通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)創(chuàng)立庫(kù)侖定律,使電磁學(xué)的研究從定性進(jìn)入定量階段.電荷的單位庫(kù)侖以他的姓氏命名.5-2庫(kù)侖定律第76頁(yè)/共89頁(yè)771

點(diǎn)電荷

線度和距離相比可忽略的電荷。

“點(diǎn)電荷”是一個(gè)抽象的理想模型。

一庫(kù)侖定律第77頁(yè)/共89頁(yè)78

（1）條件：真空，靜止，點(diǎn)電荷（2）力的大小與它們電荷的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。（3）力的方向沿著它們的連線，同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸。2

庫(kù)侖定律文字表述第78頁(yè)/共89頁(yè)79數(shù)學(xué)表述SI制中：第79頁(yè)/共89頁(yè)80為真空電容率受的力(為真空電容率)

單位制的有理化第80頁(yè)/共89頁(yè)81大?。悍较颍汉?/p>