河南省沁陽市第一中學(xué)高中物理 第一節(jié) 電荷守恒定律導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修31.doc

河南省沁陽市第一中學(xué)2013-2014學(xué)年高二物理 第一節(jié) 電荷守恒定律導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-1學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.經(jīng)歷摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)驗(yàn)過程，了解使物體帶電的方法，能從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識物體帶電的本質(zhì)2理解電荷守恒定律3知道什么是元電荷，知道電荷量的概念及其單位，知道比荷的概念重點(diǎn)難點(diǎn)：起電的實(shí)質(zhì)與電荷守恒定律的理解和應(yīng)用課前自主學(xué)案一、電荷1物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)原子由帶_的原子核和帶_的電子組成，電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn)原子核的正電荷的數(shù)量跟核外電子的負(fù)電荷的數(shù)量_，所以整個原子對外界較遠(yuǎn)位置表現(xiàn)為_金屬原子中離原子核較遠(yuǎn)的電子，往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動，這種能自由活動的電子叫做_，失去電子的原子便成了帶正電的離子2三種起電方式(1)摩擦起電：用絲綢摩擦的玻璃棒帶_，則絲綢帶有_，這是因?yàn)椴ＡО羯系牟糠謃轉(zhuǎn)移到了絲綢上；用毛皮摩擦過的橡膠棒帶_，毛皮帶_，這是因?yàn)槊ど系牟糠謃轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上(2)感應(yīng)起電：把帶電體移近不帶電的導(dǎo)體，可以使靠近帶電體的一端帶_電荷，遠(yuǎn)離的一端帶_電荷，這種現(xiàn)象叫做_，利用靜電感應(yīng)使物體帶電的過程叫做_(3)接觸起電：不帶電的物體與帶電的物體接觸后會帶上電荷，這種使物體帶電的方式叫做_，兩個完全相同的物體接觸后，會使電荷量_思考感悟1感應(yīng)起電的方式能使絕緣體帶電嗎？二、電荷守恒定律表述一：電荷既不會_，也不會_，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到_，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到_在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的_保持不變表述二：一個與外界沒有_交換的系統(tǒng)，電荷的_保持不變?nèi)?、元電?電荷量：電荷的多少其國際單位是_，簡稱庫，用c表示2元電荷：最小的電荷量，即_所帶的電荷量，用e表示，e_c，最早由美國物理學(xué)家_測得3電子的比荷：電子的_與電子的_之比思考感悟2有人說電子或質(zhì)子是元電荷，對嗎？質(zhì)子或電子的比荷相同嗎？核心要點(diǎn)突破一、三種起電方式的比較摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生條件兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠近帶電體時導(dǎo)體與帶電導(dǎo)體接觸時現(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，且電性與原帶電體“近異遠(yuǎn)同”導(dǎo)體上帶上與帶電體相同電性的電荷原因不同物質(zhì)的原子核對核外電子的束縛力不同而發(fā)生電子得失導(dǎo)體中的自由電子受帶正(負(fù))電物體吸引(排斥)而靠近(遠(yuǎn)離)電荷之間的相互排斥實(shí)質(zhì)均為電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移即時應(yīng)用1毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因?yàn)?)a毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上b毛皮上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到橡膠棒上c橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛皮上d橡膠棒上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到毛皮上二、電荷守恒定律的理解1“中性”、“中和”的本質(zhì)電中性的物體是有電荷存在的，只是代數(shù)和為0，對外不顯電性；電荷的中和是指電荷的種類、數(shù)量達(dá)到異號、等量時，正負(fù)電荷代數(shù)和為0.2“總量”含義：指電荷的代數(shù)和3起電過程中電荷變化不論哪一種起電過程都沒有創(chuàng)造電荷，也沒有消滅電荷本質(zhì)都是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是說物體所帶電荷的重新分配4守恒的廣泛性電荷守恒定律同能量守恒定律一樣，是自然界中最基本的規(guī)律，任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律，涵蓋了包括近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中遵守的規(guī)律如：由一個高能光子可以產(chǎn)生一個正電子和一個負(fù)電子，一對正、負(fù)電子可同時湮沒、轉(zhuǎn)化為光子在這種情況下，帶電粒子總是成對產(chǎn)生或湮沒，電荷的代數(shù)和不變即時應(yīng)用2一帶負(fù)電絕緣金屬小球放在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時間后，發(fā)現(xiàn)該小球上凈電荷幾乎不存在了，這說明()a小球上原有負(fù)電荷逐漸消失了b在此現(xiàn)象中，電荷不守恒c小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了d該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的，仍然遵循電荷守恒定律 課堂互動講練類型一 電荷間的相互作用 例1 (2011年鹽城調(diào)研)如圖111所示，掛在絕緣細(xì)線下的小輕質(zhì)通草球，由于電荷的相互作用而靠近或遠(yuǎn)離，所以()a甲圖中兩球一定帶異種電荷b乙圖中兩球一定帶同種電荷c甲圖中兩球至少有一個帶電d乙圖中兩球只有一個帶電【規(guī)律總結(jié)】兩個帶異種電荷的物體相互吸引，一個帶電體和一個不帶電的物體也相互吸引變式訓(xùn)練1絕緣細(xì)線上端固定，下端懸掛一輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的近旁有一絕緣金屬球b，開始時a、b不帶電，如圖112所示，現(xiàn)使b球帶電，則()aa、b之間不發(fā)生相互作用bb將吸引a，吸在一起不分開cb立即把a(bǔ)排斥開db先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開類型二 感應(yīng)起電的理解例2 如圖113所示，將帶有負(fù)電的絕緣棒移近兩個不帶電的導(dǎo)體球，兩個導(dǎo)體球開始時互相接觸且對地絕緣，下列方法中能使兩球都帶電的是()a先把兩球分開，再移走棒b先移走棒，再把兩球分開c使棒與甲球瞬時接觸，再移走棒d先使乙球瞬時接地，再移走棒【規(guī)律總結(jié)】對每一種起電方法要理解起電過程，如感應(yīng)起電是由于外來電荷(電場)的作用使某導(dǎo)體內(nèi)電荷重新分布，接觸起電是由于電荷間作用使兩導(dǎo)體間電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移變式訓(xùn)練2(2011年廣州六校聯(lián)考)如圖114所示，不帶電的枕形導(dǎo)體的a、b兩端各貼有一對金屬箔片當(dāng)枕形導(dǎo)體的a端靠近一帶正電導(dǎo)體c時()aa端金屬箔片張開，b端金屬箔片閉合b用手觸摸枕形導(dǎo)體后，a端金屬箔片仍張開，b端金屬箔片閉合c用手觸摸枕形導(dǎo)體后，將手和c都移走，兩對金屬箔片均張開d選項(xiàng)a中兩對金屬箔片分別帶異種電荷，選項(xiàng)c中兩對金屬箔片帶同種電荷類型三 驗(yàn)電器與靜電感應(yīng)例3 如圖115所示，有一帶正電的驗(yàn)電器，當(dāng)一金屬球a靠近驗(yàn)電器的小球b(不接觸)時，驗(yàn)電器的金箔張角減小，則()a金屬球可能不帶電b金屬球可能帶負(fù)電c金屬球可能帶正電d金屬球一定帶負(fù)電【規(guī)律總結(jié)】驗(yàn)電器可以判斷物體是否帶電、帶電荷的種類及電荷量的多少當(dāng)帶電體靠近驗(yàn)電器金屬球或接觸驗(yàn)電器金屬球時，驗(yàn)電器的金屬箔都會張開，但要注意區(qū)分帶電體靠近驗(yàn)電器金屬球和接觸金屬球時，驗(yàn)電器所帶電荷的不同變式訓(xùn)練3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116所示表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是()圖116類型四 電荷守恒定律的應(yīng)用 例4有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球a、b，分別帶電荷量為qa6.4 109 c，qb3.2109 c，讓兩個絕緣小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少？【題后反思】當(dāng)兩個完全相同的金屬球接觸后，根據(jù)對稱性，兩個球一定帶等量的電荷量若兩個球原先帶同號電荷，電荷量相加后均分；若兩個球原先帶異號電荷，則電荷先中和再均分同步測控1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兩種不同材料的絕緣體互相摩擦后，同時帶上等量異種電荷c摩擦起電，可能是因?yàn)槟Σ翆?dǎo)致質(zhì)子從一個物體轉(zhuǎn)移到了另一個物體而形成的d絲綢摩擦玻璃棒時，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2下列說法正確的是()a電子和質(zhì)子都是元電荷b一個帶電體的帶電荷量為205.5 倍的元電荷c元電荷是最小的帶電單位d元電荷沒有正、負(fù)之分3(2011年武漢調(diào)研)如圖117所示，用起電機(jī)使金屬球a帶上正電，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b接觸b驗(yàn)電器金箔張開，因?yàn)檎麄€驗(yàn)電器都帶上了正電c驗(yàn)電器金箔張開，因?yàn)檎麄€驗(yàn)電器都帶上了負(fù)電d驗(yàn)電器金箔張開，因?yàn)轵?yàn)電器下部箔片都帶上了正電4(2011年西安高二檢測)如圖118所示，當(dāng)帶正電的球c移近不帶電的枕形金屬導(dǎo)體時，枕形導(dǎo)體上的電荷移動情況是()a枕形金屬導(dǎo)體上的正電荷向b端移動，負(fù)電荷不移動b枕形金屬導(dǎo)體上的帶負(fù)電的電子向a端移動，正電荷不移動c枕形金屬導(dǎo)體上的正、負(fù)電荷同時分別向b端和a端移動d枕形金屬導(dǎo)體上的正、負(fù)電荷同時分別向a端和b端移動5半徑相同的兩金屬小球a、b帶有相同的電荷量，相隔一定的距離，今讓第三個半徑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之比為多大？課時訓(xùn)練一、選擇題1關(guān)于元電荷，下列說法中正確的是()a元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身b所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍c元電荷的值通常取作e1.601019 cd電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)測得的2下列說法正確的是()a物體所帶的電荷量可以為任意實(shí)數(shù)b不帶電的物體上，既沒有正電荷也沒有負(fù)電荷c摩擦起電過程，是靠摩擦產(chǎn)生了電荷d利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的自由電子趨向或遠(yuǎn)離帶電體3(2011年北京東城區(qū)高二檢測)原來甲、乙、丙三物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，最后，得知甲物體帶正電1.61015 c，丙物體帶電81016 c則對于最后乙、丙兩物體的帶電情況下列說法中正確的是()a乙物體一定帶有負(fù)電荷81016 cb乙物體可能帶有負(fù)電荷2.41015 cc丙物體一定帶有正電荷81016 cd丙物體一定帶有負(fù)電荷81016 c4如圖119所示，放在絕緣支架上帶正電的導(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()圖119a不帶電b帶正電c帶負(fù)電 d不能確定5帶電微粒所帶電荷量不可能是下列值中的()a2.41019 c b6.41019 cc1.61018 c d4.01017 c6(2011年青島高二檢測)如圖1110所示，a、b、c、d為四個帶電小球，兩球之間的作用分別為a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，則()a僅有兩個小球帶同種電荷b僅有三個小球帶同種電荷cc、d小球帶同種電荷dc、d小球帶異種電荷7(2011年廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)把兩個完全相同的金屬球a和b接觸一下，再分開一定距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則a、b兩球原來的帶電情況不可能是()a帶有等量異種電荷b帶有等量同種電荷c帶有不等量異種電荷d一個帶電，另一個不帶電8如圖1111所示，原來不帶電的金屬導(dǎo)體mn，在其兩端下面都懸掛有金屬驗(yàn)電箔片，若使帶負(fù)電的金屬球a靠近導(dǎo)體的m端，可能看到的現(xiàn)象()a只有m端驗(yàn)電箔片張開，且m端帶正電b只有n端驗(yàn)電箔片張開，且n端帶負(fù)電c兩端的驗(yàn)電箔片都張開，且左端帶負(fù)電，右端帶正電d兩端的驗(yàn)電箔片都張開，且兩端都帶正電或負(fù)電9目前普遍認(rèn)為，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，u夸克帶電荷量為e，d夸克帶電荷量為e，e為元電荷下列論斷可能正確的是()a質(zhì)子由1個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成b質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成c質(zhì)子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成d質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和1個d夸克組成二、計(jì)算題10如圖1112所示，大球a原來的電荷量為q，小球b原來不帶電，現(xiàn)在讓小球與大球接觸，達(dá)到靜電平衡時，小球獲得的電荷量為q；現(xiàn)給a球補(bǔ)充電荷，使其電荷量為q，再次讓小球接觸大球，每次都給大球補(bǔ)充到電荷量為q，問：經(jīng)過反復(fù)多次接觸后，小球的帶電荷量為多少？11.(2011年華南師大附中高二檢測)如圖1113所示，a為帶負(fù)電的金屬板，沿金屬板的垂直平分線，在距板r處放一質(zhì)量為m，電荷量為q的小球，小球受向右的作用力偏轉(zhuǎn)角而靜止，小球由絕緣絲線懸掛于o點(diǎn)，試求金屬板對小球的作用力為多大？答案：課前自主學(xué)案正電 負(fù)電 相等 電中性 自由電子 正電 負(fù)電 電子 負(fù)電 正電電子 異號 同號 靜電感應(yīng) 感應(yīng)起電 接觸起電 平分思考感悟 不能絕緣體中幾乎沒有自由電荷創(chuàng)生 消滅 另一個物體 另一部分 總量 電荷 代數(shù)和 庫侖 電子 1.61019 密立根 電荷量 質(zhì)量思考感悟 提示：元電荷是電量的單位，電子或質(zhì)子的帶電量等于1個元電荷的帶電粒子，質(zhì)子或電子的比荷不同即時應(yīng)用1a 2cd 例1 bc 變式訓(xùn)練1 d 例2 acd變式訓(xùn)練2 bcd 例3 ab 變式訓(xùn)練3 b例4接觸達(dá)到靜電平衡后，兩球電荷量相等，電荷量為qaqb c1.6109 c在接觸過程中，電子從b球轉(zhuǎn)移到a球，則b球共轉(zhuǎn)移的電子的電荷量為qbqbqb1.6109 c(3.2 109 c)4.8 109 c轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為n31010個同步測控1 bd 2 cd 3 d 4 b5(1)a、b帶同種電荷，設(shè)電荷量為q，c與a接觸后，由于形狀相同，二者平分電荷量，a、c所帶的電荷量均為q.c與b接觸后平分二者電荷量，則b、c的電荷量均為(qq)q，a、b最終的電荷量之比為(q)(q)23.(2)a、b帶異種電荷，設(shè)電荷量分別為q、q，a、c接觸后，平分電荷量q，a、c的電荷量均變?yōu)閝；c再與b接觸，平分二者的總電荷量，c、b的電荷量均為(qq)q，則a、b最終的電荷量之比為(q)|q|2