高中物理 《靜電現(xiàn)象及其微觀解釋》教案 魯科版選修3-1（通用）

第1節(jié)  靜電現(xiàn)象及其微觀解釋 一. 教學(xué)內(nèi)容：第1節(jié)  靜電現(xiàn)象及其微觀解釋二. 教學(xué)過程：1. 靜電的產(chǎn)生（1）摩擦起電：摩擦使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，從而使兩物體帶上了相異的電荷。（2）感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使導(dǎo)體帶電叫做感應(yīng)起電。（3）靜電感應(yīng)：導(dǎo)體由于受附近帶電體的影響而出現(xiàn)帶電的現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。（4）兩種電荷：用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電。（5）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. 原子結(jié)構(gòu)與電荷守恒（1）原子結(jié)構(gòu)：原子由電子和原子核組成，而原子核又由中子和質(zhì)子組成。其中中子呈電中性，質(zhì)子帶正電，電子帶負(fù)電。原子所含的電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)相等，因此不顯電性。（2）電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。在任何轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量不變。（3）起電的原因：物體失去電子則帶正電，得到電子則帶負(fù)電。物體帶電的實(shí)質(zhì)就是電子的得失。3. 靜電的應(yīng)用與防護(hù)（1）靜電的應(yīng)用：激光打印機(jī)、靜電噴霧、靜電除塵、靜電殺菌等。（2）靜電的防護(hù)：印刷廠里空氣保持適當(dāng)?shù)臐穸?、油罐車車尾裝有一條拖在地上的鐵鏈等。4. 如何確認(rèn)感應(yīng)起電使物體帶電有不同的方式，在初中階段我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到摩擦起電?，F(xiàn)在再通過演示實(shí)驗(yàn)確認(rèn)另一種起電方式感應(yīng)起電。用一根與絲綢摩擦過的玻璃棒靠近驗(yàn)電器的金屬球（注意：不要接觸），會(huì)看到驗(yàn)電器的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這說明驗(yàn)電器的指針帶上了電。保持玻璃棒的位置不變，用手接觸驗(yàn)電器的金屬球，發(fā)現(xiàn)指針偏角為零，先把手移開，再把玻璃棒移開，會(huì)發(fā)現(xiàn)指針又發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這種把一帶電物體靠近導(dǎo)體可以使導(dǎo)體帶電的方式叫感應(yīng)起電。感應(yīng)起電和摩擦起電的不同是前者沒有接觸只是靠近，后者必須直接接觸。5. 起電的原因（1）摩擦起電：不同的物質(zhì)對(duì)電子的束縛和吸引的能力不相同。兩種不同的物質(zhì)組成的物體相互摩擦?xí)r，由于摩擦做功，使得束縛電子能力弱的物質(zhì)上的電子轉(zhuǎn)移到了吸引電子能力強(qiáng)的物質(zhì)上。根據(jù)電荷守恒定律，從整體上看，一個(gè)物體失去了電子，帶正電；另一個(gè)物體就得到了電子，帶負(fù)電。例如用毛皮摩擦橡膠棒時(shí)，毛皮對(duì)電子束縛能力差，失去電子，電子轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上，橡膠棒從而帶上了負(fù)電。（2）感應(yīng)起電：當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子會(huì)靠近或遠(yuǎn)離帶電體。例如當(dāng)帶正電的玻璃棒靠近金屬體時(shí)，金屬體靠近玻璃棒一端會(huì)帶上負(fù)電，遠(yuǎn)離玻璃棒的一端會(huì)帶上正電，如圖（a）所示。如果把金屬體接地，那么電子會(huì)從大地“跑”到金屬體上而中和掉金屬體一端的正電荷，從而使金屬體帶上了負(fù)電荷，如圖（b）和（c）所示。再移開玻璃棒，金屬體就帶上了負(fù)電荷，如圖（d）所示。所以，感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是在帶電體上電荷的作用下，導(dǎo)體上的正負(fù)電荷發(fā)生了分離，使電荷從導(dǎo)體的一部分轉(zhuǎn)移到了另一部分?！镜湫屠}】例1. 一絕緣球A帶正電，用絕緣絲線懸掛的一輕小物體B被A吸引，如圖所示，試分析B的帶電情況。解析：A、B相互吸引，有兩種情況：一是A、B帶異種電荷；二是其中一個(gè)帶電，另外一個(gè)不帶電。因?yàn)閹щ婓w有吸引輕小物體的性質(zhì)，所以B可能不帶電，也可能帶負(fù)電。答案：見“解析”。例2. 有兩個(gè)完全相同的帶絕緣柄的帶電金屬小球A、B，分別帶有電荷量，讓兩金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少？解析：當(dāng)兩小球接觸時(shí)，帶電荷量少的負(fù)電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配。由于兩小球相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電荷量。在接觸過程中，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，不僅將自身電荷中和，且繼續(xù)轉(zhuǎn)移，使B球帶的正電，這樣，共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為轉(zhuǎn)移的電子數(shù)個(gè)答案：電子由B向A轉(zhuǎn)移個(gè)。例3. 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，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬驗(yàn)電箔，C是帶正電的小球，下列說法正確的是（    ）A. 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移去，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片已閉合解析：雖然A、B起初都不帶電，但帶正電的小球C對(duì)A、B內(nèi)的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動(dòng)，使得A端積累了負(fù)電荷，B端積累了正電荷，其下部貼有的金屬箔片因?yàn)榻佑|帶電，也分別帶上了與A、B同種的電荷。由于同種電荷間的斥力，所以金屬箔片都張開，A正確。C只要一直在A、B附近，先把A、B分開，A、B上的電荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍帶等量異種的感應(yīng)電荷，此時(shí)即使再移走C，因A、B已經(jīng)絕緣，所帶電荷量也不能變，金屬箔片仍張開，B正確。但如果先移走C，A、B上的感應(yīng)電荷會(huì)馬上在其相互之間庫侖力作用下吸引中和，不再帶電，所以金屬箔片都不會(huì)張開，C錯(cuò)。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(huì)張開，D錯(cuò)。答案：AB