2019-2020年高中物理 1.1《電荷及其守恒定律》學(xué)案 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 1.1《電荷及其守恒定律》學(xué)案 新人教版選修3-1 ［要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)］ 1．自然界中只存在兩種電荷：同種電荷互相 ，異種電荷互相 。 2．電子和質(zhì)子帶有等量的異種電荷，電荷量e＝ C。實(shí)驗(yàn)指出，所有帶電體的電荷量都是電荷量e的 。所以，電荷量e稱(chēng)為 。電荷量e的數(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家 測(cè)得的。 3．使不帶電的物體通過(guò)某種方式轉(zhuǎn)化為帶電狀態(tài)的過(guò)程叫 。常見(jiàn)的起電方式有 、 和 等。例如：一個(gè)帶電的金屬球跟另一個(gè)與它完全相同的不帶電的金屬球接觸后，兩者必定帶上等量同種電荷；用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒帶 電荷，用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶 電；不帶電的導(dǎo)體在靠近帶電體時(shí)，導(dǎo)體中的自由電荷受到帶電體的作用而重新分布，使導(dǎo)體的兩端出現(xiàn) 電荷。 4．電荷守恒定律：電荷既不能 ，也不會(huì) ，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷量的總量保持不變。電荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。在發(fā)生正負(fù)電荷湮沒(méi)的過(guò)程中，電荷的代數(shù)和仍然不變，所以電荷守恒定律也常常表述為：一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。 5．原子核的正電荷數(shù)量與核外電子的負(fù)電荷的數(shù)量一樣多，所以整個(gè)原子對(duì) 表現(xiàn)為電中性。 6．不同物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)不同，核外電子的多少和運(yùn)動(dòng)情況也不同。在金屬中離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動(dòng)，這種電子叫做自由電子。失去這種電子的原子便成為帶正電的離子，離子都在自己的平衡位置上振動(dòng)而不移動(dòng)，只有自由電子穿梭其中。所以金屬導(dǎo)電時(shí)只有 在移動(dòng)。 ［范例精析］ 例1 圖1-1-1所示，A、B、C是三個(gè)安裝在絕緣支架上的金屬體，其中C球帶正電，A、B兩個(gè)完全相同的枕形導(dǎo)體不帶電。試問(wèn)：（1）如何使A、B都帶等量正電？（2）如何使A、B都帶等量負(fù)電？（3）如何使A帶負(fù)電B帶等量的正電？ 解析 利用靜電感應(yīng)的原理可以輕松解決本題。（1）把AB緊密靠攏，讓C靠近B，則在B端感應(yīng)出負(fù)電荷，A端感應(yīng)出等量正電荷，把A與B分開(kāi)后再用手摸一下B，則B所帶的負(fù)電荷就被中和，再把A與B接觸一下，A和B就帶等量正電荷。（2）把AB緊密靠攏，讓C靠近B，則在B端感應(yīng)出負(fù)電荷，A端感應(yīng)出等量正電荷，再用手摸一下A或B，則A所帶的正電荷就被中和，而B(niǎo)端的負(fù)電荷不變，移去C以后再把A與B分開(kāi)，則A和B就帶等量負(fù)電荷。（3）把AB緊密靠攏，讓C靠近A，則在A端感應(yīng)出負(fù)電荷，B端感應(yīng)出等量正電荷，馬上把A與B分開(kāi)后，則A帶負(fù)電B帶等量的正電。 拓展 把AB緊密靠攏，讓C接觸A或B，然后移去C。再把A與B分開(kāi)，則A、B都帶等量正電。其它的方法讀者可以進(jìn)一步思考。 例2　絕緣細(xì)線上端固定，下端掛一輕質(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(kāi)始時(shí)，a、b都不帶電，如圖1-1-2所示，現(xiàn)使b帶正電，則( ) A.b將吸引a，吸住后不放開(kāi) B.b先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開(kāi) C.a、b之間不發(fā)生相互作用 D.b立即把a(bǔ)排斥開(kāi) 解析 b帶電后，由于靜電感應(yīng)，a的近b端和遠(yuǎn)b端分別出現(xiàn)等量的負(fù)電荷和正電荷，b對(duì)a的吸引作用大于排斥作用。a、b接觸后帶同種電荷，又相互排斥。故選項(xiàng)B正確。 拓展本題中如果a的表面不是鍍有鋁膜，則a的近b端和遠(yuǎn)b端不會(huì)分別出現(xiàn)等量的負(fù)電荷和正電荷，但是由于帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)，所以正確的選項(xiàng)仍然是B。 例3　請(qǐng)你歸納一下，我們學(xué)習(xí)了哪些起電的方法？這些起電方法的共同特點(diǎn)是什么？ 解析 我們學(xué)習(xí)了摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸起電三種起電方法。這些起電方法的共同特點(diǎn)是（1）起電過(guò)程中都是負(fù)電荷在轉(zhuǎn)移；（2）起電過(guò)程中電荷量是守恒的。 拓展 為什么起電過(guò)程中都是負(fù)電荷在轉(zhuǎn)移呢？因?yàn)檎姾杀皇`在原子核內(nèi)，不能隨便移動(dòng)。 例4 兩個(gè)完全相同的金屬球，一個(gè)帶+610-8C的電量，另一個(gè)帶－210-8C的電量。把兩球接觸后再分開(kāi)，兩球分別帶電多少？ 解析 兩個(gè)完全相同的金屬球接觸后再分開(kāi)，要平均分配電量，故兩球均帶 q=(q1+q2)/2=[(+610-8)+(－210-8)]/2C=210-8C，帶正電。 拓展 兩個(gè)完全相同的金屬球接觸后再分開(kāi)，再平均分配電量時(shí)，異種電荷先中和，再將剩余電荷除以2即為每個(gè)金屬球所帶的電量。 ［能力訓(xùn)練］ 1.關(guān)于元電荷的理解，下列說(shuō)法正確的是( BD ) A．元電荷就是電子 B．元電荷是表示跟一個(gè)電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量 C．元電荷就是質(zhì)子 D．物體所帶電量只能是元電荷的整數(shù)倍 2.關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)，下列說(shuō)法中正確的是(BC ) A.摩擦起電現(xiàn)象說(shuō)明機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，也說(shuō)明通過(guò)做功可以創(chuàng)造出電荷 B.摩擦起電說(shuō)明電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 C.感應(yīng)起電說(shuō)明電荷可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分 D.感應(yīng)起電說(shuō)明電荷可以從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來(lái)不帶電的物體 3.如圖1-1-3所示，原來(lái)不帶電的絕緣金屬導(dǎo)體MN，在其兩端下面都懸掛著金屬驗(yàn)電箔．若使帶負(fù)電的絕緣金屬球A靠近導(dǎo)體的M端，可能看到的現(xiàn)象是（C ） A．只有M端驗(yàn)電箔張開(kāi)，且M端帶正電 B．只有N端驗(yàn)電箔張開(kāi)，且N端帶負(fù)電 C．兩端的驗(yàn)電箔都張開(kāi)，且左端帶負(fù)電，右端帶正電 D．兩端的驗(yàn)電箔都張開(kāi)，且左端帶正電，右端帶負(fù)電 ４．M和N是原來(lái)都不帶電的物體，它們互相摩擦后M帶正電荷1.610-10C，下列判斷中正確的是（ C ） A．在摩擦前M和N的內(nèi)部沒(méi)有任何電荷 B．摩擦的過(guò)程中電子從N轉(zhuǎn)移到了M C．N在摩擦后一定帶負(fù)電荷1.610-10C D．M在摩擦過(guò)程中失去了1.610-10個(gè)電子 B ５．如圖1-1-4，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(shí)，驗(yàn)電器的金箔張角減小，則（ AB ） A．金屬球A可能不帶電 B．金屬球A可能帶負(fù)電 C．金屬球A可能帶正電 D．金屬球A一定帶正電 6. 如圖1-1-5，小球質(zhì)量分別為m1、m2，帶同種電荷，電量分別為q1、q2，將它們用等長(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸于同一點(diǎn)O，此 時(shí)兩細(xì)線與豎直方向的夾角相等，則必有（ A ） A.m1=m2　　　　　　B.q1=q2 C.m1=m2 q1=q2 　　　D.不能確定 7.如圖1-1-6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)，枕形導(dǎo)體上電荷的移動(dòng)情況是( B ) A.枕形金屬導(dǎo)體上的正電荷向B端移動(dòng)，負(fù)電荷不移動(dòng) B.枕形金屬導(dǎo)體中的負(fù)電荷向A端移動(dòng)，正電荷不移動(dòng) 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(dòng) 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(dòng) 8．當(dāng)一個(gè)驗(yàn)電器帶電時(shí)，為什么兩片金箔會(huì)張開(kāi)一個(gè)角度？為什么金箔不能張開(kāi)更大的角？ 當(dāng)驗(yàn)電器帶電時(shí)，兩片金箔上帶同種電荷，同種電荷相排斥，所以?xún)山鸩瓡?huì)張開(kāi)一定的角度。金箔的張角越大，則重力對(duì)金箔的力矩也越大，當(dāng)重力的力矩與排斥力的力矩相平衡時(shí)，金箔就能夠保持靜止?fàn)顟B(tài)，其張角就不會(huì)再增大。 9．多少個(gè)電子的電荷量等于-32.0 μC？（電子電荷量e=1.610-19C） 2.01014個(gè) 10．當(dāng)帶電塑料尺子吸引一小紙片，當(dāng)尺子接觸到紙片時(shí)，有時(shí)紙片會(huì)很快地飛開(kāi)，這是為什么？ 當(dāng)帶電塑料尺子吸引一小紙片，如果尺子接觸到紙片，則紙片也帶了與尺上電荷性質(zhì)相同的電荷，同種電荷相排斥，所以紙片會(huì)很快地飛開(kāi)。 11.干燥的天氣一個(gè)人拖了鞋在地毯上走，聚集了- 48 μC的凈電荷。此人身上有多少個(gè)凈剩余電子？他的質(zhì)量增加了多少？（電子質(zhì)量m=9.110-31kg） 　　3.01014個(gè)；2.7310-16kg 12.兩個(gè)完全相同的金屬球，一個(gè)帶的電量，另一個(gè)帶的電量。把兩球接觸后再分開(kāi)，兩球分別帶電多少？ 　　q1=q2=-3q 13．導(dǎo)體上的凈電荷和導(dǎo)體中的“自由電荷”有何區(qū)別？ 　　導(dǎo)體上的凈電荷是指導(dǎo)體中正負(fù)電荷的代數(shù)和不為零時(shí)，正負(fù)電荷抵消后的電荷，導(dǎo)體的凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面；導(dǎo)體中的“自由電荷”是指導(dǎo)體中可以自由移動(dòng)的電荷，在導(dǎo)體的表面和內(nèi)部都可以分布“自由電荷”。 14．為什么和衣服摩擦過(guò)的塑料尺子會(huì)將小紙頭吸起？但在潮濕的天卻不能成功？ 　　和衣服摩擦過(guò)的塑料尺子因帶電會(huì)吸引小紙片，但在潮濕的天氣卻不能成功，因?yàn)閮綦姾赡軌蛲ㄟ^(guò)潮濕的空氣逃脫。