魯科版選修(3-1)第一節(jié)《靜電現(xiàn)象及其微觀解釋》學(xué)案

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1、 最新魯科版選修 (3-1)第一節(jié)《靜電現(xiàn)象及其微觀解釋》學(xué)案 靜電場 一、電荷及其守恒定律 ［要點導(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。實驗指出 ,所有帶電體 的電荷量都是電荷量 e 的 。所以 ,電荷量 e 稱為 。電荷量 e 的數(shù)值最早 是由美國物理學(xué)家 測得的。 3．使不帶電的物體通過某種方式轉(zhuǎn)化為帶電狀態(tài)的過程叫 。常見的起電 方式有

2、、 和 等。例如：一個帶電的金屬球跟另一個與 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 過的硬橡膠棒帶 電荷 ,用絲綢摩擦過的玻璃棒帶 電；不帶電的導(dǎo)體在靠近 帶電體時 ,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 ,只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一 個物體 ,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 的過程中 ,電荷的代數(shù)和仍然不變

3、,所以電荷守恒定律也常常表述為：一個與外 界沒有電荷交換的系統(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 ,所以整個原子對 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動情況也不同。在金屬中離 原子核最遠(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 上振動而不移動 ,只有自由電子穿梭其中。所以金屬導(dǎo)電時只有 在 移動。

4、 ［范例精析］ 例 1 圖 1-1-1 所示 ,A 、B、C 是三個安裝在絕緣支架上的金屬體 ,其中 C 球帶正 電 ,A、B 兩個完全相同的枕形導(dǎo)體不帶電。試問：（ 1）如何使 A 、 B 都帶等量 1 / 4 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

5、分開后再用手摸一 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 端的負(fù)電荷不變 , 移去 C 以后再把 A 與 B 分開 ,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 分開后 ,則 A 帶負(fù)電 B 帶等量的正電。 拓展 把 AB 緊密靠攏 ,讓 C

6、接觸 A 或 B,然后移去 C。再把 A 與 B 分開 ,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,開始時 ,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 B.b 先吸引 a,接觸后又把 a 排斥開C.a、b 之間不發(fā)生相互作用 D.b 立即把 a 排斥開 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 a 的吸

7、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 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) ,所以正確的選項仍然是 B。 例 3 請你歸納一下 ,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是（ 1）起電過程中都是負(fù)電荷在轉(zhuǎn)移；（ 2）起電過程中電荷量是守恒的。 拓展 為什么起電過程中都是負(fù)電荷在轉(zhuǎn)移呢？因為正電荷被束縛在原子核內(nèi)

8、, 不能隨便移動。 例 4 兩個完全相同的金屬球 ,一個帶 +610-8C 的電量 ,另一個帶－ 210-8C 的電量。把兩球接觸后再分開 ,兩球分別帶電多少？ 解析 兩個完全相同的金屬球接觸后再分開 ,要平均分配電量 ,故兩球均帶 q=(q 1+q 2)/2=[(+6 10-8)+( －210-8)]/2C=2 10-8C,帶正電。 2 / 4 拓展 兩個完全相同的金屬球接觸后再分開 ,再平均分配電量時 ,異種電荷先中和 , 再將剩余電荷除以 2 即為每個金屬球所帶的電量。 ［能力訓(xùn)練］ 1.關(guān)于元電荷的理解 ,

9、下列說法正確的是 ( BD ) A．元電荷就是電子 B．元電荷是表示跟一個電子所帶電荷量數(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)起電的實質(zhì) ,下列說法中正確的是 ( BC ) A. 摩擦起電現(xiàn)象說明機械能可以轉(zhuǎn)化為電能 ,也說明通過做功可以創(chuàng)造出電荷 B.摩擦起電說明電荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 C.感應(yīng)起電說明電荷可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一個部分 D.感應(yīng)起電說明電荷可以從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體 3.如圖 1-1-3 所示 ,原來不帶電的絕緣金屬導(dǎo)體 MN

10、, 在其兩端下面都懸掛著金屬驗電箔．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 端驗電箔張開 ,且 M 端帶正電 B．只有 N 端驗電箔張開 ,且 N 端帶負(fù)電 C．兩端的驗電箔都張開 ,且左端帶負(fù)電 ,右端帶正電 D．兩端的驗電箔都張開 ,且左端帶正電 ,右端帶負(fù)電 ４． M 和 N 是原來都不帶電的物體 ,它們互相摩擦后 M 帶正電荷 1.6 10-10C,下列判斷中正確的是（ C ） A ．在摩擦前 M 和 N 的內(nèi)部沒有任何電荷 B．摩擦的過程中電子從 N 轉(zhuǎn)移到了 M C．N 在摩

11、擦后一定帶負(fù)電荷 1.6 10-10C D．M 在摩擦過程中失去了 1.6 10-10 個電子 ５．如圖 1-1-4,有一帶正電的驗電器 ,當(dāng)一金屬球 A 靠近驗電器的小球 B(不接觸 ) B 時 ,驗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,將它們用等長的絕緣細(xì)線懸于同一點 O,此 時兩細(xì)線與豎直方向的夾角相等 ,則必有（ A ） A.m 1

12、=m2 B.q1=q2 C.m1=m2 q1=q2 D. 不能確定 3 / 4 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 ,枕形導(dǎo)體 上電荷的移動情況是 ( B ) 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)體中的負(fù)電荷向 A 端移動 ,正電荷不移動 C.枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時分別向 B 端和 A 端移動 D.枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時分

13、別向 A 端和 B 端移動 8．當(dāng)一個驗電器帶電時 ,為什么兩片金箔會張開一個角度？為什么金箔不能張開更大的角？ 當(dāng)驗電器帶電時 ,兩片金箔上帶同種電荷 ,同種電荷相排斥 ,所以兩金箔會張開一定的角度。金箔的張角越大 ,則重力對金箔的力矩也越大 ,當(dāng)重力的力矩與排斥力的力矩相平衡時 ,金箔就能夠保持靜止?fàn)顟B(tài) ,其張角就不會再增大。 9．多少個電子的電荷量等于 -32.0 μC？（電子電荷量 e=1.6 10-19C） 2.0 1014 個 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 ,有時紙片會很快地飛開 , 這是為什么？ 當(dāng)帶電塑料尺子吸引一小紙

14、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 ,所以紙片會很快地飛開。 11.干燥的天氣一個人拖了鞋在地毯上走 ,聚集了 - 48 μ C的凈電荷。此人身上有 多少個凈剩余電子？他的質(zhì)量增加了多少？（電子質(zhì)量 m=9.110-31 ） 3.0 1014 個； 2.73 10-16kg kg 12. 兩個完全相同的金屬球 ,一個帶 的電量 ,另一個帶 的電量。把兩球接 觸后再分開 ,兩球分別帶電多少？ q1 2 =q =-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 ,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的塑料尺子會將小紙頭吸起？但在潮濕的天卻不能成功？ 和衣服摩擦過的塑料尺子因帶電會吸引小紙片 ,但在潮濕的天氣卻不能成功 , 因為凈電荷能夠通過潮濕的空氣逃脫。 4 / 4