2018-2019學年高中物理 第一章 電荷與電場 1 靜電現(xiàn)象及其應用學案 教科版選修1 -1.doc

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1　靜電現(xiàn)象及其應用 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1.會識別靜電現(xiàn)象，通過實驗認識摩擦起電現(xiàn)象，知道帶電體具有吸引輕小物體的性質，知道帶電體的相互作用規(guī)律．(重點) 2．知道電荷守恒定律，會用電荷守恒定律解釋摩擦起電現(xiàn)象．(重點、難點) 3．了解靜電的利用與防止，知道其中的道理. [自 主 預 習探 新 知] [知識梳理] 一、靜電現(xiàn)象 1．不同材料的物體相互摩擦后能吸引輕小物體，就說物體帶了“電”，帶電的物體叫做“帶電體”，通過摩擦使物體帶電的方法被稱為“摩擦起電”． 2．自然界中只存在兩種電荷：正電荷和負電荷，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷． 3．電荷間的相互作用規(guī)律：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引． 二、摩擦起電現(xiàn)象的解釋 1．摩擦起電的實質是電子從一個物體轉移到另一個物體上，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負電． 2．電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉移到另一個物體，或從物體的一部分轉移到另一部分．在轉移的過程中，電荷的總量保持不變． 3．物體所帶電荷的多少稱為電荷量，簡稱電量，單位是庫侖，簡稱庫，用符號C表示． 三、靜電的應用和防止 1．應用 利用靜電的性質，人們已開發(fā)了許多靜電技術的應用項目．如：靜電除塵、靜電復印、靜電加速器、靜電噴涂與靜電植絨． 2．危害 常見的靜電的危害方式有：使物體粘連或纏繞、靜電點火． 3．靜電危害的防止辦法 常見到的防止靜電的辦法有：采用消除靜電裝置、增加空氣濕度、使用抗靜電材料． [基礎自測] 1．思考判斷 (1)任意兩個物體間摩擦時都能起電．(　　) (2)兩物體相互吸引，一定是帶異種電荷．(　　) (3)任何帶電的實質都是電荷的轉移．(　　) (4)摩擦起電的實質是創(chuàng)造了電荷．(　　) (5)三種起電方式中，感應起電違背了電荷守恒定律．(　　) [提示]　(1)　(2)　(3)√　(4)　(5) 2．已知元電荷數(shù)值為e＝1.610－19C，某個物體帶電量不可能是(　　) 【導學號：37032000】 A．1.610－19C　　　B．3.210－19C C．4.810－19C D．610－19C D　[任何物體的帶電量都是元電荷電量的整數(shù)倍，故D物體帶的電量不可能，故選D.] 3．對于一個已經(jīng)帶電的物體，下列說法中正確的是(　　) A．物體上一定有多余的電子 B．物體上一定缺少電子 C．物體的帶電量一定是e整數(shù)倍 D．物體的帶電量可以是任意的一個值 C　[已經(jīng)帶電的物體，可能是有多余的電子帶負電，也可能是缺少電子帶正電，故A、B項錯誤．物體的帶電量一定是元電荷e的整數(shù)倍，故C項正確，D項錯誤．] 4．一帶負電的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(　　) 【導學號：37032001】 A．小球上原有負電荷逐漸消失了 B．在此現(xiàn)象中，電荷不守恒 C．小球上負電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導走了 D．該現(xiàn)象是由于電子的轉移引起的，不遵循電荷守恒定律 C　[根據(jù)電荷守恒定律，電荷不能消滅，也不能創(chuàng)生，只會發(fā)生轉移，故A錯誤．此過程中電荷仍然守恒，電荷沒有消失，只是被潮濕的空氣導走而已，仍然遵循電荷守恒定律，故B、D錯誤．金屬小球上的負電荷減少是由于潮濕的空氣將電子導走了，故C正確．] [合 作 探 究攻 重 難] 三種起電方式與電荷守恒 1．摩擦起電 (1)用摩擦的方法使物體帶電：兩個不同種類的物體相互摩擦，其中一個物體失去電子而帶正電，另一個物體獲得電子而帶等量的負電． (2)摩擦起電的原因：不同物質組成的物體，由于原子核對核外電子的束縛能力不同，在摩擦過程中由于摩擦力做功，對核外電子的束縛能力弱的原子失去電子而帶正電，對核外電子的束縛能力強的原子獲得電子而帶負電，且兩個物體帶等量的正、負電荷． (3)摩擦起電的本質：一個物體失去電子帶正電，另一個物體得到這些電子而帶負電．即摩擦起電是由物體間電荷的轉移引起的． 2．接觸起電 (1)方法：用一個不帶電的物體去接觸另一個帶電的物體，帶電物體的凈電荷的一部分就會轉移到原來不帶電的物體上，使原來不帶電的物體帶電． (2)規(guī)律：兩個完全相同的導體球發(fā)生接觸時，同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分；兩個導體球分離后，各帶等量的同種電荷(恰好中和時，兩導體球都不帶電)． 3．感應起電 (1)方法：用帶電的物體靠近沒有帶電的物體，也能使沒有帶電的物體帶電．例如，將一個帶電的物體靠近一個原來沒有帶電的金屬導體，金屬內部的自由電子就會發(fā)生移動，從而在導體表面出現(xiàn)“感應電荷”．如果將帶電的物體靠近絕緣體，絕緣體內部的電子雖然不會自由移動，但帶電物體的作用會使絕緣體內部電子的方向發(fā)生改變，出現(xiàn)“極化”現(xiàn)象，使其帶電． (2)規(guī)律：感應起電時，原來不帶電的導體的兩端同時感應出等量的異種電荷，且靠近帶電體的一端感應出的電荷與帶電體帶的電荷是異種電荷，遠離帶電體的一端感應出的電荷與帶電體帶的電荷是同種電荷． (3)感應起電的本質：感應起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正、負電荷分開，使電荷從物體的一部分轉移到另一部分，即物體中發(fā)生電荷的轉移． 4．電荷守恒定律的理解 “起電”并不是創(chuàng)造電荷，只是電荷在不同物體或物體不同部分間的轉移．當一個物體得到電荷時，其他物體失去電荷；它所得到的電荷就是其他物體失去的電荷．任何孤立系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變．在一個系統(tǒng)的內部，電荷可以從一個物體轉移到另一個物體，但是在這個過程中系統(tǒng)的總的電荷是不改變的．這就是電荷守恒定律． 　(多選)把兩個相同的金屬小球接觸一下再分開一小段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則這兩個金屬小球原來的帶電情況可能是(　　) A．兩球原來帶有等量異種電荷 B．兩球原來帶有等量同種電荷 C．兩球原來帶有不等量異種電荷 D．兩球中原來只有一個帶電 BCD　[同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引，當兩小球相互接觸時，利用電荷守恒定律可知，電荷會重新分布，可以使原來不帶電的物體帶電，也可以使原來帶電的物體的帶電荷量發(fā)生變化，所以接觸以后會使物體的帶電情況發(fā)生多種變化．] 兩種帶電的物體(完全相同)相互接觸時，若是同種電性電荷則電荷量平分，若是異種電荷則電荷要先中和后平分. [針對訓練] 1．關于摩擦起電和電荷，下列說法正確的是(　　) A．摩擦起電的過程是使本來沒有電子和質子的物體產(chǎn)生了電子和質子的過程 B．摩擦起電的過程是使金屬導體的電子和質子分離且反向移動的過程 C．用絲綢摩擦玻璃棒，電子從玻璃棒轉移到絲綢，玻璃棒因為電子數(shù)少于質子數(shù)而帶正電 D．電解液中的正負離子個數(shù)一定相同 C　[摩擦起電實質是由于兩個物體的原子核對核外電子的約束能力不相同，因而電子可以在物體間轉移．若一個物體失去電子，其質子數(shù)比電子數(shù)多，我們說它帶正電荷．若一個物體得到電子，其質子數(shù)比電子數(shù)少，我們說它帶負電荷．使物體帶電并不是創(chuàng)造出電荷． A、摩擦起電現(xiàn)象使電子轉移，而不是產(chǎn)生，故A錯誤；B、質子處在原子核內部，在摩擦中不可能使質子發(fā)生移動；故B錯誤；C、絲綢摩擦玻璃棒摩是因為摩擦導致電子從一個物體轉移到另一個物體而形成的；兩種不同材料的絕緣體相互摩擦后，同時帶上等量異號電荷；故C正確；D、電解液中的正、負離子都可以移動，正、負離子的個數(shù)可以相同也可以不同，電解液中的電流是正、負離子同時做定向移動形成的，故D錯誤．] 常見的靜電現(xiàn)象 1．尖端放電：帶電導體尖銳部位的電荷特別密集，該部位附近的電場特別強，容易產(chǎn)生尖端放電． 高壓電氣設備的金屬元件，表面制作的很光滑，是為了避免尖端放電而造成事故和損失．避雷針則是利用尖端放電的原理來保護高大建筑物等設施的，為便于放電，避雷針必須制作成針狀(或尖頭)的． 2．避雷原理：帶電云層靠近高大建筑物時，由于受云層產(chǎn)生的電場的作用，與帶電云層所帶電荷電性相同的電荷被排斥而流入大地，建筑物上留下了與帶電云層所帶電荷電性相反的電荷．當電荷累積到足夠多時，會發(fā)生強烈的放電即雷擊現(xiàn)象． 當建筑物安裝了避雷針時，在避雷針上產(chǎn)生的感應電荷不能夠大量累積，它會通過針尖逐漸放出，比較緩慢的中和云層所帶電荷，有效避免了強烈的放電即雷擊現(xiàn)象，保護了建筑物． 3．防止靜電危害的基本方法是：盡快把靜電導走，避免越積越多(一旦電荷積累到相當多時，可產(chǎn)生上千伏以上的電壓)．如油罐車后裝一條拖在地上的鐵鏈，工廠里保持一定的濕度等，都是為了及時導走靜電荷，消除靜電的危害． 　(多選)下列措施中，屬防止靜電危害的是(　　) A．油罐車后有一條拖在地面上的鐵鏈條 B．小汽車上有一根露在外面的小天線 C．在印染廠中保持適當?shù)臐穸? D．在地毯中夾雜0.05～0.07 mm的不銹鋼絲導電纖維 ACD　[油罐車后裝一條拖在地面上的鐵鏈條，可以及時導走油罐車上產(chǎn)生(摩擦等原因)的靜電荷，避免電荷越積越多，從而產(chǎn)生高壓放電，使油罐車起火爆炸，所以A項正確．在地毯中夾雜不銹鋼絲，同樣是為了導走摩擦產(chǎn)生的靜電荷，而印染廠中保持適當濕度，是為了使靜電荷及時散失，避免干擾印染的質量，所以C、D項正確．而在小汽車外露出一根小天線，是為了接收電磁波(收音機等)，如果小天線不露在汽車外，車內處于被金屬包圍的環(huán)境中，因靜電屏蔽作用，無法收到無線電信號，因此，B項錯誤．] (1)根據(jù)靜電產(chǎn)生的特點，采用不同的方法消除靜電的危害. (2)防止靜電危害的基本方法是：盡快把靜電導走，避免過多的電荷積累. [針對訓練] 2．身穿化纖衣服的人在晚上脫衣時，會看到電火花，并伴有“叭叭”的響聲，其原因是(　　) 【導學號：37032002】 A．由于化纖衣物間的摩擦產(chǎn)生了靜電 B．人體本身帶電 C．空氣帶電，在衣物上產(chǎn)生放電現(xiàn)象 D．以上說法都不正確 A　[正常情況下，物體(包括氣體物質)都是電中性的，人體、空氣本身是不可能帶電的，故B、C錯誤． 晚上脫衣時，衣物間的摩擦產(chǎn)生靜電，積聚的大量電荷導致火花放電，故A正確．] [當 堂 達 標固 雙 基] 1．用毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近一個塑料小球時(　　) A．若塑料小球被硬橡膠棒吸引，說明塑料小球必定帶正電 B．若塑料小球被硬橡膠棒吸引，說明塑料小球必定帶負電 C．若塑料小球被硬橡膠棒排斥，說明塑料小球必定帶正電 D．若塑料小球被硬橡膠棒排斥，說明塑料小球必定帶負電 D　[用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶上負電荷，塑料小球被吸引時，小球可能不帶電(帶電體能吸引輕小物體)，也可能帶正電，但塑料小球如果被排斥，則小球必定帶電，且與橡膠棒帶同種電荷．] 2．(多選)下列說法中，正確的是(　　) A．物體不帶電荷是因為該物體中沒有正、負電荷 B．物體中有大量的正、負電荷，當它失去部分負電荷后，就會顯正電性 C．橡膠棒與毛皮摩擦過程中，創(chuàng)造出了負電荷 D．正、負電子對可以同時湮沒，轉化為光子，但是電荷守恒定律仍成立 BD　[物體內正負電荷數(shù)相等也不顯示電性，但有電荷存在，故A錯誤；由于正電荷比較多，故B正確；用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電，是摩擦過程中毛皮上的電子即負電荷轉移到了硬橡膠棒上，故C錯誤；因為電荷不會憑空消失，故D正確，故選BD.] 3．為了防止靜電的危害，應盡快把產(chǎn)生的靜電導走，下面措施中不是防止靜電危害的是(　　) 【導學號：37032003】 A．油罐車后面裝一條拖地的鐵鏈 B．電工鉗柄上套有絕緣膠套 C．飛機輪上裝搭地線 D．印刷車間中保持適當?shù)臐穸? B　[要注意區(qū)分靜電和電源，電工鉗柄上套有絕緣膠套是為了使工人與電源隔離開，并不是為了防止靜電．] 4.兩個懸掛著的通電小球，相互作用情況如圖111所示，那么A球一定(　　) 圖111 A．帶正電荷 B．帶負電荷 C．不帶電 D．帶與B球相同的電荷 D　[同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，所以A、B一定帶同種電荷，故D正確．]