重慶市高中物理 《電荷及其守恒定律》課件 新教版選修3-1

1、新課標(biāo)高中物理選修3－1,第一章 靜電場,本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道自然界只有兩種電荷.,2.知道事實(shí)表明電荷守恒.(1)知道使物體帶電就是使物體中的正負(fù)電荷分離.(1)知道一個(gè)電子或質(zhì)子的電荷量e叫做元電荷.,3.掌握真空中的庫侖定律.(1)知道點(diǎn)電荷的概念.(2)知道庫侖定律的文字表述.(3)會(huì)用庫侖定律求解和判斷點(diǎn)電荷間靜電力的大小和方向.,初中的知識(shí),1.初中學(xué)過自然界中有幾種電荷,它們間的相互作用如何?電荷的多少用

2、什么表示?,1.自然界只存在兩種電荷,同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引.電荷的多少用電荷量來表示.,2.一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)是否存在電荷?如何使物體帶電?,2. 不帶電的物體內(nèi)存在電荷,且存在等量正、負(fù)電荷,在物體內(nèi)中和,對(duì)外不顯電性. 用摩擦的方法可以使物體帶電,用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負(fù)電.,3.摩擦起電的實(shí)質(zhì)是什么？,3.摩擦起電的實(shí)質(zhì)是:一個(gè)物體失去一些電子而帶正電,另一個(gè)物

3、體得到這些電子而帶負(fù)電.,演示,演示,一、電荷,自然界中有兩種電荷（富蘭克林命名）（1）正電荷： 絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 （2）負(fù)電荷： 毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷,同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。,原子的構(gòu)成,原子（中性）,原子核,核外電子,質(zhì)子,中子,,,,,（正電）,（不帶電）,原子核為什么穩(wěn)定？,質(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用,,核力,核外電子,離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受到外界的作用而脫離原子,1、摩擦起電

4、,演示,微觀解釋：電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上。得到電子：帶負(fù)電失去電子：帶正電,使物體帶電的方法,金屬導(dǎo)電機(jī)理：,每個(gè)正離子都在自己的平衡位置附近振動(dòng)而不移動(dòng)。,2、感應(yīng)起電,演示,（1）靜電感應(yīng)：把電荷移近不帶電的導(dǎo) 體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應(yīng)．,（2）感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電．,規(guī)律： 近端感應(yīng)異種電荷， 遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷,使物體帶電的方法,（3）靜電感應(yīng)微

5、觀解釋：把帶正電的球移近金屬導(dǎo)體A和B時(shí)，導(dǎo)體上的自由電子被吸引過來，因此導(dǎo)體A和B帶上了等量的異種電荷．感應(yīng)起電沒有創(chuàng)造電荷，而是使物體中的正負(fù)電荷分開，將電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分．,3、接觸帶電,微觀解釋：電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,使物體帶電的方法,,4驗(yàn)電器1.swf,是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接觸時(shí)，金屬箔片才開始張開？解釋下面將要看到的現(xiàn)象。,5驗(yàn)電器2.swf,當(dāng)帶電導(dǎo)體棒靠近驗(yàn)電器上端的金屬球時(shí)，由

6、于靜電感應(yīng)，金屬球帶與導(dǎo)體棒相反的電荷，金屬箔帶與導(dǎo)體棒相同的電荷,1、起電的本質(zhì) 無論是哪種起電方式,其本質(zhì)都是將正、負(fù)電荷分開,使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷.,二、電荷守恒定律：,2、電荷守恒定律 （物理學(xué)的基本定律之一 ） 表述一： 電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變. 表述二：

7、 一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變。,三、元電荷,1、電荷量：電荷的多少，簡稱電量。單位:庫侖 C,元電荷的數(shù)值最早是由美國科學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)測得到的． 比較電荷帶電的多少，要比較的是其電荷量的絕對(duì)值，絕對(duì)值大的帶電多．盡管電荷量有正負(fù)值（正號(hào)一般省略），要知道這里的“＋”、“－”號(hào)不表示電荷量的大小，只代表電荷的性質(zhì)（種類）．一般，正電荷的電量用正值表示，負(fù)電荷的電量用負(fù)值表示．,三庫侖定律

8、,例題,例1. 把兩個(gè)完全相同的小球接觸后分開,兩球相互排斥,則兩球原來的帶電情況可能是( ),A,B,C,D,原來的其中一個(gè)帶電,兩個(gè)小球原來分別帶等量異種電荷,兩個(gè)小球原來分別帶同種電荷,兩個(gè)小球原來分別帶不等量異種電荷,ACD,例2.關(guān)于點(diǎn)電荷的概念,下列說法正確的是( ),A,B,C,D,對(duì)于任何帶電球體,總可把它看作電荷全部集中在球心的點(diǎn)電荷,只有體積很小的帶電體才能看作點(diǎn)電荷,體

9、積很大的帶電體一定不能看作點(diǎn)電荷,當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對(duì)它們之間相互作用力的影響可忽略時(shí),這兩個(gè)帶電體可看作點(diǎn)電荷,C,例題,例3. 試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力.已知電子的質(zhì)量m1=9.1×10-31kg,質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.67×10-27kg,電子和質(zhì)子的電荷量都是1.60×10-19C.,解：電子和質(zhì)子的靜電引力F1和萬有引力F2分別是,F1=k,,Q1Q2,r2,F2=G,,m1m2,r

10、2,∴,F1,,F2,=,kQ1Q2,,Gm1m2,=,9.0×109×1.60×10-19×1.60×10-19,,6.67×10-11×9.1×10-31×1.67×10-27,=,2.3×1039,從例題可以看出：電子和質(zhì)子的靜電力F1是它們間萬有引力F2的2.3×1039倍.正因如此,以后在研究帶電微粒間相互作

11、用時(shí),經(jīng)常忽略萬有引力.,庫侖定律和萬有引力定律都遵從二次平方反比規(guī)律,人們至今還不能說明它們的這種相似性,物理學(xué)家還在繼續(xù)研究.希望同學(xué)們能學(xué)有所成,以后在這方面的研究有所突破.,例題,例4. 真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷，其中q1=5×10-3C,q2=－5×10-2C,它們相距15cm,現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷,各自放在何處才能使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài).,分析：兩大夾小，兩同夾異，則第3個(gè)應(yīng)該帶負(fù)電q并且放在q1、q2連線

12、上的q1外側(cè)與q1距離r。q1平衡:kqq1/r2=kq1q2/l2q2平衡:kqq2/(r+l)2=kq1q2/l2兩式聯(lián)解r和q,下一例題,三帶電小球只在庫侖力作用下都平衡的條件,1.定性分析,A,A（或C）平衡：B、C一吸一斥（能夠性質(zhì)中間與兩端不同性質(zhì)）B平衡：A、C同吸或同斥（兩端同性質(zhì)）,①兩同夾異,A（或C）合力為零：B近則B電荷小，C遠(yuǎn)則C電荷多（電荷中間小兩端大）,②兩大夾小,2.定量分析,A平衡:KQAQB

13、/r12=KQAQC/(r1+r2)2=KQBQC/r22 C平衡消K后開方再倒數(shù)有：r1/（QAQB） 1/2 =（r1+r2）/（QAQC ）1/2 =r2/（QBQC ）1/2用比例式性質(zhì)得：（r1+r2）/（QAQC ）1/2= （r1+r2）/ （（QAQB） 1/2 +（QBQC ）1/2）所以： （QAQC ）1/2=（QAQB） 1/2 +（QBQC ）1/2,電荷滿足（QAQC ）1/2=（Q

14、AQB） 1/2 +（QBQC ）1/2,例題,1、使一個(gè)物體帶電的方式有三種，它們是 、 和 ，在這三種方式中，電荷既沒有被創(chuàng)造，也沒有被消滅，只是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分移到另一部分，而且電荷的總量不變，這個(gè)結(jié)論也被稱之為 定律。2、將不帶電的導(dǎo)體A和帶有負(fù)電荷的導(dǎo)體B接觸后，在導(dǎo)體A中的質(zhì)子數(shù) （ ）　　A．增加 B

15、．減少 C．不變 D．先增加后減少3、在原子物理中，常用元電荷作為電量的單位，元電荷的電量為____________ ；一個(gè)電子的電量為______ ______ ，一個(gè)質(zhì)子的電量為____________ ；任何帶電粒子，所帶電量或者等于電子或質(zhì)子的電量，或者是它們電量的______．最早測出元電荷的數(shù)值的是美國物理學(xué)家 ，這位科學(xué)家還測出了電子電量和質(zhì)量的比值，叫做電子的

16、 。4、把兩個(gè)完全相同的金屬球A和B接觸一下，再分開一段距離，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(gè)帶電，另一個(gè)不帶電,課堂練習(xí),C,BCD,摩擦起電,感應(yīng)起電,接觸帶電,電荷守恒定律,1.6×10－19 C,－1.6×10－19 C,1.6×

17、;10－19 C,整數(shù)倍,密立根,比荷,,【例一】掛在絕緣細(xì)線下的兩輕質(zhì)通草球，由于電 荷的相互作用靠近或遠(yuǎn)離，如圖所示，則：（ ） 　 　　　　　　　　　　　　　 A 甲圖中兩球一定帶異種電荷； B　甲圖中至少有一個(gè)帶電； C　乙圖中兩球一定帶同種電荷； D　乙圖中兩球可能只有一個(gè)帶電。,【例二】把兩個(gè)完全相同的金屬球A和B接觸一 下，再分

18、開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相 互排斥則A、B兩球原來的帶電情況可能是 （　?。?A．帶有等量異種電荷 B．帶有不等量異種電荷 C．帶有等量同種電荷 D．一

19、個(gè)帶電，另一個(gè)不帶電,【例三】如圖所示,原來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（?。?A 只有M端驗(yàn)電箔張開 B 只有N端驗(yàn)電箔張開 C 兩端的驗(yàn)電箔都張開 D 兩端的驗(yàn)電箔都不張開,【例四】有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球 A、B，分別帶有電量QA= -6.4×10-9C QB=-

20、3.2×10-9C，讓兩絕緣金屬小球接 觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移 了多少？,【例五】有三個(gè)完全一樣的絕緣金屬球,A球帶的電 量為q，B、C均不帶電,現(xiàn)要使B球帶的電 量為3q/8, 應(yīng)該怎么辦?,【例六】有A、B、C三個(gè)用絕緣柱支持的 相同導(dǎo)體球, A帶正電, B和C不帶電,討論用 什么辦法能使:（1）

21、B、C都帶正電；（2）B、C帶等量的異種電荷。,1、科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時(shí)，為了方便，常常用元電荷作為電量的單位，關(guān)于元電荷，下列論述正確的是：　A、把質(zhì)子或電子叫元電荷．　B、1.60×10-19C的電量叫元電荷．　C、電子帶有最小的負(fù)電荷，其電量 的絕對(duì)值叫元電荷．　D、質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電量 的絕對(duì)值叫元電荷．,B、C、D．,課堂訓(xùn)練,2、有A、B

22、、C三個(gè)塑料小球，A和B，B和C，C和A間都是相互吸引的，如果A帶正電，則 ：　A．B、C球均帶負(fù)電　B．B球帶負(fù)電，C球帶正電　C．B、C球中必有一個(gè)帶負(fù)電，而另 一個(gè)不帶電　D．B、C球都不帶電,C,課堂訓(xùn)練,3、如圖所示,A、B是被絕緣支架分別架起的金屬球,并相隔一定距離,其中A帶正電,B不帶電,則以下說法中正確的是:,A.導(dǎo)體B左端出現(xiàn)負(fù)電荷,右端出現(xiàn)正電荷,并且電荷量大小相等;B.若A不動(dòng),將B沿圖

23、中aa`分開,則兩邊的電荷量 大小可能不等,與如何分有關(guān);C.若A向B逐漸靠近,在B左端和右端的電荷量大 小始終相等并且連續(xù)變化;D.若A、B接觸一下,A、B金屬體所帶總電荷量 保持不變.,AD,課堂訓(xùn)練,4、如圖所示，導(dǎo)體棒AB靠近帶正電的導(dǎo)體Q放置．用手接觸B端，移去手指再移去Q，AB帶何種電荷 __________ ．若手的接觸點(diǎn)改在A端，情況又如何___________ 。,負(fù)電荷,負(fù)電荷,5、有A、B、C三個(gè)塑

24、料小球，A和B，B和C，C和A間都是相互吸引的，如果A帶正電，則 （ ）　A． B、C球均帶負(fù)電 B． B球帶負(fù)電，C球帶正電　C． B、C球中必有一個(gè)帶負(fù)電，而另一個(gè)不帶電 D． B、C球都不帶電6、用一根跟毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近不帶電驗(yàn)電器的金屬小球a（圖1），然后用手指瞬間接觸一下金屬桿c后拿開橡膠棒，這時(shí)驗(yàn)電器小球A和金箔b的帶電情況是 （

25、 ）　　A．a(chǎn)帶正電，b帶負(fù)電　　B．a(chǎn)帶負(fù)電，b帶正電　　C．a(chǎn)、b均帶正電　　D．a(chǎn)、b均帶負(fù)電　　E．a(chǎn)、b均不帶電,課堂練習(xí),C,C,7、圖7中A、B是兩個(gè)不帶電的相同的絕緣金屬球，它們靠近帶正電荷的金球C．在下列情況中，判斷A、B兩球的帶電情況：（1）A、B接觸后分開，再移去C， 則A________，B______；（2）A、B接觸，先移去C后，再把AB分開， 則A_______，B__

26、_____．（3）A、B接觸，用手指瞬間接觸B后再移去C， 則A________， B_______；8、某人做靜電感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，有下列步驟及結(jié)論：①把不帶電的絕緣導(dǎo)體球甲移近帶負(fù)電的絕緣導(dǎo)體球乙，但甲、乙兩球不接觸。②用手指摸甲球。③手指移開。④移開乙球。⑤甲球帶正電。⑥甲球不帶電。下列操作過程和所得結(jié)論正確的有（ ） A.①→②→③→④→⑥ B.①→②→④→③→⑥ C.①→②→③→

27、④→⑤ D.①→②→④→③→⑤,課堂練習(xí),正電,負(fù)電,不帶電,不帶電,負(fù)電,負(fù)電,BC,小 結(jié),1、自然界存在兩種電荷（1）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 （2）負(fù)電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷2、使物體帶電的方式 (1)摩擦起電：電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體(2)接觸起電：電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體(3)感應(yīng)起電：電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 規(guī)律：近異遠(yuǎn)同 3