2018版高中物理 第1章 靜電與靜電場 第1節(jié) 認識靜電學案 魯科版選修1-1

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1、第1節(jié)　認識靜電 學　習　目　標 知　識　脈　絡 1.了解多種形式的靜電現(xiàn)象，知道物質的電結構． 2.知道使物體帶電的方法：摩擦起電、感應起電和接觸起電．會用物質的微觀結構解釋起電現(xiàn)象．(難點) 3.理解電荷守恒定律，體會大自然的和諧與美妙. 靜 電 現(xiàn) 象　物 質 的 電 性 1．靜電現(xiàn)象 (1)不同材料的物體經過摩擦后能吸引輕小物體的現(xiàn)象稱為“電化”或“帶電”． (2)通過摩擦可以使物體帶電，而且摩擦可以產生兩種不同的電荷． 2．物質的結構 物體是由原子組成的，原子則是由帶正電的原子核以及環(huán)繞原子核運動的帶負電的電子組成的．而原子核又是由質子和中子

2、組成的．質子帶正電，中子不帶電．在一般情況下，物體內部的原子中電子的數(shù)目等于質子的數(shù)目，整個物體不帶電，呈電中性． 3．兩種電荷：自然界中存在著兩種電荷，它們分別為正電荷和負電荷．用毛皮摩擦過的橡膠棒上帶的電荷叫負電荷；用絲綢摩擦過的玻璃棒上帶的電荷叫正電荷． 4．物體帶電的三種方式：摩擦起電、感應起電、接觸起電． 1．“頓牟掇芥”記載的是摩擦生電現(xiàn)象．(√) 2．電荷間的相互作用規(guī)律是同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引．(√) 3．帶電體靠近導體，導體感應起電，拿走帶電體，導體仍然帶電．(×) 4．感應起電的實質是帶電體的電荷飛到了導體上．(×) 1．摩擦起電的原因是什

3、么？ 【提示】　電子的得失． 2．現(xiàn)僅有一帶正電的電荷A和一個完整不可拆的導體B(A、B都帶有絕緣支架)，你能否使導體B帶上正電或負電？試用學過的知識簡要分析． 【提示】　起電的方式有摩擦起電、接觸起電、感應起電，若選擇讓A、B直接接觸的方式，可使導體B帶上正電；若選擇用A去靠近B，用感應的方式讓B帶電，似乎還缺少一個導體C，其實人是一個很好的導體，在A靠近B時，用手觸摸B，拿開手后再取走A，B則帶上了負電． 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

4、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，使核外電子的束縛能力弱的原子失去電子而帶正電，使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． 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

5、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，遠離帶電體一端感應出的電荷與帶電體帶的電荷是同種電荷，即“近異遠同”． 1．關于電現(xiàn)象，下列敘述正確的是(　　) 【導學號：18152001】 A．玻璃棒無論與什么物體摩擦都帶正電，橡膠棒無論與

6、什么物體摩擦都帶負電 B．摩擦可以起電是普遍存在的現(xiàn)象，相互摩擦的任意兩個物體總是同時帶等量異種電荷 C．帶電現(xiàn)象的本質是電子的轉移，呈電中性的物體得到電子就一定顯負電性，失去電子就一定顯正電性 D．摩擦起電是通過摩擦創(chuàng)造了等量的異種電荷的過程 【解析】　使物體帶電的實質就是電荷重新分布，使原來不帶電的物體帶了電．電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從物體的一部分轉移到另一部分，或者從一個物體轉移到另一個物體，在任何轉移的過程中，電荷的總量不變． 【答案】　C 2．在感應起電中帶負電物體靠近帶絕緣底座的導體時，如圖1-1-1所示M處將(　　) 圖1-1-1 A．帶正電 B．帶

7、負電 C．不帶電 D．以上答案均有可能 【解析】　由同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引可知，導體中的負電荷被排斥到M處，所以選項B正確． 【答案】　B 3．(多選)如圖1-1-2所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是(　　) 【導學號：18152002】 圖1-1-2 A．把C移近導體A時，A、B上的金屬箔片都張開 B．把C移近導體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開 C．先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開 D．先把A、B分開，再把C移去，然后重

8、新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合 【解析】　雖然A、B起初都不帶電，但帶正電的導體C對A、B內的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動，使得A端積累了負電荷，B端積累了正電荷，其下部貼有的金屬箔片因為接觸帶電，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仍帶等量的異種感應電荷，此時即使再移走C，因A、B已經絕緣，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上的感應電荷會馬上在其相互之間的作用力下吸引中和，不再帶電，

9、所以箔片都不會張開，C錯．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上的感應電荷完全中和，箔片都不會張開，D錯． 【答案】　AB 使物體帶電的三種方式都是使電荷重新分布，電荷的總量均保持不變. 電 荷 守 恒 定 律 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)總的電荷是不改變的． 1．物體帶電的實質是電荷的轉移．(√) 2．三種起電方式中，感應起電違背了電荷守恒定律．(×) 3．各種起電現(xiàn)象都遵守電荷守恒定律(√) 在干燥的冬天，你也許有過這樣的經歷：當

10、你經過鋪有地毯的走道來到房間門口，在伸手接觸金屬門把手的一剎那，突然聽到“啪”的一聲，把你“猛擊”一下，弄得你虛驚一場(如圖1-1-3所示)，想一想這是為什么？ 圖1-1-3 【提示】　人在地毯上行走，由于腳與地毯的摩擦，時間久了人身上會帶有因摩擦而產生的大量電荷，當人手與金屬門把手接觸的瞬間放電，會發(fā)出“啪”的聲響，同時人感到有觸電的感覺． 電荷守恒定律的理解 1．定律中“總的電荷”是指電荷的代數(shù)和． 2．物體帶電的實質是電荷發(fā)生了轉移，也就是物體間電荷的重新分配． 3．“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

11、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，但是在這個過程中電荷既沒創(chuàng)生也沒有消滅，系統(tǒng)總的電荷是不改變的． 4．任何孤立系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變．這里所謂“孤立”系統(tǒng)，就是指與外界沒有進行電荷交換的系統(tǒng)，但在系統(tǒng)內可能存在多個物體，在這些物體間電荷是可以轉移的． 4．(多選)原來甲、乙、丙三個完全相同的物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，最后，得知甲物體帶正電1.6×10－15 C，丙物體帶電8×10－16 C．則對于最后乙、丙兩物體的帶電情況下列說法中正確的是(　　) 【導

12、學號：18152003】 A．乙物體一定帶有負電荷8×10－16 C B．乙物體可能帶有負電荷2.4×10－15 C C．丙物體一定帶有正電荷8×10－16 C D．丙物體一定帶有負電荷8×10－16 C 【解析】　由于甲、乙、丙原來都不帶電，即都沒有凈電荷，甲、乙摩擦導致甲失去電子而帶1.6×10－15 C的正電荷，乙物體得到電子而帶1.6×10－15 C的負電荷；乙物體與不帶電的丙物體相接觸，從而使一部分負電荷轉移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負電荷，由電荷守恒可知乙最終所帶負電荷為1.6×10－15 C－8×10－16 C＝8×10－16 C，故A、D正確． 【答案】　A

13、D 5．(多選)一帶負電的絕緣金屬小球放在潮濕的空氣中，經過一段時間后，發(fā)現(xiàn)該小球上凈電荷幾乎不存在，這說明(　　) A．小球上原有的負電荷逐漸消失了 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，仍然遵循電荷守恒定律 【解析】　絕緣小球上電荷量減少是由于電子通過空氣導電轉移到外界，只是小球上電荷量減少，但是這些電子并沒消失，故A、B錯誤，C正確．就小球和整個外界組成的系統(tǒng)而言，其電荷的總量仍保持不變，故D正確． 【答案】　CD 6．絕緣細線上端固定，下端懸掛一輕質小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的近旁有一絕緣

14、金屬球b，開始時a、b都不帶電，如圖1-1-4所示，現(xiàn)使b帶電，則(　　) 【導學號：18152004】 圖1-1-4 A．a、b之間不發(fā)生相互作用 B．b將吸引a，吸住后不放開 C．b立即把a排斥開 D．b先吸引a，接觸后又把a排斥開 【解析】　本題考查了四個知識點：(1)帶電體有吸引輕小物體的性質．(2)物體間力的作用是相互的．(3)接觸帶電．(4)同種電荷相互排斥．由(1)(2)知道b應吸引a，使b、a接觸；由(3)知a、b接觸后，原來b所帶的電荷要重新在a、b表面分布，使a、b帶了同種電荷；由(4)知b又把a排斥開，故應選D. 【答案】　D 當兩個物體相互接觸時，可以使原來不帶電的物體帶電，這種方式稱為接觸帶電.兩種帶電的物體(完全相同)相互接觸時，若是同種電荷則電荷量平分，若是異種電荷則電荷要先中和后平分. 6