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2018_2019高中物理第1章电与磁第3节认识磁场学案粤教版选修1_1

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                        第一节 有趣的静电现象

           学 习 目 标                                知 识 脉 络
  1.能识别静电现象,通过实验认识
  摩擦起电现象,知道带电体具有吸
  引轻小物体的性质,知道带电体的
  相互作用规律.
  2.知道使物体带电有三种方法:摩
  擦起电、传导起电和感应起电.能
  用物质的微观结构解释摩擦起电现
  象.(重点、难点)
  3.知道电荷守恒定律,能用电荷守
  恒定律解释摩擦起电现象.(重点)
                             [自 主 预 习·探 新 知]
                                    [知识梳理]
    一、静电的产生
    1.物体带电的三种方式
    摩擦起电、传导起电、感应起电.
    2.静电产生的过程
    (1)如图  1­1­1 所示,把一个空铝罐平放在光滑平面上.拿一个气球在头发上来回摩擦
几下,然后移到距离铝罐           3~4   cm 处.缓慢地将气球移近铝罐,可以发现摩擦过的气球能
够吸引铝罐,说明气球带了电.


                                     图 1­1­1
    (2)如图  1­1­2 所示,让带有绝缘柄的金属小球             A 先与带电体接触,然后与验电器接
触.可以发现金属箔片张开,说明金属小球                   A 带了电.
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                                     图 1­1­2
    (3)如图  1­1­3 所示,让绝缘支柱支持的不带电的金属导体                  A 和 B 彼此接触,靠近带正
电的小球    C,可以发现挂在       A 和 B 下面的两片金属箔都张开,说明              A、B 都带了电.


                                     图 1­1­3
    二、静电现象的解释
    1.物质的结构
    物质是由原子组成的,原子则由带有电荷的原子核和电子组成,原子核带正电荷,电
子带负电荷.原子所带的正电荷与负电荷相等,因此物质不显电性.
    2.电荷守恒定律
    电荷既不能被创造也不能被消灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物
体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量不变.
                                    [基础自测]
    1.思考判断
    (1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带负电.(×)
    (2)感应起电的实质是带电体的电荷飞到了导体上.(×)
    (3)带电体靠近导体,导体感应起电,拿走带电体,导体仍然带电.(×)
    (4)物体带电的实质是电荷的转移.(√)
    (5)三种起电方式中,感应起电违背了电荷守恒定律.(×)
    (6)摩擦起电的两物体带等量异种电荷.(√)
    【提示】 (1)丝绸摩擦过的玻璃棒带正电.
    (2)感应起电的实质是电子的转移.
    (3)拿走带电体,导体不带电.
    (5)感应起电不违背电荷守恒定律.
    2.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒,靠近一个塑料小球时(  )
    A.若塑料小球被硬橡胶棒吸引,说明塑料小球必定带正电
    B.若塑料小球被硬橡胶棒吸引,说明塑料小球必定带负电
    C.若塑料小球被硬橡胶棒排斥,说明塑料小球必定带正电
    D.若塑料小球被硬橡胶棒排斥,说明塑料小球必定带负电
    D [用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带上负电荷,塑料小球被吸引时,小球可能不带电(带电
体能吸引轻小物体),也可能带正电,但塑料小球如果被排斥,则小球必定带电,且与橡胶
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棒带同种电荷.]
    3.两个完全相同的金属小球            A、B 所带电荷量分别为+3Q         和-Q,将两小球接触后,
小球   A 的带电荷量为(  )      【导学号:71082000】
    A.+3Q                             B.+2Q
    C.+Q                              D.-Q
                                                    Q1+Q2   +3Q+-Q

    C [小球接触过程中电荷要先中和后平分,Q1′=Q2′=                       2  =       2     =
Q,选项   C 正确.]
                             [合 作 探 究·攻 重 难]

                           对“三种起电方式”的理解

    1.摩擦起电
    (1)两个不同的物体相互摩擦,其中一个物体失去电子而带正电,另一个物
体获得电子而带等量的负电.
    (2)不同物质组成的物体,由于原子核对核外电子的束缚能力不同,在摩擦过程中由于
摩擦力做功,对核外电子的束缚能力弱的原子失去电子而带正电,对核外电子的束缚能力
强的原子获得电子而带负电,且两个物体带等量的正、负电荷.
    (3)摩擦起电的本质:一个物体失去电子带正电,另一个物体得到这些电子而带负
电.即摩擦起电是由物体间电荷的转移引起的.
    2.传导起电
    (1)用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体,带电物体的净电荷的一部分就会转
移到原来不带电的物体上,使原来不带电的物体带电.
    (2)两个完全相同的导体球发生接触时,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和
再平分;两个导体球分离后,各带等量的同种电荷(恰好中和时,两导体球都不带电).
    (3)传导起电的本质:两个物体之间发生电荷的转移.
    3.感应起电
    (1)用带电的物体靠近没有带电的导体,也能使没有带电的导体带电.例如,将一个带
电的物体靠近一个原来没有带电的金属导体,金属导体内部的自由电子就会发生移动,从
而在导体表面出现“感应电荷”.
    (2)感应起电时,原来不带电的导体的两端同时感应出等量的异种电荷,且靠近带电体
一端感应出的电荷与带电体带的电荷是异种电荷,远离带电体一端感应出的电荷与带电体
带的电荷是同种电荷.
    (3)感应起电的本质:感应起电不是创造了电荷,而是使导体中的正、负电荷分开,使
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电荷从导体的一部分转移到另一部分,即导体中发生电荷的转移.感应起电过程只是导体
内部的电荷重新分布使导体两端显出不同电性,而实质上导体仍不带电,导体上正负电荷
的数目仍然相等.
          (多选)如图     1­1­4 所示,将带电棒移近两个不带电的导体球,两个导体球开
始时互相接触且对地绝缘,下述几种方法中能使两球都带电的是(  )


                                     图 1­1­4
    A.先把两球分开,再移走棒
    B.先移走棒,再把两球分开
    C.先将棒接触一下其中的一球,再把两球分开
    D.棒的带电量不变,两导体球不能带电
    思路点拨:①将带电棒移近甲、乙两导体球,甲、乙将带异种电荷.
    ②由感应起电和传导起电分析.
    AC [带电棒靠近两导体球时,会在甲球感应出异种电荷,乙球聚集同种电荷.此时若
先分开甲、乙,再拿走棒,甲带与带电棒电性相反的电荷,乙带与之相同的电荷;若先移
走带电棒,甲、乙两球将呈电中性,再分开甲、乙两球,两球都不带电,故选项                                  A 对,选
项  B、D 错;将带电棒与两球接触,带电棒上的电荷将转移到两球上,分开后两球带与带电
棒同种性质的电荷,故选项            C 对.]


    1静电感应中,电中性导体在两侧同时感应等量异种电荷,感应的过程,就是导体
内电荷重新分布的过程.
    2发生静电感应后,先把两球分开再移走棒,两球将带等量异种电荷.

    [针对训练]
    1.如图   1­1­5 所示,当带正电的球         C 移近不带电的枕形金属导体时,枕形导体上的电
荷移动情况是(  )          【导学号:71082001】


                                     图 1­1­5
    A.枕形金属导体上的正电荷向             B 端移动,负电荷不移动
    B.枕形金属导体上的带负电的电子向                A 端移动,正电荷不移动
    C.枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向                  B 端和  A 端移动
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    D.枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向                  A 端和  B 端移动
    B [感应起电的实质:当一个带电体靠近导体时,由于电荷之间的相互吸引或排斥,
导体中的自由电荷趋近或远离带电体,使导体上靠近带电体的一端带异种电荷,远离的一
端带同种电荷.即负电荷在物体的不同部分之间转移,但正电荷不移动.]


                             对电荷守恒定律的理解
    1.“中性”、“中和”的本质
    电中性的物体是有电荷存在的,只是代数和为零,对外不显电性;电荷的中和是指等
量正、负电荷完全抵消的过程,但正、负电荷本身依然存在,并不是正、负电荷的消失.
    2.“总量”的含义:指电荷的代数和.
    3.起电过程中电荷变化
    不论哪一种起电过程都没有创造电荷,也没有消灭电荷.本质都是电子发生了转移,
也就是说物体所带电荷的重新分配.
    4.守恒的广泛性
    电荷守恒定律同能量守恒定律一样,是自然界中最基本的规律,任何电现象都不违背
电荷守恒定律.
    5.完全相同的金属球接触带电时电荷量的分配情况
                                                             Q
    (1)用带电荷量是      Q 的金属球与不带电的金属球接触后,两小球均带2的电荷量,电性
与原带电金属球电性相同.

    (2)若两球带同种电荷,用带电荷量              Q1 与带电荷量    Q2 的金属球接触再分开,则每个小
                                               Q1+Q2

球所带的电荷量均为总电荷量的一半,即                  Q1′=Q2′=     2   ,电性与两球原来所带电荷
的电性相同.
    (3)若两球带异种电荷,接触后先中和等量的异种电荷,剩余的电荷平均分配,电性与
接触前带电荷量大的金属球的电性相同.

                                                                       -9
          有两个完全相同的带电绝缘金属球                A、B,分别带有电荷量         QA=6.4×10   C,

            -9
QB=-3.2×10    C,让两绝缘金属球接触.在接触后,A、B                 带电荷量各是多少?此过程中
电荷发生了怎样的转移,转移了多少?
    思路点拨:①A、B       电荷先中和再平均分配.
    ②根据电荷的变化分析电子的转移.
    [解析] 当两球接触时,带电荷量少的负电荷先被中和,剩余的正电荷再重新分
                                                                  QA+QB

配.由于两球相同,剩余正电荷必均分,即接触后两球带电荷量                           QA′=QB′=      2   =
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6.4 × 10-9-3.2 × 10-9
          2         C=1.6×10-9C.
    在接触过程中,电子由          B 球转移到    A 球,不仅将自身电荷中和,且继续转移,使                  B 球

                                                                   -9
带  QB′的正电荷.这样,共转移的电子电荷量为:ΔQ=QB-QB′=(-3.2×10                          -
1.6×10-9)C=-4.8×10-9C.
    [答案] 均为     1.6×10-9C 电子由     B 球转移到了     A 球,转移了-4.8×10-9C


    两个完全相同的金属球接触后,电荷将平均分配,即最后两个球一定带等量的同种电
荷.

    [针对训练]
    2.上题[例    2]中  A、B 两球固定好后,让第三个与它们相同的小球                  C 反复与   A、B  接触,
最终   A、B 两球的带电量和电性如何?
    [解析] 由于三球完全相同,反复接触后相当于三球同时接触,则三球均分中和后的
电荷量,故     A、B  均带正电,电荷量为
       QA+QB    6.4 × 10-9-3.2 × 10-9
    Q=    3   =          3          C
      16
    =15×10-9C.
                16
    [答案] 均为15×10-9C 均为正电
                             [当 堂 达 标·固 双 基]
    1.关于摩擦起电和感应起电,下列说法正确的是(  )
    A.摩擦起电是电荷的转移,感应起电是创造了电荷
    B.摩擦起电是创造了电荷,感应起电是电荷的转移
    C.不论摩擦起电还是感应起电,都是电荷的转移
    D.以上说法均不正确
    C [无论哪种方式起电,都不是创造了电荷,而是电荷的转移,所以选项                              A、B、D  错
误,选项    C 正确.]
    2.(多选)关于电现象,下列叙述正确的是(  ) 
                                                          【导学号:71082002】
    A.玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电,橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电
    B.摩擦可以起电是普遍存在的现象,相互摩擦的任意两个物体总是同时带等量异种电
荷
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    C.带电现象的本质是电子的转移,呈电中性的物体得到电子就一定显负电性,失去电
子就一定显正电性
    D.两种物质相互摩擦,容易失去电子的物体带正电
    CD [玻璃棒并不是跟任何物体摩擦都带正电,两种物质比较,看哪一种更容易失去电
子,才能决定摩擦起电的结果,A              错误.只有呈电中性的两个物体相互摩擦,才同时带等
量异种电荷,B      错误.使物体带电的实质就是电荷重新分布,使原来不带电的物体带了电,
C、D  正确.]
    3.M 和  N 是两个原来都不带电的物体,它们互相摩擦后,M                    带正电荷.下列判断正确
的是(  )
    A.在摩擦前     M 和 N 的内部没有任何电荷
    B.摩擦的过程中电子从          M 转移到   N
    C.M 在摩擦过程中创造了正电荷
    D.N 在摩擦过程中失去电子
    B [物体内部既有正电荷又有负电荷,正负电荷数量相等,物体对外不显电性,故
A 错;M、N   摩擦时电子从      M 转移到   N,故  M 带正电;在转移过程中,电荷的总量不变.正
确选项为    B.]
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