1 1电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律知识自学自我检测一、电荷阅读教材第2页第一至第四自然段和“电荷”部分,知道电荷间有相互作用力,初步从物质的微观结构理解物体带电的本质。1.种类:自然界中的电荷只有两种,用丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒上的电荷叫正电荷;用毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒上的电荷叫负电荷。2.作用:同号电荷相互排斥,异号电荷相互吸引。3.物体的带电本质:构成物质的原子本身就包括了带电粒子:带正电的质子和不带电的中子构成原子核,核外有带负电的电子;原子核的正电荷数量和电子的负电荷数量一样多,所以整个原子对外界较远位置表现为电中性。知识自学自我检测二、电荷守恒定律阅读教材第4页“电荷守恒定律”部分,知道电荷不能被创造,初步理解电荷守恒定律,知道什么是电荷量,初步理解元电荷的概念。1.电荷守恒定律的内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它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,在转移过程中,电荷的总量保持不变。2.电荷守恒定律的另一表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。三、元电荷1.电荷量:电荷的多少,国际单位是库仑。2.元电荷:最小的电荷量,数值:e=1.6010-19C,最早是由美国物理学家密立根测得。3.带电体的电荷量规律:等于e,或者是e的整数倍。4.电子的比荷:电子的电荷量e与其质量me之比。知识自学自我检测四、验电器阅读教材第3页“做一做”部分,能识别验电器和静电计,知道它们的结构,了解其工作原理。1.类别:下图中甲是验电器,乙是静电计。2.工作原理:用带电的物体接触上图中两器材上端后,甲中两箔片张开(乙中指针张开一定角度)的原因是甲中两箔片带同种电荷相互排斥;乙中指针和金属杆带同种电荷相互排斥。知识自学自我检测1.正误判断。(1)玻璃棒和丝绸摩擦后玻璃棒带正电说明丝绸上的正电荷移动到玻璃棒上。()解析:原子核是稳定的,正电荷并不移动,移动的是核外电子,玻璃棒和丝绸摩擦时,电子会由玻璃棒移动到丝绸上,所以玻璃棒多余了正电荷,即带了正电。答案:(2)两物体相互摩擦会使物体带电的原因是两物体的原子核对核外电子束缚的能力不同导致的。()解析:由于原子核对核外电子的束缚程度不同,离核较远的电子受到的束缚较弱,容易受到外界的作用而脱离原子,从而产生摩擦带电现象。答案:知识自学自我检测(3)甲物体带有+1C电荷,乙物体带有-3C电荷,甲的电荷量大于乙的电荷量。()解析:正负号表示电荷的正负,比较电荷多少时只能看带电荷的数量,与正负无关。答案:(4)元电荷就是电子。()解析:最小的电荷量叫做元电荷,电荷量为1.6010-19C;电子带负电,电荷量与元电荷相同,但它是微观粒子。答案:(5)质子和电子的比荷相同。()解析:质子和电子的电荷量相同,但质子的质量远大于电子的质量,所以电子的比荷大于质子的比荷。答案:知识自学自我检测2.下列对物体带电现象的叙述正确的是()A.不带电的物体一定没有电荷B.带电物体一定具有多余的电子C.一根带电的导体棒放在潮湿的房间,过了一段时间后,发现导体棒不带电了,这个过程中电荷不守恒D.摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体解析:不带电的物体内部含有等量的正电荷和负电荷,对外显示不带电,A错误。带电物体可能有多余的正电荷,也可能有多余的负电荷,B错误。一根带电的导体棒放在潮湿的房间,过了一段时间后,发现导体棒不带电了,是因为电荷被中和了,这个过程中电荷仍然守恒,C错误。摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体,D正确。答案:D探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析三种起电方式的比较与各自遵循的规律三种起电方式的比较与各自遵循的规律图甲是古老的摩擦起电机,图乙是感应起电机。结合图片,思考:(1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷?(2)感应起电能发生在绝缘体上吗?原因是什么?要点提示:(1)两个绝缘体摩擦时,其中一个物体失去电子,另一个物体得到电子,分别带上了正、负电荷;(2)感应起电不会发生在绝缘体上,因为绝缘体中的电子不能自由移动。当堂检测探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析当堂检测三种起电方式的比较 探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析带电方式有三种,摩擦、接触与感应,三种方式的共同点都是电子在转移。当堂检测探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析【例题1】(多选)如图所示,A、B为相互接触的用绝缘柱支撑的金属导体,在它们的下部贴有金属箔片,起初它们不带电。C是带正电的小球,下列说法正确的是()A.把C移近导体A时,A、B上的金属箔片都张开B.把C移近导体A后,先把A、B分开,然后移去导体C,A、B上的金属箔片仍张开C.把C靠近A稳定后,先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍张开D.把C靠近A稳定后,先把A、B分开,再把C移走,然后重新让A、B接触,A上的金属箔片张开,而B上的金属箔片闭合当堂检测探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析【思考问题】(1)C移近导体A时,原来呈电中性的A、B上的电荷如何移动?为什么?答案:由于C上正电荷的吸引作用,使B上的负电荷向A移动。(2)把C移近导体A后,先把A、B分开,然后移去导体C,A、B各带什么电荷?两个物体的电荷量有什么关系?答案:A带负电,B带正电,电荷量相等。当堂检测探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析解析:虽然A、B起初都不带电,但带正电的导体C对A、B内的电荷有力的作用,使A、B中的自由电子向左移动,使A端积累了负电荷,B端积累了正电荷,其下部贴的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷。由于同种电荷间的斥力,所以金属箔片都张开,选项A正确;C在A、B附近时,先把A、B分开,则A、B分别带上了等量的异种电荷,移去C后,A、B上的电性和电荷量不变化,两金属箔片张开,选项B正确;如果先移走C,A、B上的感应电荷会在其相互之间的作用下吸引中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开,选项C错误;先把A、B分开,再移走C,A、B仍然带电,但重新让A、B接触后,A、B上的感应电荷完全中和,金属箔片都不会张开,选项D错误。答案:AB当堂检测探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析感应起电的分析方法(1)静电感应中,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)注意静电感应现象中要放上带电体后再将两物体分开,两物体带等量异种电荷,若先将物体分开再移入带电体,两物体均不会带电。当堂检测探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析电荷守恒定律的理解及其应用电荷守恒定律的理解及其应用小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示,小明使验电器带了负电荷,经过一段时间后,他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。关于此问题,他跟学习小组讨论后形成了下列观点,你认为哪些是正确的?小球上原有的负电荷逐渐消失了。在此现象中,电荷不守恒。小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了。该现象是由于电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律。当堂检测探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析要点提示:带负电的验电器在潮湿的空气中,经过一段时间后,小球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了,但电荷在转移的过程中仍然守恒,故正确。当堂检测探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析1.物体带电的实质使物体带电不是创造了电荷,使物体不带电也不是消灭了电荷。实质均是电荷发生了转移,也就是物体间电荷的重新分配。2.守恒的广泛性(1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样,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。(2)电荷守恒定律另一表述是:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。电荷不会产生也不会消灭,只能转移。当堂检测探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析【例题2】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=6.410-9C,QB=-3.210-9C。问:(1)让两绝缘金属球接触后,A、B所带电荷量各是多少?此过程中电荷发生了怎样的转移,转移了多少?(2)A、B两球接触前固定好,让第三个与它们相同的不带电小球C反复与A、B接触,最终A、B两球的电荷量和电性如何?【思考问题】(1)两小球所带的总电荷量为多少?答案:两小球所带电荷量的代数和为3.210-9C。(2)C小球与A、B小球反复接触,最后三个小球的带电荷量多少有什么特点?答案:三个小球的带电荷量相等。当堂检测探究一探究二问题探究名师精讲典例剖析解析:(1)两小球接触时,电荷量少的负电荷先被中和,剩余的正电荷再重新分配,即接触后两小球的电荷量在接触过程中,电子由B球转移到A球,自身的“净”电荷全部中和后,继续转移,直至其带QB的正电荷,这样,共转移的电子电荷量为Q=QB-QB=1.610-9C-(-3.210-9C)=4.810-9C。(2)由于三球完全相同,反复接触后三球最终电荷量相同,均分中和后的电荷量,故A、B均带正电,电荷量为答案:(1)均为1.610-9C电子由B球转移到了A球,转移的电荷量为-4.810-9C(2)均为10-9C均为正电当堂检测探究一探究二当堂检测问题探究名师精讲典例剖析感应起电的分析方法(1)静电感应中,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)注意静电感应现象中要放上带电体后再将两物体分开,两物体带等量异种电荷,若先将物体分开再移入带电体,两物体均不会带电。当堂检测探究一探究二1231.冬天人穿毛衣时很容易产生静电,这种产生静电的方式属于()A.感应起电B.接触起电C.摩擦起电D.毛衣本身就带电解析:感应起电的实质是在其他带电体的影响下电荷从物体的一部分转移到另一部分;摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体。毛衣本身不带电,但在与皮肤摩擦时很容易产生静电,这种产生静电的方式属于摩擦起电,选项C正确。答案:C探究一探究二123当堂检测2.带电体所带的电荷量不可能是()A.4.010-18CB.6.410-19CC.1.610-10CD.2.010-19C解析:任何带电体带的电荷量都等于元电荷的整数倍,即q=ne,n=1,2,3。e=1.610-19C;由于2.010-19C不是1.610-19C的整数倍,所以D是不可能的。答案:D探究一探究二123当堂检测3.使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的金属箔片张开,如图所示表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是()探究一探究二123当堂检测解析:把带电金属球移近不带电的验电器,若金属球带正电荷,则将导体上的自由电子吸引上来,这样验电器的上部将带负电荷,箔片带正电荷;若金属球带负电荷,则将导体上的自由电子排斥到最远端,这样验电器的上部将带正电荷,箔片带负电荷。故选项B正确。答案:B