高中物理第1章静电场第1节静电现象及其微观解释学案鲁科版选修

第1节静电现象及其微观解释学习目标知识脉络1.知道物体带电的三种方式及带电本质．(重点)2．掌握感应起电的原理和步骤．(难点)3．知道正、负电荷的规定及电荷间相互作用的规律．(重点)4．知道电荷守恒定律，会分析静电现象．(重点)5．了解静电的应用与防护.静电的产生[先填空]1．三种起电方式：摩擦起电、接触带电和感应起电．2．静电感应：导体因受附近带电体的影响而带电的现象叫做静电感应．利用静电感应使导体带电，叫做感应起电．[再判断]1．电荷间的相互作用规律是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．(√)2．一导体靠近带正电的物体，其靠近端带负电．(√)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．(×)[后思考]用丝绸摩擦过的玻璃棒为什么带正电？用毛皮摩擦过的橡胶棒为什么带负电？【提示】用丝绸摩擦过的玻璃棒失去电子，则带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒得到电子而带负电．[合作探讨]如图1­1­1所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触．起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的．图1­1­1探讨：(1)把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么变化？(2)这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片又有什么变化？(3)再让A和B接触，又会看到什么现象？(4)再把带正电物体C和A接触，金属箔片又有什么变化？【提示】(1)C移近导体A，两侧金属箔片都张开；(2)金属箔片仍张开，但张角变小；(3)A、B接触，金属箔片都闭合；(4)两侧金属箔片都张开．[核心点击]三种起电方式的比较摩擦起电接触起电感应起电产生条件两种不同物质构成的绝缘体摩擦导体与带电体接触带电体靠近导体实验毛皮摩擦橡胶棒带电体接触验电器带电体靠近验电器现象两物体带上等量异种电荷导体带上与带电体相同电性的电荷导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”起电原因不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子的得失电荷之间的相互作用导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)带电体起电实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移1．(多选)关于摩擦起电现象，下列说法正确的是()A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷C．摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而带正电荷【解析】摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同，因而电子可以在物体间转移．若一个物体失去电子，其质子数比电子数多，我们说它带正电荷．若一个物体得到电子，其质子数比电子数少，我们说它带负电荷．分析四个选项可知B、D正确．【答案】BD2．把一个带正电的金属球A跟不带电的同样的金属球B相碰，两球都带等量的正电荷，这是因为()【导学号：34022000】A．A球的正电荷移到B球上B．B球的负电荷移到A球上C．A球的负电荷移到B球上D．B球的正电荷移到A球上【解析】金属球中能够自由移动的电荷是自由电子，则B球上的自由电子受A球上所带正电荷的吸引而转移到A球上，B球因缺少电子就带上了正电荷．【答案】B3．(多选)如图1­1­2所示，A、B为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是()图1­1­2A．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，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开D．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【解析】C移近A时，带正电的小球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，使得A端积累了负电荷，B端积累了正电荷，其下部贴有的金属箔片也分别带上了与A、B同种性质的电荷．由于同种电荷间的斥力，所以金属箔片都张开，A正确；C靠近后保持不动，把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍带等量的异种感应电荷，此时即使再移走C，因A、B已经分开且绝缘，所带电荷量也不会变，金属箔片仍张开，B正确；先移走C，A、B上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下中和，再把A、B分开，A、B也不再带电，所以箔片都不会张开，C错；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，箔片都不会张开，D错．【答案】AB感应起电的判断方法(1)只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中的电子不能自由移动，所以导体能够发生感应起电，而绝缘体不能．(2)凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端，带异种电荷，地球就成为远端，带同种电荷．原子结构与电荷守恒[先填空]1．原子结构如图1­1­3所示图1­1­3原子原子核中子：呈电中性质子：带正电电子：绕核旋转2．电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在任何转移的过程中，电荷的总量不变．3．物体带电的实质：电子发生转移，电子数与质子数不变．[再判断]1．摩擦起电就是通过摩擦创造了电荷．(×)2．近代物理实验发现，在一定条件下，带电粒子可以产生和湮灭，故在一定条件下，电荷守恒定律不成立．(×)3．带负电的绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间，该小球的负电几乎为零，可见小球上的负电荷逐渐消失了．(×)[后思考]教师用书独具如图1­1­4所示的现象为感应起电过程，为什么一定要先使导体球瞬时接地再移走施感电荷，而不是先移走施感电荷再接地？甲乙丙丁图1­1­4【提示】导体球瞬时接地时，导走负电荷，小球最终带正电；若先移走施感电荷，球上感应出来的正、负电荷相互吸引而中和，小球最终不带电．[合作探讨]甲、乙两同学各拿一带电小球做实验时不小心两小球接触了一下，结果两小球都没电了！探讨1：电荷到哪里去了呢？是否违背了电荷守恒定律？【提示】两球上的异种电荷中和了，即正、负电荷代数和为0，对外不显电性；没有违背电荷守恒定律．探讨2：两带电导体接触后，电荷量一定相同吗？【提示】不一定．[核心点击]1．“中性”与“中和”的理解(1)中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性．(2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程．2．元电荷(1)最小的电荷量叫做“元电荷”，用e表示，则e＝1.60×10－19C.(2)对元电荷的理解：①元电荷是最小的带电单位．②元电荷没有正负之分．③所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍．这就是说，电荷量是不能连续变化的物理量．④质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等，但不能说它们是元电荷．4．M和N是两个都不带电的物体．它们互相摩擦后，M带正电荷1.60×10－16C，下列判断正确的有()【导学号：34022001】A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B．摩擦过程中电子从N转移到MC．N在摩擦后一定带负电荷1.60×10－16CD．N在摩擦过程中失去1.60×10－16C个电子【解析】M和N相互摩擦，M带正电是因为M对核外电子的束缚能力小而失去核外电子的结果；由于电荷守恒，故N一定带等量负电荷，选项C正确．【答案】C5．两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？【解析】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为QA′＝QB′＝QA＋QB2＝6.4×10－9＋－3.2×10－92C＝1.6×10－9C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，这样，共转移的电子电荷量为ΔQ＝|QB|＋QB′＝3.2×10－9C＋1.6×10－9C＝4.8×10－9C，则转移的电子数n＝ΔQe＝4.8×10－91.6×10－19＝3.0×1010(个)．【答案】电子由B转移到A共转移3.0×1010个完全相同的导体球接触带电时电荷量分配原则形状、大小都相同的导体接触时会将电荷量平分．(1)用带电量为Q的金属球与不带电的金属球接触，每个小球带电量均为Q/2，且所带电荷的性质相同；(2)用带电量为Q1的金属球与带电量为Q2的金属球接触，若两球带同种电荷，则每个小球所带电量为总电荷量的一半．若两球带异种电荷，则先中和相同量的异号电荷，然后平分剩余电荷．静电的应用与防护[先填空]1．静电的应用：静电复印、静电喷雾和静电除尘等．2．静电的防护：尽快把静电导走，如：印刷厂里空气保持适当的湿度，油罐车车尾装有一条拖在地上的铁链，传动带上镀银等．[再判断]1．飞机轮子上有搭地线是静电的应用．(×)2．静电植绒是静电的应用．(√)[后思考]静电应用的原理是什么？【提示】同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，利用静电力控制带电粒子的运动或分布．6．下列选项中属于静电的应用的是()【导学号：34022002】A．印刷厂里空气保持适当的湿度B．室内栽花种草C．静电喷雾用于汽车外壳的喷漆D．地毯里夹杂着很细的金属丝【解析】选项A、B、D中是将产生的静电及时导走，防止静电的危害，选项C是利用静电完成了喷漆作业．【答案】C7．在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生护士要穿由导电材料制成的鞋子和棉布外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做是为了()A．消除静电B．除菌消毒C．应用静电D．防止漏电【解析】一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地是为了防止静电的积累，良好接地会使静电及时导走，避免静电的危害．选项A正确，其他选项均错．【答案】A防止静电的途径(1)避免产生静电．如在可能情况下选用不容易产生静电的材料．(2)避免静电的积累．产生的静电要设法导走，如增加空气湿度、接地等．