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第一章静电场第1节电荷及其守恒定律学习目标1．知道自然界中存在两种电荷且电荷间存在相互作用．2．了解使物体带电的三种方法，理解物体带电的本质．3．理解电荷守恒定律，会运用电荷守恒定律解释生活中的静电现象．4．掌握电荷量、元电荷的概念．填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识·填一填|一、电荷及起电方式1．两种电荷(1)电荷的分类①正电荷：和用丝绸摩擦过的1所带的电荷性质一样的电荷．②负电荷：和用毛皮摩擦过的2所带的电荷性质一样的电荷．(2)电荷的性质：同号电荷相互3，异号电荷相互4；且带电体有5的性质．玻璃棒橡胶棒排斥吸引吸引轻小物体2．摩擦起电两个物体相互摩擦时，6从一个物体转移到另一个物体，原来呈电中性的物体由于7电子而带负电，8电子的物体则带正电．电子得到失去3．感应起电(1)自由电子：金属中离原子核9的能脱离原子核的束缚而在金属中10的电子．(2)静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于11，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带12电荷，远离带电体的一端带13电荷的现象．(3)感应起电：利用14使金属导体带电的过程．较远自由活动电荷间相互吸引或排斥异号同号静电感应二、电荷守恒定律和元电荷1．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会15，也不会16，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17．(2)电荷守恒定律的表述：一个与外界没有18的系统，电荷的代数和19．创生消灭保持不变电荷交换保持不变2．元电荷(1)电荷量：电荷的20．在国际单位制中，单位是21，符号是22.(2)元电荷：最小的电荷量，即23或24所带的电荷量，用e表示，e＝25．最早由美国物理学家26测得．(3)电子的比荷：电子的电荷量e与27之比．多少库仑C电子质子1.60×10－19C密立根电子的质量me|基础小题·做一做|1．正误判断(1)两个正电荷之间的作用力为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力．()(2)摩擦起电是创造电荷的过程．()(3)玻璃棒和其他物体摩擦后不一定带正电．()(4)当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷．()(5)电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律．()(6)元电荷就是最小的电荷．()×××√√√2．保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务．盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患．小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关于电量的关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能的是()A．6.2×10－19CB．6.4×10－19CC．6.6×10－19CD．6.8×10－19C解析：选B任何带电体的电量都是元电荷1.6×10－19C的整数倍，B对．3．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！电荷到哪里去了呢？是否违背了电荷守恒定律？提示：(1)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．(2)没有违背电荷守恒定律．|核心知识·记一记|1．自然界中有两种电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．2．使物体带电的方式有三种：摩擦起电、感应起电、接触起电，这三种起电方式本质都是电子的转移，起电的过程遵循电荷守恒定律．3．用橡胶棒与毛皮摩擦，毛皮带正电，用丝绸与玻璃棒摩擦，玻璃棒带正电，可以记为：“毛玻璃带正电”．4．电子或质子所带的电荷量是最小的电荷量，这个电荷量叫元电荷，用e表示，e＝1.60×10－19C.析要点、研典例、重应用课堂互动探究★要点一三种起电方式|要点归纳|1．三种起电方式的对比方式内容摩擦起电感应起电接触起电产生及条件两种不同绝缘体摩擦时不带电导体靠近带电体时导体与带电体接触时现象两物体带上等量异种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”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)自由电荷在带电体与导体之间发生转移实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移2.验电器的结构和工作原理(1)当带电的物体与验电器的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开．物体带电越多，电荷转移的越多，两金属箔片的斥力越大，张开的角度也越大．(2)当带电体靠近但不接触验电器的金属球时，金属箔片也可张开．因为带电体会使近端金属球上感应出异种电荷，而远端箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，在斥力作用下箔片张开．|例题展示|【例1】(多选)如图所示，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()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，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已经绝缘，所带电荷量也不会变，金属箔片仍张开，B正确；若先移走C，再把A、B分开，则在移走C后，A、B上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下吸引中和，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[易错警示]分析感应起电问题时的三点提醒(1)明确带电体与感应起电的导体；(2)弄清楚导体靠近带电体的一端和远离带电体的另一端，近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷；(3)注意拿走物体的顺序，若保持带电体不动，先分开导体的靠近端和远离端，再移走带电体，则靠近端带异种电荷，远离端带同种电荷．若先移走带电体，则导体上的电荷会立即中和，不再带电．|对点训练|1．公元1世纪，东汉王充《论衡·乱龙》中记录了“顿牟掇芥”．顿牟即琥珀(也有玳瑁的甲壳之说)，芥指芥菜子，统喻干草、纸等的微小屑末．这个词的意思就是经过摩擦的琥珀能吸引干草、纸等轻小的物体．下列关于这个现象的解释正确的是()A．经过摩擦的琥珀有了磁性B．经过摩擦的琥珀带了电C．琥珀与干草带异种电荷D．琥珀与干草带同种电荷解析：选B“顿牟掇芥”属于静电现象，是经过摩擦的琥珀带了电，故B正确，A错误；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．带电体都有吸引轻小物体的性质，干草不一定带电，故C、D错误．2．(多选)(2019·普兰店市期中)如图所示，有一带正电荷的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B时，验电器金属箔张角减小，则金属球A()A．可能不带电B．可能带负电C．可能带正电D．一定带负电解析：选AB金属球A靠近验电器小球B时，验电器金属箔张角减小，说明小球B处的电子转移到了金属箔上，故金属球A可能带负电，吸引正电荷，排斥电子，也可能是金属球A不带电，发生静电感应，近端感应负电荷，B处电子排斥到金属箔一端，A、B选项正确．★要点二电荷守恒定律的理解|要点归纳|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．物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配．2．应用电荷守恒定律分析接触起电现象中电荷量的分配(1)导体接触起电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关．完全相同的金属球接触时，电荷量平均分配；形状、大小不同的导体接触时电荷量不能平均分配．无论哪种情况，接触前后电荷总量不变．(2)完全相同的金属球接触起电时电荷量的分配情况①用电荷量为Q的金属球与不带电的金属球接触后，两小球所带的电荷量相等，电性与原带电金属球相同．②用电荷量为Q1的金属球与电荷量为Q2的金属球接触，若两球带同种电荷，则每个小球所带的电荷量均为总电荷量的一半，即Q1′＝Q2′＝Q1＋Q22，电性与两球原来所带电荷的电性相同；若两球带异种电荷，接触后先中和等量的异种电荷，剩余电荷量平均分配，电性与接触前带的电荷量大的金属球的电性相同．3．守恒的广泛性：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．电荷守恒定律也涵盖了近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律．|例题展示|【例2】(多选)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，你认为正确的是()A．小球上原有的负电荷逐渐消失了B．在此现象中，电荷不守恒C．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D．该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律[解析]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C、D正确．[答案]CD【例3】有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量Q1＝6.4×10－9C，Q2＝－3.2×10－9C，让两绝缘金属小球接触．在接触后，A、B带电量各是多少？此接触过程中，电子如何转移，转移了多少个电子？[解析]当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配．由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量相等，QA′＝QB′＝Q1＋Q22＝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，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带QB′的正电荷，这样，共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q2＋QB′＝(3.2×10－9＋1.6×10－9)C＝4.8×10－9C，转移的电子数n＝ΔQe＝4.8×10－91.6×10－19个＝3.0×1010个．[答案]均为1.6×10－9C电子由B球转移到A球，转移了3.0×1010个[易错警示](1)完全相同的金属小球接触后一定等分总电量．(2)接触带电的过程就是电荷转移的过程，而可移动的电荷是电子，而不是正电荷．|对点训练|3．如图所示，导体A带正电，当带负电的导体B靠近A时，A带的()A．正电荷增加B．负电荷增加C．正、负电荷均增加D．电荷量不变解析：选D当带负电的导体B靠近导体A时，两导体之间无接触，由电荷守恒定律可知，A带的电荷量不变，只是电荷重新在导体表面上发生了分布(电荷重新分布是由电荷之间相互作用力产生的)．4．导体A带5Q的正电荷，另一完全相同的导体B带Q的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则B导体的带电荷量为()A．－QB．QC．2QD．4Q解析：选C两导体上的电荷先完全中和后再平分，所以每个导体上带电荷量的大小为5Q＋－Q2＝2Q，C对．5．(多选)原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电1.6×10－15C，丙物体带电量为8×10－16C．则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是()A．乙物体一定带有负电荷8×10－16CB．乙物体可能带有负电荷2.4×10－15CC．丙物体一定带有正电荷8×10－16CD．丙物体一定带有负电荷8×10－16C解析：选AD物体经过摩擦后，会带有电．得到电子的带负电，失去电子的带正电．甲、乙两物体相互摩擦后，甲物体带正电1.6×10－15C，则乙带负电1.6×10－15C，若乙物体再与丙物体接触，由于丙物体带电量为8×10－16C，且一定带负电，则乙也