新課標人教版課件系列 高中物理 選修3 1 1 電荷及其守恒定律 教學目標 一 知識與技能1 知道兩種電荷及其相互作用 知道電量的概念 2 知道摩擦起電 知道摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷 而是使物體中的正負電荷分開 3 知道靜電感應現(xiàn)象 知道靜電感應起電不是創(chuàng)造了電荷 而是使物體中的電荷分開 4 知道電荷守恒定律 5 知道什么是元電荷 二 過程與方法1 通過對初中知識的復習使學生進一步認識自然界中的兩種電荷2 通過對原子核式結構的學習使學生明確摩擦起電和感應起電不是創(chuàng)造了電荷 而是使物體中的電荷分開 但對一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng) 電荷的代數(shù)和不變 三 情感態(tài)度與價值觀通過對本節(jié)的學習培養(yǎng)學生從微觀的角度認識物體帶電的本質(zhì)重點 電荷守恒定律難點 利用電荷守恒定律分析解決相關問題摩擦起電和感應起電的相關問題 教具 絲綢 玻璃棒 毛皮 硬橡膠棒 絕緣金屬球 靜電感應導體 通草球 電荷亦稱電 是實物的一種性質(zhì) 人們對電的認識最初來自摩擦起電現(xiàn)象和自然界的雷電現(xiàn)象 例如 在公元3世紀 我國晉朝張華的 博物志 中就有記載 今人梳頭 解著衣 有隨梳解結 有光者 亦有咤聲 這是世界上關于摩擦起電引起閃光和噼啪之聲的較早記載 古人發(fā)現(xiàn) 用毛皮摩擦過的琥珀能夠吸引羽毛 頭發(fā)等輕小物體 隨后人們進一步發(fā)現(xiàn) 摩擦后能夠吸引輕小物體的現(xiàn)象并不是琥珀所獨有的 像玻璃棒 火漆棒 硬橡膠棒 硫磺塊或水晶塊等 用毛皮或絲綢摩擦后也能吸引輕小物體 凡是物體有了上述吸引輕小物體的性質(zhì) 我們就說它帶了電 一 電荷 自然界中有幾種電荷 它們間的相互作用如何 1 兩種電荷用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電 用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電 2 兩種電荷間的相互作用同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引 一 電荷 一般情況下物體不帶電 不帶電的物體內(nèi)部是否存在電荷 原子的構成 原子 中性 原子核 核外電子 質(zhì)子 中子 正電 不帶電 原子核為什么穩(wěn)定 質(zhì)子和中子之間有強相互作用 核力 核外電子 離原子核較遠的電子容易受到外界的作用而脫離原子 使物體帶電的方法 1 摩擦起電 實質(zhì) 電子從一個物體轉移到另一個物體上 得到電子帶負電 失去電子帶正電 使物體帶電的方法 使物體帶電的方法 2 感應起電 使物體帶電的方法 2 感應起電 靜電感應 把電荷移近不帶電的導體 可以使導體帶電的現(xiàn)象 叫做靜電感應 實質(zhì) 電荷從物體的一部分轉移到另一部分 感應起電 利用靜電感應使金屬導體帶電的過程 叫做感應起電 使物體帶電的方法 3 接觸帶電 實質(zhì) 電荷從一個物體轉移到另一個物體 三種帶電方式 1 摩擦起電 正負電荷的分開和轉移 2 感應起電 電荷從物體的一部分轉移到另一部分 3 接觸起電 電荷從一個物體轉移到另一個物體 起電的本質(zhì) 無論是哪種起電方式 其本質(zhì)都是將正 負電荷分開 使電荷發(fā)生轉移 并不是創(chuàng)造電荷 是否只有當帶電體與導體棒的上端直接接觸時 金屬箔片才開始張開 解釋下面將要看到的現(xiàn)象 驗電器1 swf 驗電器2 swf 二 電荷守恒定律 電荷既不能創(chuàng)造 也不能消滅 只能從一個物體轉移到另一個物體 或者從物體的一部分轉移到另一部分 在轉移過程中 電荷的總量保持不變 電荷守恒定律是大量實驗事實的總結 適用于迄今所知的一切宏觀過程和微觀過程 質(zhì)子和電子是正負電荷的基本單元 在各種物理過程中 電子和質(zhì)子總數(shù)不變 只是組合方式或所在位置有所改變 因而電荷守恒是十分自然的 值得指出的 近代物理學發(fā)現(xiàn)了大量有關基本粒子互相轉化的事實 例如正 負電子e e 對撞湮沒 產(chǎn)生兩個 光子 在這些過程中 出現(xiàn)了電荷的消失或產(chǎn)生 但反應物的總電荷等于生成物的總電荷 電荷仍守恒 這意味著電荷守恒具有更深刻的根源 二 電荷守恒定律 電荷既不能創(chuàng)造 也不能消滅 只能從一個物體轉移到另一個物體 或者從物體的一部分轉移到另一部分 在轉移過程中 電荷的總量保持不變 物理學的基本定律之一 它指出 對于一個孤立系統(tǒng) 不論發(fā)生什么變化 其中所有電荷的代數(shù)和永遠保持不變 電荷守恒定律表明 如果某一區(qū)域中的電荷增加或減少了 那么必定有等量的電荷進入或離開該區(qū)域 如果在一個物理過程中產(chǎn)生或消失了某種符號的電荷 那么必定有等量的異號電荷同時產(chǎn)生或消失 二 電荷守恒定律 電荷既不能創(chuàng)造 也不能消滅 只能從一個物體轉移到另一個物體 或者從物體的一部分轉移到另一部分 在轉移過程中 電荷的總量保持不變 因此 電荷守恒定律又可表示為 一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng) 電荷的代數(shù)和總是保持不變的 三 元電荷 電荷是實物的一種屬性 電荷的多少叫電荷量 電荷量是指物體帶電的多少 常常簡稱電量 電量是電荷的定量基度 帶電體是指處于帶電狀態(tài)的物體 電荷 電量 帶電體三個詞往往不加區(qū)分地使用 其中電荷一詞用得最廣 在某些情況下 電荷實際指帶電體本身 電荷量的國際單位是 C 三 元電荷 元電荷的數(shù)值最早是由美國科學家密立根用實驗測得到的 盡管質(zhì)子 電子的電荷量的數(shù)值皆為 但它們不叫元電荷 它們電荷量的絕對值才叫元電荷 比較電荷帶電的多少 要比較的是其電荷量的絕對值 絕對值大的帶電多 盡管電荷量有正負值 正號一般省略 要知道這里的 號代表電荷的性質(zhì) 種類 與數(shù)學中的正負號的含義不同 一般 正電荷的電量用正值表示 負電荷的電量用負值表示 三 元電荷 三 元電荷 小結 1 自然界存在兩者電荷 1 正電荷 絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 2 負電荷 毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷2 使物體帶電的方式帶電方式 1 摩擦起電 電子從一個物體轉移到另一個物體 2 接觸起電 電荷從一個物體轉移到另一個物體 3 感應起電 電荷從物體的一部分轉移到另一部分3 電荷守恒定律 電荷既不能創(chuàng)造 也不能消滅 它只能從一個物體轉移到另一個物體 或從物體的一部分轉移到另一部分 在轉移的過程中 系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變 小結 4 所有帶電體的電量等于電荷量e或電荷量e的整數(shù)倍 5 電荷量e 指電子 或質(zhì)子 的電荷量 稱為元電荷 6 比荷 帶電體的電荷量與其質(zhì)量的比值 例1 科學家在研究原子 原子核及基本粒子時 為了方便 常常用元電荷作為電量的單位 關于元電荷 下列論述正確的是 A 把質(zhì)子或電子叫元電荷 B 1 60 10 19C的電量叫元電荷 C 電子帶有最小的負電荷 其電量的絕對值叫元電荷 D 質(zhì)子帶有最小的正電荷 其電量的絕對值叫元電荷 答案 B C D 例2 有A B C三個塑料小球 A和B B和C C和A間都是相互吸引的 如果A帶正電 則 A B C球均帶負電B B球帶負電 C球帶正電C B C球中必有一個帶負電 而另一個不帶電D B C球都不帶電 答案 C 課堂訓練 3 如圖所示 導體棒AB靠近帶正電的導體Q放置 用手接觸B端 移去手指再移去Q AB帶何種電荷 若手的接觸點改在A端 情況又如何 負電荷 負電荷 課堂訓練 4 絕緣細線上端固定 下端懸掛一輕質(zhì)小球a a的表面鍍有鋁膜 在a的近旁有一絕緣金屬球b 開始時a b都不帶電 如圖所示 現(xiàn)使b帶電 則 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