《人教版重庆市高中物理 《电荷及其守恒定律》课件 新教选修31.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版重庆市高中物理 《电荷及其守恒定律》课件 新教选修31.ppt（35页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、新课标高中物理选修31本节课的学习目标本节课的学习目标 1.知道自然界只有两种电荷知道自然界只有两种电荷.2.知道事实表明电荷守恒知道事实表明电荷守恒.(1)知道使物体带电就是使物体中的正负电荷分离知道使物体带电就是使物体中的正负电荷分离.(1)知道一个电子或质子的电荷量知道一个电子或质子的电荷量e叫做元电荷叫做元电荷.3.掌握真空中的库仑定律掌握真空中的库仑定律.(1)知道点电荷的概念知道点电荷的概念.(2)知道库仑定律的文字表述知道库仑定律的文字表述.(3)会用库仑定律求解和判断点电荷间静电力的大小和方向会用库仑定律求解和判断点电荷间静电力的大小和方向.初中的知识初中的知识 1.初中学过自
2、然界中有几种电荷初中学过自然界中有几种电荷,它们间的相互作用如何它们间的相互作用如何?电荷的多少用什么表示电荷的多少用什么表示?1.自然界只存在两种电荷自然界只存在两种电荷,同种电荷互相排斥同种电荷互相排斥,异种电荷异种电荷互相吸引互相吸引.电荷的多少用电荷量来表示电荷的多少用电荷量来表示.2.一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷电荷?如何使物体带电如何使物体带电?2.不带电的物体内存在电荷不带电的物体内存在电荷,且存在等量正、负电荷且存在等量正、负电荷,在在物体内中和物体内中和,对外不显电性对外不显电性.用摩擦的方法可以使物体带电用摩擦
3、的方法可以使物体带电,用丝绸摩擦过的玻璃棒带用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电正电,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电.3.摩擦起电的实质是什么？摩擦起电的实质是什么？3.摩擦起电的实质是摩擦起电的实质是:一个物体失去一些电子而带正电一个物体失去一些电子而带正电,另另一个物体得到这些电子而带负电一个物体得到这些电子而带负电.演示演示一、电荷一、电荷自然界中有两种电荷自然界中有两种电荷（富兰克林命名）富兰克林命名）（1）正电荷：）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷（2）负电荷：）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷同种电荷相
4、互排斥，异种电荷相互吸引。+_原子的构成原子的构成 原子原子（中性）（中性）原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子（正电正电）（不带电（不带电）原子核为什么稳定？原子核为什么稳定？质子和中子之间有强相互作用质子和中子之间有强相互作用核力核力核外电子核外电子 离原子核较远的电子容易受到外界的离原子核较远的电子容易受到外界的作用而脱离原子作用而脱离原子1 1、摩擦起电、摩擦起电演示 微观解释：微观解释：电子从一个物体电子从一个物体转移转移到另一个物体上。到另一个物体上。得到电子：带负电得到电子：带负电失去电子：带正电失去电子：带正电金属导电机理：金属导电机理：金属内有自由金属内有自由移动的电
5、子移动的电子自由电子自由电子 每个正离子每个正离子都在自己的平都在自己的平衡位置附近振衡位置附近振动而不移动。动而不移动。2 2、感应起电、感应起电演示演示（1 1）静电感应静电感应：把电荷移近不带电的导：把电荷移近不带电的导 体，可以使导体带电的现象，叫做静电体，可以使导体带电的现象，叫做静电感应感应（2 2）感应起电感应起电：利用静电感应使物体：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电带电，叫做感应起电 规律：规律：近端感应异种电荷，近端感应异种电荷，远端感应同种电荷远端感应同种电荷（3）静电感应微观解释：把带正电的球移近金属导体A和B时，导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的
6、异种电荷感应起电没有创造电荷，而是使物体中的正负电荷分开，将电荷从物体的一部分转移到另一部分3 3、接触带电、接触带电 接触后接触后再分开再分开+Q+Q 接触后接触后再分开再分开Q3QQQ微观解释：微观解释：电荷从一个物体转移到另一个物体电荷从一个物体转移到另一个物体4验电器1.swf是否只有当带电体与导体棒的上端直是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时，金属箔片才开始张开？解释下接接触时，金属箔片才开始张开？解释下面将要看到的现象面将要看到的现象。5验电器2.swf 当带电导体棒靠近验电器上端的金属当带电导体棒靠近验电器上端的金属球时，由于静电感应，金属球带与导体球时，由于静电感应，金属球
7、带与导体棒相反的电荷，金属箔带与导体棒相同棒相反的电荷，金属箔带与导体棒相同的电荷的电荷 1 1、起电的本质、起电的本质 无论是哪种起电方式无论是哪种起电方式,其本质都其本质都是将正、负电荷分开是将正、负电荷分开,使电荷发生使电荷发生转移，并不是创造电荷转移，并不是创造电荷.二、电荷守恒定律：二、电荷守恒定律：2 2、电荷守恒定律、电荷守恒定律 （物理学的基本定律之一）表述一：表述一：电荷既不能创造电荷既不能创造,也不能消灭也不能消灭,它只能从它只能从一个物体转移到另一个物体一个物体转移到另一个物体,或从物体的或从物体的一部分转移到另一部分一部分转移到另一部分,在转移的过程中，在转移的过程中，
8、系统的电荷总数保持不变系统的电荷总数保持不变.表述二：表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。的代数和总是保持不变。三、元电荷1 1 1 1、电荷量：、电荷量：、电荷量：、电荷量：电荷的多少，简称电量。单位电荷的多少，简称电量。单位:库仑库仑 C C 元电荷的数值最早是由美国科学家密元电荷的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得到的立根用实验测得到的 比较电荷带电的多少，要比较的是其比较电荷带电的多少，要比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多尽电荷量的绝对值，绝对值大的带电多尽管电荷量有正负值（正号一般省略），要管电荷量有正负值（正
9、号一般省略），要知道这里的知道这里的“”、“”号不表示电荷号不表示电荷量的大小，只代表电荷的性质（种类）量的大小，只代表电荷的性质（种类）一般，正电荷的电量用正值表示，负电荷一般，正电荷的电量用正值表示，负电荷的电量用负值表示的电量用负值表示 三三库仑定律库仑定律例题例题例例1.把两个完全相同的小球接触后分开把两个完全相同的小球接触后分开,两球相互排斥两球相互排斥,则两球则两球原来的带电情况可能是原来的带电情况可能是()ABCD原来的其中一个带电原来的其中一个带电两个小球原来分别带等量异种电荷两个小球原来分别带等量异种电荷两个小球原来分别带同种电荷两个小球原来分别带同种电荷两个小球原来分别带不
10、等量异种电荷两个小球原来分别带不等量异种电荷ACD例例2.关于点电荷的概念关于点电荷的概念,下列说法正确的是下列说法正确的是()ABCD对于任何带电球体对于任何带电球体,总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷只有体积很小的带电体才能看作点电荷只有体积很小的带电体才能看作点电荷体积很大的带电体一定不能看作点电荷体积很大的带电体一定不能看作点电荷当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时,这两个这两个带电体可看作点电荷带电体可看作点电荷C例题例题东至三中 沈志新 例例3.试比较电子和质子间的静电引力
11、和万有引力试比较电子和质子间的静电引力和万有引力.已知电子的质已知电子的质量量m1=9.110-31kg,质子的质量质子的质量m2=1.6710-27kg,电子和质子的电电子和质子的电荷量都是荷量都是1.6010-19C.解：解：电子和质子的静电引力电子和质子的静电引力F1和万有引力和万有引力F2分别是分别是F1=kQ1Q2r2F2=Gm1m2r2F1F2=kQ1Q2Gm1m2=9.01091.6010-191.6010-196.6710-119.110-311.6710-27=2.31039 从例题可以看出：电子和质子的静电力从例题可以看出：电子和质子的静电力F1是它们间万有引是它们间万有引
12、力力F2的的2.31039倍倍.正因如此正因如此,以后在研究带电微粒间相互作用时以后在研究带电微粒间相互作用时,经常忽略万有引力经常忽略万有引力.库仑定律和万有引力定律都遵从二次平方反比规律库仑定律和万有引力定律都遵从二次平方反比规律,人们至今还不能说人们至今还不能说明它们的这种相似性明它们的这种相似性,物理学家还在继续研究物理学家还在继续研究.希望同学们能学有所成希望同学们能学有所成,以后以后在这方面的研究有所突破在这方面的研究有所突破.例题例题例例4.真空中有两个点电荷，其中真空中有两个点电荷，其中q1=510-3C,q2=510-2C,它它们相距们相距15cm,现引入第三个点电荷现引入第
13、三个点电荷,各自放在何处才能使三个点各自放在何处才能使三个点电荷都处于平衡状态电荷都处于平衡状态.分析：两大夹小，两同夹异，则第分析：两大夹小，两同夹异，则第3个应该带负电个应该带负电q并且放在并且放在q1、q2连线上的连线上的q1外侧与外侧与q1距离距离r。q1平衡平衡:kqq1/r2=kq1q2/l2q2平衡平衡:kqq2/(r+l)2=kq1q2/l2两式联解两式联解r和和q下一例题三带电小球只在库仑力作用下都平衡的条件1.定性分析定性分析AABCr1r2A（或（或C）平衡：）平衡：B、C一吸一斥（能够性质中间与两端不同性质）一吸一斥（能够性质中间与两端不同性质）B平衡：平衡：A、C同吸
14、或同斥（两端同性质）同吸或同斥（两端同性质）两同夹异两同夹异A（或（或C）合力为零：）合力为零：B近则近则B电荷小，电荷小，C远则远则C电荷多电荷多（电荷中间小两端大）（电荷中间小两端大）两大夹小两大夹小2.定量分析定量分析A平衡平衡:KQAQB/r12=KQAQC/(r1+r2)2=KQBQC/r22 C平衡平衡消消K后开方再倒数有：后开方再倒数有：r1/（QAQB）1/2=（r1+r2）/（QAQC）1/2=r2/（QBQC）1/2用比例式性质得：用比例式性质得：（r1+r2）/（QAQC）1/2=（r1+r2）/（QAQB）1/2+（QBQC）1/2）所以：所以：（QAQC）1/2=（Q
15、AQB）1/2+（QBQC）1/2电荷满足电荷满足（QAQC）1/2=（QAQB）1/2+（QBQC）1/2例题例题1 1、使一个物体带电的方式有三种，它们是、使一个物体带电的方式有三种，它们是 、和和 ，在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，只是在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，只是从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分移到另从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分移到另一部分，而且电荷的总量不变，这个结论也被称之为一部分，而且电荷的总量不变，这个结论也被称之为 定律。定律。2 2、将不带电的导体、将不带电的导体A A和带有负电荷的导体和带有负电荷的导体
16、B B接触后，在导体接触后，在导体A A中中的质子数的质子数 （）A A增加增加 B B减少减少 C C不变不变 D D先增加后减少先增加后减少3 3、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量为为_ _；一个电子的电量为；一个电子的电量为_ _ _ _，一个质，一个质子的电量为子的电量为_ _；任何带电粒子，所带电量或者等；任何带电粒子，所带电量或者等于电子或质子的电量，或者是它们电量的于电子或质子的电量，或者是它们电量的_最早测出最早测出元电荷的数值的是美国物理学家元电荷的数值的是美国物理学家 ，这位科学家还测出，这位科学家还
17、测出了电子电量和质量的比值，叫做电子的了电子电量和质量的比值，叫做电子的 。4 4、把两个完全相同的金属球、把两个完全相同的金属球A A和和B B接触一下，再分开一段距离，接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则发现两球之间相互排斥，则A A、B B两球原来的带电情况可能是两球原来的带电情况可能是 （）A A带有等量异种电荷带有等量异种电荷 B B带有等量同种电荷带有等量同种电荷 C C带有不等量异种电荷带有不等量异种电荷 D D一个带电，另一个不带电一个带电，另一个不带电课堂练习课堂练习CBCD摩擦起电摩擦起电感应起电感应起电接触带电接触带电电荷守恒定律电荷守恒定律1.61019
18、C1.61019 C1.61019 C整数倍整数倍 密立根密立根比荷比荷【例一例一】挂在挂在绝缘细线绝缘细线下的两下的两轻质轻质通草球，由于通草球，由于电电 荷的相互作用靠近或荷的相互作用靠近或远远离，如离，如图图所示，所示，则则：（：（）A 甲甲图图中两球一定中两球一定带带异种异种电电荷；荷；B甲图中至少有一个带电；C乙乙图图中两球一定中两球一定带带同种同种电电荷；荷；D乙乙图图中两球可能只有一个中两球可能只有一个带电带电。甲甲乙乙【例二例二】把两个完全相同的金属球把两个完全相同的金属球A和和B接触一接触一 下，再分开一段距离，下，再分开一段距离，发现发现两球之两球之间间相相 互排斥互排斥则
19、则A、B两球原来的两球原来的带电带电情况可能是情况可能是 （）（）A带带有等量异种有等量异种电电荷荷 B带有不等量异种电荷 C带带有等量同种有等量同种电电荷荷 D一个一个带电带电，另一个不，另一个不带电带电【例三例三】如如图图所示所示,原来不原来不带电带电的的绝缘绝缘金属金属导导体体MN，在其两端下面都，在其两端下面都悬悬挂着金属挂着金属验电验电箔；若箔；若使使带负电带负电的的绝缘绝缘金属球金属球A靠近靠近导导体的体的M端，可端，可能看到的能看到的现现象是（）象是（）A 只有只有M端端验电验电箔箔张张开开 B 只有只有N端端验电验电箔箔张张开开 C 两端的两端的验电验电箔都箔都张张开开 D 两
20、端的两端的验电验电箔都不箔都不张张开开N M A【例四】有两个完全相同的带电绝缘金属小球 A、B，分别带有电量QA=-6.410-9C QB=-3.210-9C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？【例五例五】有三个完全一有三个完全一样样的的绝缘绝缘金属球金属球,A球球带带的的电电 量量为为q，B、C均不均不带电带电,现现要使要使B球球带带的的电电 量量为为3q/8,应该应该怎么怎么办办?【例六例六】有有A、B、C三个用三个用绝缘绝缘柱支持的柱支持的 相同相同导导体球体球,A带带正正电电,B和和C不不带电带电,讨论讨论用用 什么什么办办法能使法能使:（1）B、C都都带
21、带正正电电；（2）B、C带带等量的异种等量的异种电电荷。荷。1 1、科学家在研究原子、原子核及基本粒子、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是：单位，关于元电荷，下列论述正确的是：A A、把质子或电子叫元电荷、把质子或电子叫元电荷B B、1.60101.6010-19-19C C的电量叫元电荷的电量叫元电荷C C、电子带有最小的负电荷，其电量、电子带有最小的负电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对值叫元电荷D D、质子带有最小的正电荷，其电量、质子带有最小的正电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对
22、值叫元电荷B、C、D课堂训练课堂训练2 2、有、有A A、B B、C C三个塑料小球，三个塑料小球，A A和和B B，B B和和C C，C C和和A A间都是相互吸引的，如果间都是相互吸引的，如果A A带正带正电，则电，则 ：A AB B、C C球均带负电球均带负电B BB B球带负电，球带负电，C C球带正电球带正电C CB B、C C球中必有一个带负电，而另球中必有一个带负电，而另 一个不带电一个不带电D DB B、C C球都不带电球都不带电C课堂训练课堂训练3 3、如图所示、如图所示,A,A、B B是被绝缘支架分别架起的是被绝缘支架分别架起的金属球金属球,并相隔一定距离并相隔一定距离,其
23、中其中A A带正电带正电,B,B不不带电带电,则以下说法中正确的是则以下说法中正确的是:A.A.导体导体B B左端出现负电荷左端出现负电荷,右端出右端出现正电荷现正电荷,并且电荷量大小相等并且电荷量大小相等;B.B.若若A A不动不动,将将B B沿图中沿图中aaaa分开分开,则两边的电荷量则两边的电荷量 大小可能不等大小可能不等,与如何分有关与如何分有关;C.C.若若A A向向B B逐渐靠近逐渐靠近,在在B B左端和右端的电荷量大左端和右端的电荷量大 小始终相等并且连续变化小始终相等并且连续变化;D.D.若若A A、B B接触一下接触一下,A,A、B B金属体所带总电荷量金属体所带总电荷量 保
24、持不变保持不变.BAaaAD课堂训练4 4、如图所示，导体棒、如图所示，导体棒ABAB靠近带正电的导体靠近带正电的导体QQ放置用手接触放置用手接触B B端，移去手指再移去端，移去手指再移去QQ，ABAB带何种电荷带何种电荷 _ _ 若手的接触点若手的接触点改在改在A A端，情况又如何端，情况又如何_ _。负电荷负电荷负电荷负电荷5 5、有、有A A、B B、C C三个塑料小球，三个塑料小球，A A和和B B，B B和和C C，C C和和A A间都是相互间都是相互吸引的，如果吸引的，如果A A带正电，则带正电，则 （）A A B B、C C球均带负电球均带负电 B B B B球带负电，球带负电，
25、C C球带正电球带正电C C B B、C C球中必有一个带负电，而另一个不带电球中必有一个带负电，而另一个不带电 D D B B、C C球都不带电球都不带电6 6、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球小球a a（图（图1 1），然后用手指瞬间接触一下金属杆），然后用手指瞬间接触一下金属杆c c后拿开橡胶后拿开橡胶棒，这时验电器小球棒，这时验电器小球A A和金箔和金箔b b的带电情况是的带电情况是 （）A Aa a带正电，带正电，b b带负电带负电B Ba a带负电，带负电，b b带正电带正电C Ca a、b b均带正电均
26、带正电D Da a、b b均带负电均带负电E Ea a、b b均不带电均不带电课堂练习课堂练习C CC C7 7、图、图7 7中中A A、B B是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球正电荷的金球C C在下列情况中，判断在下列情况中，判断A A、B B两球的带电情况：两球的带电情况：（1 1）A A、B B接触后分开，再移去接触后分开，再移去C C，则则A_A_，B_B_；（2 2）A A、B B接触，先移去接触，先移去C C后，再把后，再把ABAB分开，分开，则则A_A_，B_B_（3 3）A A、B B接触，用手指瞬间接触接触，用手指
27、瞬间接触B B后再移去后再移去C C，则则A_A_，B_B_；8 8、某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：、某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：把不带电的绝把不带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙，但甲、乙两球不接缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙，但甲、乙两球不接触。触。用手指摸甲球。用手指摸甲球。手指移开。手指移开。移开乙球。移开乙球。甲球带甲球带正电。正电。甲球不带电。下列操作过程和所得结论正确的有（甲球不带电。下列操作过程和所得结论正确的有（）A.A.B.B.C.C.D.D.课堂练习课堂练习正电正电负电负电不带电不带电不带电不带电负电负电负电负电BCBC小小 结结1 1、自然
28、界存在两种电荷、自然界存在两种电荷（1 1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷（2 2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷2 2、使物体带电的方式、使物体带电的方式 (1)(1)摩擦起电：电子从一个物体转移到另一个物体摩擦起电：电子从一个物体转移到另一个物体(2)(2)接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体(3)(3)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分 规律：规律：近异远同近异远同 3 3、电荷守恒定律：一个与外界没有电荷交换的系统，、电荷守恒定律：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。电荷的代数和总是保持不变。