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新課標(biāo)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(xué)目標(biāo) 一 知識(shí)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(fù)電荷分開 3 知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象 知道靜電感應(yīng)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(duì)初中知識(shí)的復(fù)習(xí)使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自然界中的兩種電荷2 通過對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)使學(xué)生明確摩擦起電和感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷 而是使物體中的電荷分開 但對(duì)一個(gè)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(jià)值觀通過對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生從微觀的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì)重點(diǎn) 電荷守恒定律難點(diǎn) 利用電荷守恒定律分析解決相關(guān)問題摩擦起電和感應(yīng)起電的相關(guān)問題 教具 絲綢 玻璃棒 毛皮 硬橡膠棒 絕緣金屬球 靜電感應(yīng)導(dǎo)體 通草球 電荷亦稱電 是實(shí)物的一種性質(zhì) 人們對(duì)電的認(rèn)識(shí)最初來(lái)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(jì) 我國(guó)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(jié) 有光者 亦有咤聲 這是世界上關(guān)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(jìn)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(dú)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(fù)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(gòu)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(qiáng)相互作用 核力 核外電子 離原子核較遠(yuǎn)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(shí)質(zhì) 電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上 得到電子帶負(fù)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(yīng)起電 使物體帶電的方法 2 感應(yīng)起電 靜電感應(yīng) 把電荷移近不帶電的導(dǎo)體 可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象 叫做靜電感應(yīng) 實(shí)質(zhì) 電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 感應(yīng)起電 利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程 叫做感應(yīng)起電 使物體帶電的方法 3 接觸帶電 實(shí)質(zhì) 電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 三種帶電方式 1 摩擦起電 正負(fù)電荷的分開和轉(zhuǎn)移 2 感應(yīng)起電 電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 3 接觸起電 電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 起電的本質(zhì) 無(wú)論是哪種起電方式 其本質(zhì)都是將正 負(fù)電荷分開 使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移 并不是創(chuàng)造電荷 是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接觸時(shí) 金屬箔片才開始張開 解釋下面將要看到的現(xiàn)象 驗(yàn)電器1 swf 驗(yàn)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 在轉(zhuǎn)移過程中 電荷的總量保持不變 電荷守恒定律是大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的總結(jié) 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(fù)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(xué)發(fā)現(xiàn)了大量有關(guān)基本粒子互相轉(zhuǎn)化的事實(shí) 例如正 負(fù)電子e e 對(duì)撞湮沒 產(chǎn)生兩個(gè) 光子 在這些過程中 出現(xiàn)了電荷的消失或產(chǎn)生 但反應(yīng)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 在轉(zhuǎn)移過程中 電荷的總量保持不變 物理學(xué)的基本定律之一 它指出 對(duì)于一個(gè)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(yuǎn)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(jìn)入或離開該區(qū)域 如果在一個(gè)物理過程中產(chǎn)生或消失了某種符號(hào)的電荷 那么必定有等量的異號(hào)電荷同時(shí)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 在轉(zhuǎn)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(gè)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(shí)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(jiǎn)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(gè)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(shí)際指帶電體本身 電荷量的國(guó)際單位是 C 三 元電荷 元電荷的數(shù)值最早是由美國(guó)科學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)測(cè)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(duì)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(duì)值 絕對(duì)值大的帶電多 盡管電荷量有正負(fù)值 正號(hào)一般省略 要知道這里的 號(hào)代表電荷的性質(zhì) 種類 與數(shù)學(xué)中的正負(fù)號(hào)的含義不同 一般 正電荷的電量用正值表示 負(fù)電荷的電量用負(fù)值表示 三 元電荷 三 元電荷 小結(jié) 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(fù)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 2 接觸起電 電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 3 感應(yīng)起電 電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 在轉(zhuǎn)移的過程中 系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變 小結(jié) 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(xué)家在研究原子 原子核及基本粒子時(shí) 為了方便 常常用元電荷作為電量的單位 關(guān)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(fù)電荷 其電量的絕對(duì)值叫元電荷 D 質(zhì)子帶有最小的正電荷 其電量的絕對(duì)值叫元電荷 答案 B C D 例2 有A B C三個(gè)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(fù)電B B球帶負(fù)電 C球帶正電C B C球中必有一個(gè)帶負(fù)電 而另一個(gè)不帶電D B C球都不帶電 答案 C 課堂訓(xùn)練 3 如圖所示 導(dǎo)體棒AB靠近帶正電的導(dǎo)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(diǎn)改在A端 情況又如何 負(fù)電荷 負(fù)電荷 課堂訓(xùn)練 4 絕緣細(xì)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(shí)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(bǔ)排斥開D b先吸引a 接觸后又把a(bǔ)排斥開