（人教版）选修3-1物理 1.1《电荷及其守恒定律》ppt课件

（人教版）选修3-1物理 1.1《电荷及其守恒定律》ppt课件内容摘要：

1、教材分析 本章是高中阶段电学内容的开始 ， 在整个高中物理知识体系中具有承上 (力学 )启下 (电磁学 )的重要位置 本章的核心内容是电场的概念及描述电场特性的物理量 ， 突出体现了电场的两个基本性质：一是电场的力的性质 从电荷在电场中受力的角度研究；二是电场的能的性质 从电场力做功使能量变化的角度研究 全章综合解说 教材从电荷在电场中受力入手 ， 引入电场强度的概念 ， 明确它是表示电场强弱的物理量 然后 ， 通过将静电力做功与路径无关和重力做功与路径无关类比 ， 得出电荷在电场中具有由位置决定的能量 电势能 在此基础上 ， 同引入电场强度的方法相同 (比值定义法 )， 引入电场的另一种描述 2、 ， 即电势的概念 这样 ， 通过几个相关物理概念的讨论 ， 完成对静电场性质的初步认识 本章知识在结构上可以分为三个单元： 1 3节为第一单元 ， 主要学习电学中两个最基本的定律 电荷守恒定律和库仑定律 ， 学习描述电场力的性质的物理量 电场强度； 4 6节为第二单元 ， 学习描述电场能的性质的物理量 电势 、 电势差 ， 电势差与电场强度的关系； 7 8节为第三单元 ， 主要学习电场知识的应用 电容器 、 电容 ， 带电粒子在电场中的加速运动和偏转所做的类平抛运动 ， 还要了解静电现象在生产和生活中的应用 重点难点 本章重点：电荷守恒定律 、 库仑定律两个基本定律及电场强度 、 电势和电势 3、能 、 电容等基本概念的掌握 本章难点：电场的概念及其特性的描述 、 带电粒子在电场中的综合运动分析及应用 本章内容总体来说比较抽象 ， 概念 、 规律 、 方法多 ， 学习时要注意以下几点： 1 要重视对基本概念 、 基本规律的理解 理解概念是掌握概念的前提 ， 对比较抽象的概念 ，要注意理解它们的内涵和外延 ， 要理解这些概念的相互关系 ， 并且要适时地与力学中学生熟悉的概念比较 ， 通过做适量的练习题 ， 可以很好地理解 、 掌握这些抽象概念 ， 这是学好本章知识的基础和关键 即便是立意比较新颖 、 能力要求也比较高的试题也是以这些基本概念 、 基本规律为基础的 学习方法指导 2 要重视 4、科学研究方法的学习 本章用到的科学研究方法比较多 ， 研究方法主要有理想化模型法 、 比值定义法 、 类比法 、 合成分解法等 ， 要在学习和做练习题时注意体会这些方法的具体运用场合 本章内容是力学知识的迁移 、 巩固和拓展 ， 力学中的基本规律和方法同样适用于在电场中运动的粒子 ， 如带电粒子在电场中的运动 ， 可以与力学中的匀变速直线运动 、平抛运动类比 ， 加深对这些运动规律的理解 3 理清本章分析问题的两个角度 (1)力的角度：侧重于利用牛顿运动定律分析处理问题 (2)能的角度：侧重于利用功能关系 、 能量守恒分析处理问题 第 1节 电荷及其守恒定律 1 知道自然界中存在两种电荷且电荷 5、间存在相互作用 2 了解使物体带电的三种方法 ， 能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质 3 掌握电荷守恒定律 ， 会运用该定律解决实际问题 要点一 电荷及原子结构 1 两种电荷 (1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷 正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷 负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷称为负电荷 (2)相互作用：同种电荷相互排斥 ， 异种电荷相互吸引 2 物质的电结构 原子由带正电的原子核和带负电的电子组成 ， 电子绕原子核高速旋转 原子核正电荷的数量跟核外电子负电荷的数量相等 ， 所以整个原子对外界较远位置表现为电中性 金属原子中离原子核较远的电子 ， 往往会脱离原子 6、核的束缚而在金属中自由活动 ， 这种能自由活动的电子叫做自由电子 ， 失去电子的原子便成了带正电的离子 3 物体带电 物体有了吸引轻小物体的性质 ， 我们就说它带了电 ， 或有了电荷 当物体内的正电荷数量多于负电荷数量时 ， 物体带正电 ， 反之 ， 带负电 正电荷数量与负电荷数量相等时 ，物体不带电 有的同学误认为相互吸引的两物体一定带异种电荷 辨析： 除了带异种电荷的物体相互吸引之外 ， 带电体有吸引轻小物体的性质 ， 这里的 “ 轻小物体 ” 可以不带电 要点二 起电的三种方式 1 摩擦起电 (1)摩擦起电的过程 由于两个物体互相摩擦时 ， 一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个 7、物体 ， 于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电 ， 失去电子的物体则带正电 如玻璃棒与丝绸摩擦时 ， 玻璃棒容易失去电子而带正电；硬橡胶棒与毛皮摩擦时 ， 硬橡胶棒容易得到电子而带负电 (2)摩擦起电的本质 摩擦起电时 ， 电荷并没有凭空产生 ， 其本质是发生了电子的转移 ， 所以两个相互摩擦的物体一定是同时带上性质不同的电荷 ， 且电荷量相等 2 感应起电 (1)静电感应：当一个带电体靠近导体时 ， 由于电荷间相互吸引或排斥 ， 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异号电荷 ， 远离带电体的一端带同号电荷的现象 (2)感应起电：利用静电感应使导体带电的过程 8、 (3) 感应起电的操作步骤： 如图甲所示，使带电体 C ( 如带正电 ) 靠近相互接触的两导体 A 、 B 保持 C 不动，用绝缘工具分开 A 、 B 如图乙所示，移走 C ，则 A 带负电， B 带正电 若先移走 C， 再分开 A、 B， 则 A、 的作用下感应出的异种电荷会立即中和 ， A、 感应起电的判断方法 (1)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 (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物体 ， 带异种电荷 ， 地球就成为远端导体 ， 带同种电荷 3 接触起电 (1 9、)定义：一个物体带电时 ， 电荷之间会相互排斥 ，如果接触另一个导体 ， 电荷会转移到这个导体上 ， 使这个导体也带电 ， 这种带电方式称为接触起电 (2)本质：接触起电的本质是电荷的转移 接触起电过程中电子转移的规律 (1)带正电荷的物体与带负电荷的物体接触 ， 电子由带负电荷的物体转移到带正电荷的物体上 (2)带正电荷的物体与不带电的中性物体接触 ， 电子由中性物体转移到带正电荷的物体上 (3)带负电荷的物体与不带电的中性物体接触 ， 电子由带负电荷的物体转移到中性物体上 4 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 10、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 5 三种起电方式的区别 三种起电方式的本质都是电荷的转移 它们的主要区别是： (1)接触起电是用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体 ， 使电荷从带电物体转移一部分到不带电的物体上 ， 带电总量不变 (2)摩擦起电是两个不同的物体相互摩擦 ， 其中一个物体失去电子而带正电 ， 另一个物体获得电子而带负电 ，带 11、电总量为零 (代数和为零 ) (3)感应起电是将一个导体接近 (但不接触 )另一个带电体 ， 使导体靠近带电体的一端带上与带电体相异的电荷 ，而另一端带上与带电体相同的电荷 ， 是导体中的自由电荷在带电体电荷的作用下发生定向移动 ， 使电荷重新分布 验证物体是否带电的两种方法 (1)将物体靠近轻小物体 (例如纸片 、 头发 )， 若能吸引轻小物体则带电 ， 否则不带电 (2)将待检验物体靠近或接触验电器的金属球 ， 若金属箔片张开则带电 ， 否则不带电 要点三 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不会创生 ， 也不会消灭 ， 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 12、转移过程中 ， 电荷的总量保持不变 这个结论叫做电荷守恒定律 2 电荷守恒定律的另一种表述 一个与外界没有电荷交换的系统 ， 电荷的代数和保持不变 3 对电荷守恒定律的理解 (1)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 (2)两种典型的摩擦起电现象：一是用丝绸摩擦玻璃棒 ， 玻璃棒带正电；二是用毛皮摩擦橡胶棒 ， 橡胶棒带负电 玻璃棒和橡胶棒上带的电都不是凭空产生的 ， 而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象 ， 符合电荷守恒定律 ， 可以推断：与玻璃棒摩擦过的丝绸要带负电 ， 与橡胶棒摩擦过的毛皮要带正电 (3)带等量异种电荷的两金属球相接触 ， 发生电荷中和 13、， 两球都不再带电 ， 这个过程中两球所带电荷的总量并没有变 (为零 )， 电荷也是守恒的 (4)电荷守恒定律的广泛性：任何电现象都不违背电荷守恒定律 ， 涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律 如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子 ， 一对正 、 负电子可同时湮没 、 转化为光子 在这种情况下 ， 带电粒子总是成对产生或湮没 ， 电荷的代数和不变 有的同学误认为 “ 中性 ” 、 “ 中和 ” 的意义相同 辨析： 电中性的物体是有正 、 负电荷存在的 ， 只是正 、 负电荷量的代数和为零 ， 对外不显电性；电荷的中和是指等量异种电荷相互抵消而不带电的过程 ， 使得 14、净电荷减少或为零 ， 但正 、 负电荷本身依然存在 ， 并不是正 、 负电荷的消失 要点四 元电荷 1 电荷量： 电荷的多少叫电荷量，简称电量其国际单位为库仑，符号是 C 2 元电荷： 科学实验发现的最小电荷量，就是电子所带的电荷量，这个最小的电荷量叫元电荷， 用 e 表示，这是电荷的最小单位 3 元电荷的数值： e 10 19C 元电荷的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的 4 比荷： 电子的电荷量 e 和电子的质量 m e 之比叫电子的比荷电子的比荷也是一个常用的物理量，电子的比荷为em e 10 10 30 C /k g 1 . 7 6 1011C / k g. 物体带的电荷量是不能连续变化的物理量 ， 只能是元电荷的整数倍 有的同学误认为元电荷就是带电荷量足够小的带电体 辨析： 元电荷是一个抽象的概念 ， 不是指某一个带电体 ， 它是指一个特定的电荷量 另外任何带电体所带电荷量都是 10 19 绝缘细线上端固定 ， 下端挂一轻质小球 a， b， 开始时 ， a、 如图所示 ， 现使 则 ( ) A a， 吸住后不放开 B a， 接触后又把 C a、。