1.1 静电现象及其微观解释 学案(2020年鲁科版高中物理选修3-1)
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1、第 1 节 静电现象及其微观解释 学习目标 核心提炼 1.知道使物体带电的三种方式及其微观原因。 2 种电荷正电荷、负电 荷 3 种起电方式摩擦起 电、接触起电、感应起电 1 个规律电荷守恒定律 2.知道电荷守恒定律,会用原子结构和电荷守恒的 知识分析静电现象。 3.了解静电现象及其在生产、 生活中的应用与防护。 一、静电的产生 1.使物体带电的三种方式:摩擦起电、接触起电、感应起电。 2.静电感应:导体因受附近带电体的影响而带电的现象叫做静电感应。利用静电 感应使物体带电的方式叫感应起电。 3.电荷:物理学规定:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的橡胶棒带 负电。 4.电荷间的相互作用
2、:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 二、原子结构与电荷守恒 1.原子结构:物质由原子、分子、离子等微粒组成;原子由原子核和电子组成; 原子核由中子和质子组成。质子带正电,电子带负电,物体不显电性。 2.电荷守恒定律:电荷既不能创生,也不能消灭,只能从物体的一部分转移到另 一部分,或者从一个物体转移到另一个物体。在任何转移的过程中,电荷的总量 不变。这个规律叫做电荷守恒定律。 3.物体带电的本质:电子的转移。 三、静电的应用与防护 1.静电的应用:激光打印机、静电喷雾、静电除尘、静电杀菌等。 2.防止静电危害的方法之一是:尽快把静电导走。 起电的三种方式 要点归纳 三种起电方式的比较 方式
3、内容 摩擦起电 感应起电 接触起电 产生条件 两不同绝缘体摩擦 时 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 导体带上与带电体 电性相同的电荷 微观解释 不同物质的原子核 对核外电子的约束 力不同,摩擦时电 子从一物体转移到 另一物体 导体中的自由电子 受到带电体对它的 排斥(或者吸引), 而移向导体的远端 (或者近端) 电荷间的相互作 用,使得自由电子 在带电体和导体上 转移,且重新分布 实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移 精典示例 例 1 (多选)关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法中正确的是( ) A.摩擦起电现象说明机械
4、能可以转化为电能,也说明通过做功可以创造出电荷 B.摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体 C.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分 D.感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体 解析 摩擦起电的实质是电子在相互摩擦的物体间发生转移, 失电子的显示正电, 得电子的显示负电,此过程并非创造了电荷,而是总电荷量守恒,A 错误,B 正 确;感应起电的实质是电荷从导体的一部分转移到另一部分,是电荷在同一导体 内部发生了转移,C 正确,D 错误。 答案 BC 例 2 (多选)如图 1 所示,A、B 为相互接触的用绝缘支柱支撑的金属导体,起初 它们不带电,在它们的下部贴有
5、金属箔片,C 是带正电的小球,下列说法正确的 是( ) 图 1 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 虽然 A、B 起初都不带电,但带正电的导体 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 端带正电荷, 其下部贴有的金属箔片分别带上了与 A、B
6、 同种的电荷,所以金属箔片都张开,A 正确;C 只要一直在 A、B 附近,先把 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 仍带等量异种的感应电荷,此时即使再移走 C,A、B 所带电荷量也不变,金属箔片仍张开,B 正确;但如果先移走 C,A、B 上的感应 电荷会马上中和,不再带电,所以箔片都不会张开,C 错误;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 上的感应电荷会完全 中和,金属箔片都不会张开,D 错误。 答案 AB (1)摩擦起电适用于绝缘体,感应起电、接触起电适用于导体。 (2)无论哪种起电方式,转移的都是电子,
7、正电荷不会转移。 (3)感应起电的判断方法 当带电体靠近导体时,导体靠近带电体的一端带与导体不同的电荷,远离带电 体的一端带与导体相同的电荷。 导体接地时,该导体与地球可视为一个导体,而且该导体可视为近端导体,带 与导体不同的电荷,地球就成为远端导体,同种电荷导入大地。 针对训练 1 (多选)将带电棒移近两个不带电的导体球, 两个导体球开始时互相接 触且对地绝缘,如图 2 所示,下列几种方法中能使两球都带电的是( ) 图 2 A.先把两球分开,再移动棒 B.先移走棒,再把两球分开 C.先将棒接触一下其中一球,再把两球分开 D.棒带的电荷量如果不变,不能使两导体球带电 解析 带电棒移近两球时,使
8、两球的电荷重新分布,甲、乙左右两端出现等量异 种电荷,先将两球分开,再移走棒,甲、乙两球就带上等量异种电荷;若先移走 棒,由于两球接触,先前感应出的等量正、负电荷发生中和,再分开两球后,球 上不带电;将棒与其中一球接触后,三物体均带电,再把两球分开,两球带有同 种电荷。故选项 A、C 正确。 答案 AC 电荷守恒定律 要点归纳 1.完全相同的导体球接触起电时电荷量分配原则 用带电荷量为 Q1的金属球与带电荷量为 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为总电荷量的一半。若两球带异种电荷,则先中和相同 量的异号电荷,然后平分剩余电荷,电性与所带电荷量多的金属球相同。 2.“中
9、性”与“中和”的理解 (1)中性:物体内有电荷存在,但正、负电荷的绝对值相等,对外不显电性。 (2)中和:两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程。 精典示例 例 3 完全相同的两金属小球 A、B 带有相同的电荷量,相隔一定的距离,今让 第三个完全相同的不带电金属小球 C,先后与 A、B 接触后移开。 (1)若 A、B 两球带同种电荷,接触后两球的电荷量大小之比为多少? (2)若 A、B 两球带异种电荷,接触后两球的电荷量大小之比为多少? 解析 (1)若 A、B 带同种电荷,带电荷量均为 q,则 A、C 接触后,A、C 带电荷 量为 qAqC1 2q。 C 与 B 球接触后,B、C 所
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