内容正文:
1. 电荷
导学案
1.知道自然界中存在两种电荷,知道电荷量的概念及单位。
2.知道三种起电方式,理解感应起电现象。
3.知道电荷守恒定律的内容以及元电荷的概念。
1. 理解摩擦起电、感应起电和接触起电(重点)
2. 对于元电荷的理解,以及对于电荷守恒定律的理解和应用(重点)
3. 学会从物质微观结构的角度认识物体带电的本质(难点)
4. 应用电荷守恒定律分析接触起电现象中电荷量的分配(难点)
一、电荷
1.电荷的分类
自然界中只有两种电荷:正电荷、负电荷。
2.电荷量
电荷的多少叫作电荷量,用Q(或q)表示。在国际单位制中,它的单位是库仑,简称库,符号是C。正电荷的电荷量为正值,负电荷的电荷量为负值。
3.电荷的性质:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;且带电体有吸引轻小物体的性质。
二、静电感应
现象:
(1)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种电荷,远离带电体的一端带同种电荷。
(2)感应起电:利用静电感应使金属导体带电的过程。
三、电荷守恒定律
1.原始表述: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;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
2.现代表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
四、元电荷
1.元电荷:电荷量是不能连续变化的物理量,最小电荷量就是电子所带的电荷量。质子、正电子所带的电荷量与它相同,电性相反。人们把这个最小的电荷量叫作元电荷,用e表示,e=1.60×10-19__C,最早是由美国物理学家密立根测得的。所有带电体的电荷量都是e的整数倍。
2.比荷:带电体的电荷量与质量之比。
一、导入新课
【思考与讨论】
摩擦可以使物体带电。摩擦过的琥珀能够吸引羽毛。为什么有的物体容易带电,而有的物体很难带电呢?根据你的日常生活,你能举出哪些使物体带电的例子?
【演示实验】
用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥,而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引。
【“识电”历史】
(1)公元前600年左右,古希腊学者泰勒斯就发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象。
(2)公元1世纪,我国学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥”一语。你知道是什么意思吗?
(3)16世纪,英国科学家吉尔伯特在研究这类现象时首先根据希腊文的琥珀创造了英语中的“electricity”(电)这个词,用来表示琥珀经过摩擦以后具有的性质,并且认为摩擦过的琥珀带有电荷。
二、进行新课
【思考与回顾】
根据初中所学的知识,自然界中有几种电荷?它们之间相互作用的特点是什么?我们通常用什么方法获得这些电荷?
(一)电荷
1.自然界中有两种电荷:
(1)正电荷:丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷
(2)负电荷:毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷
(3)相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引
2.电荷量
(1)定义:电荷的多少叫做电荷量
(2)符号:Q
(3)单位:库仑,简称库,符号C
(4)正负:正电荷的电荷量为正值,负电荷的电荷量为负值。
(5)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。尽管电荷量有正负值(正号一般省略),要知道这里的“+”“-”号代表电荷的种类,与数学中的正负号的含义不同。
【实验与思考】
(1) 实验演示:“静电飞花”实验
(2) 思考与讨论:你看到了什么?为什么会出现这样的现象?
(二)使物体带电的方法
1.摩擦起电:通过摩擦使物体带电的现象,叫摩擦起电。
(1)内容复习:①丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电;②毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带负电。
【思考与讨论】摩擦为什么能使物体带电?
(2)摩擦起电的原因
①原子的构成:
②金属的微观结构模型:
1)金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电子叫作自由电子。
2)失去自由电子的原子便成为带正电的离子。
③起电实质:摩擦时电子从一个物体转移到另一个物体上。
得到电子的物体:带负电;失去电子的物体:带正电。
2.感应起电
【实验与观察】
取一对用绝缘柱支持的导体 A 和 B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的两片金属箔是闭合的。手握绝缘棒,把带正电荷的带电体 C 移近导体A,金属箔有什么变化? 这时手持绝缘柱把导体A 和B分开,然后移开 C,金属箔又有什么变化? 再让导体A 和B接触,又会看到什么现象?
【思考与讨论】
①带正电荷的带电体 C 移近导体A,金属箔出现的变化说明了什么?你能说一下其中的原因吗?
②把导体A 和B分开后,再让导体A 和B接触,为什么会出现你所看到的现象?如何解释?
(1)感应起电原理:
感应起电实质:电子从导体的一端的转移到导体的另一端
(2)静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象,叫做静电感应。
规律:近端感应异种电荷,远端感应同种电荷
(3)感应起电:利用静电感应使物体带电,叫做感应起电。
3.接触带电
【实验与观察】演示静电球使人头发带电实验
【思考与讨论】人的头发为什么会散开?
(1)接触带电的实质:电荷从一个物体转移到另一个物体
(2)两个完全相同的带电导体,接触后再分开,二者将原来所带电量的总和平均分配
【做一做】
从 18 世纪起,人们开始经常使用一种叫作验电器的简单装置来检测物体是否带电。
1.制作验电器材料:导体棒、玻璃瓶、两片金属箔、金属丝和绝缘塞。
2.制作两个关键点:一是绝缘塞的绝缘性能要好;二是两片金属箔要既轻又硬,张开合拢灵活。
3.制作过程:如图玻璃瓶内有两片金属箔,用金属丝挂在一根导体棒的下端,棒的上端穿过绝缘的瓶塞从瓶口伸出就制成了验电器。
【思考与讨论】
(1)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?解释下面将要看到的现象。
(2)验电器能检验电荷的种类吗?怎样检验?
【用途拓展】
把金属箔换成指针,并用金属制作外壳,这样的验电器又叫作静电计。静电计是通过静电感应检测带电体带电的相对数量的静电仪器。
(三)电荷守恒定律
【思考与讨论】
我们刚才学习了三种起电的方式,明确了三种方式起电的原理和本质,请同学们思考在这三种过程中电荷是否凭空消失了或者凭空产生?
1.起电的本质:
无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移,并不是创造电荷。
2.电荷守恒定律:
(1)表述一:电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,系统的电荷总数保持不变.
(2)表述二:一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。
(四)元电荷
【阅读与领悟】
(1)什么是元电荷?一个电子就是一个元电荷吗?
(2)元电荷的数值是多少?它的数值最早是由哪位物理学家测定的?
(3)什么叫比荷?电子的比荷是多少?
【总结与归纳】
1.元电荷:一个电子所带电量为元电荷,所有带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍。
2.元电荷的值:e=1.60×10-19C,最早由美国科学家密立根测得。
3.比荷:带电体的电荷量与质量的比值叫做比荷。
1.如图所示,分别使塑料丝和塑料管带电,此时塑料丝悬在空中,状似“章鱼”。由此可判断塑料丝和塑料管( )
A.均不带电 B.带同种电荷 C.带异种电荷 D.无法确定
【答案】B
【详解】塑料丝悬在空中,可知塑料丝受到塑料管的库仑斥力,所以塑料丝和塑料管带同种电荷。
故选B。
2.“通草球”是五加科植物通脱木的茎髓,秋天取茎,放置干燥处晾干,将其茎髓制成小球,这种小球密度很小,且绝缘,过去常用来做静电实验。现在这种东西较少见,一般中药店里有售。在图中,两个通草球甲和乙悬挂在支架上,彼此吸引。关于该现象判断正确的是( )
A.甲小球一定带了电 B.乙小球一定带了电
C.两个小球中有一个可能不带电 D.甲、乙小球一定带有异种电荷
【答案】C
【详解】由图可知,两通草球相互吸引,则两小球可能带异种电荷,也可能只有一个小球带电,另一个小球不带电。
故选C。
3.西晋的《博物志杂说上》记载:“今人梳头著髻时,有随梳解结有光者,亦有咤声。”这是关于摩擦起电产生火花并发出声音的记载。关于摩擦起电,下列说法中正确的是( )
A.摩擦能产生电子和质子
B.摩擦起电,使电子从一个物体转移到另一个物体
C.摩擦起电表明,电荷的总量并不守恒
D.物体所带电荷量不一定是元电荷的整数倍
【答案】B
【详解】ABC.根据电荷守恒定律电荷不会产生也不会消失,只会从一个物体到另一个物体或从物体的一部分到另一部分,电荷总量保持不变,所以两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,它们必定带上等量异种电荷,故B正确,AC错误;
D.物体所带电荷量一定是元电荷的整数倍,故D错误。
故选B。
4.两金属小球所带电荷量分别为和。将两小球接触后,它们所带电荷量之和是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由电荷守恒定律得,将两小球接触后,它们所带电荷量之和
故选A。
5.在物理学的发展历程中,对于电荷的研究至关重要。从早期对静电现象的观察,到后来对电荷本质的深入探索,科学家们付出了巨大的努力。下列关于电荷的说法正确的是( )
A.元电荷就是质子
B.电荷量是不能连续变化的
C.库仑首先区分了正电荷和负电荷
D.某带电体的电荷量可能为
【答案】B
【详解】A.元电荷是最小的带电单位,不同于实物粒子,A错误;
BD.由于所有带电体的电荷量只能是元电荷的整数倍,所以电荷量是不能连续变化的物理量,B正确、D错误;
C.富兰克林首先区分了正电荷和负电荷,C错误。
故选B。
6.关于电荷,下列说法正确的是( )
A.电荷量很小的电荷就是元电荷
B.物体所带的电荷量可以是任意的
C.元电荷的数值最早是由库仑测得的
D.所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍
【答案】D
【详解】A.元电荷是最小的电量单位,不是电荷量很小的电荷,选项A错误;
BD.物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍,不可以是任意的,选项B错误,D正确;
C.元电荷的数值最早是由密立根测得的,选项C错误;
故选D。
7.如图所示的验电器,静置时两金属箔张开。现用带负电的物体与验电器的金属球接触,金属箔先闭合然后张开更大。则金属球( )
A.与物体接触前不带电 B.与物体接触前带负电
C.与物体接触后不带电 D.与物体接触后带负电
【答案】D
【详解】验电器静置时金属箔张开,说明其原先带有电荷。用带负电的物体与其接触时,先有部分负电荷流入验电器,使其原有正电荷被中和,金属箔因电荷量减小而先闭合;随后继续有电子流入,使验电器转而带较多的负电荷,金属箔又因同种电荷相斥而张开得更大。因此验电器(金属球)最终带负电。
故选D。
8.如图所示,用绝缘柱支持的不带电枕形导体和彼此接触。现把带正电的带电体靠近导体,下列说法正确的是( )
A.导体的电荷量大于导体的电荷量
B.若将导体接地,导体下部的金属箔闭合
C.移走,然后手持绝缘柱把导体和分开,则导体和下部的金属箔依旧张开
D.手持绝缘柱把导体和分开,然后移走,则导体和下部的金属箔依旧张开
【答案】D
【详解】A.移近时,带正电的小球对、内的电荷有力的作用,使、中的自由电子向左移动,使得上积累了负电荷,上积累了等量的正电荷,其下部的金属箔片也分别带上了与、同种性质的电荷,故A错误;
B.若将导体A接地,A、B以及大地相连成为一个整体,导体A为近端,带负电,下面的金属箔仍然张开一定角度,大地为远端,导体B没有净电荷,下面的金属箔闭合,故B错误;
C.移走,然后手持绝缘柱把导体和分开,此时静电感应现象消失,和都不带电,则导体和下部的金属箔闭合,故C错误;
D.手持绝缘柱把导体和分开,然后移走,此时和都带电,导体和下部的金属箔依旧张开,故D正确。
故选D。
9.已知一个电子所带电量,现有位同学发现某本资料书上有个数值很模糊,根据你所学知识,推断该数值不可能是( )
A.30C B. C.4.8C D.
【答案】D
【详解】所有带电体所带电量都是e的整数倍,ABC选项中的数值都可以是e的整数倍,D选项中的不能是e的整数倍。
故选D。
10.有三个完全相同的金属球甲、乙、丙,开始甲球带-0.12C的电荷,乙球不带电,丙球带+0.1C的电荷,甲球与乙球接触后分开,然后乙球与丙球接触后分开,最后丙球与甲球接触后分开。下列说法正确的是( )
A.最终甲球带+0.02C的电荷
B.甲球与乙球接触的过程,有-0.06C的电荷从甲转移到乙
C.乙球与丙球接触的过程,有+0.08C的电荷从丙转移到乙
D.丙球与甲球接触的过程,有+0.04C的电荷从丙转移到甲
【答案】B
【详解】B.甲球与乙球接触后,甲、乙的电荷量均变为
由于金属中的自由电荷为电子,可知甲球与乙球接触的过程,有的电荷从甲转移到乙,故B正确;
C.然后乙球与丙球接触后,乙、丙的电荷量均变为
可知乙球与丙球接触的过程,有的电荷从乙转移到丙,故C错误;
AD.最后丙球与甲球接触后,甲、丙的电荷量均变为
可知丙球与甲球接触的过程,有的电荷从甲转移到丙,最终甲球带的电荷,故AD错误。
故选B。
11.(多选)橡胶板置于绝缘水平桌面上,某同学戴着绝缘手套先用毛皮摩擦橡胶板,使橡胶板带负电,然后手握绝缘手柄将铝板靠近橡胶板,铝板的下表面与橡胶板上凸起的接地铁钉接触(接地铁钉与橡胶板不接触),并在其上表面撒上细纸屑,迅速上抬铝板至某一位置后,可以看到细纸屑从铝板上飞溅出来,这就是“静电飞花”实验。下列说法正确的是( )
A.铝板未与橡胶板接触所以始终不带电
B.铝板与铁钉接触时,电子从铝板通过铁钉流向大地
C.铝板与铁钉接触时,铝板下表面带正电荷
D.纸屑是因为带负电相互排斥而不断飞散
【答案】BC
【详解】ABC.橡胶板带负电,铝板靠近后,根据静电感应现象可知铝板的下表面带正电,上表面带负电,当下表面与接地铁钉接触后,上表面的电子会流向大地,只有下表面带正电,故A错误,BC正确;
D.上抬铝板过程中,下表面的正电荷减小,上表面正电荷增加,纸屑因为与金属板带同种电荷(正电荷)而不断飞散,故D错误。
故选BC。
12.(多选)如图所示,A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体,起初都不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C是带正电的小球,下列说法正确的是( )
A.把C移近导体A时,将A左端用导线接地,A、B上的金属箔片都张开
B.把C移近导体A后,先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍张开
C.把C移近导体A后,先把A、B分开,然后移去C后,A、B上的金属箔片仍张开
D.把C移近导体A后,先把A、B分开,再把C移走后,A、B上的金属箔片均张开,且A、B(含金属箔片)带等量异种电荷
【答案】ACD
【详解】A.金属导体处在正电荷的电场中,由于静电感应现象,导体B的右端要感应出正电荷,在导体A的左端会出现负电荷,而将A左端用导线接地,大地上的负电荷会把AB导体上的正电荷中和掉后,AB整体带负电,金属箔片都是同种电荷相互排斥而张开,故A正确;
B.先把C移走,A、B电荷恢复原状,若再把A、B分开,A、B上的金属箔片不会张开,故B错误;
CD.把带正电荷的物体C移近导体A后,把A和B分开,A带负电,B带正电,金属箔还是张开,且A、B(含金属箔片)带等量异种电荷,故CD正确。
故选ACD。
13.(多选)某同学用一次性塑料杯、回形针和铝箔纸自制一个简易验电器,如图所示。下列实验现象可能产生的是( )
A.与纸巾摩擦过的塑料吸管靠近但未接触回形针上端时,铝箔会张开,而将塑料吸管移开后,铝箔的张角不会闭合
B.与纸巾摩擦过的塑料吸管与回形针接触后铝箔会张开,再将塑料吸管移开,铝箔的张角又会略微变小,但不闭合
C.当火柴的火焰靠近带电的回形针上端时,铝箔的张角会闭合
D.先让与纸巾摩擦过的塑料吸管接触回形针上端,再用摩擦过的纸巾接触回形针上端,铝箔的张角会闭合
【答案】BCD
【详解】A.与纸巾摩擦过的塑料吸管会带电,靠近回形针上端时,由于感应带电回形针会带上异种电荷,因此铝箔的张角会打开,当塑料吸管移开后铝箔和回形针上的电荷会再次中和不显电性,因此铝箔的张角会闭合,故A选项错误;
B.与纸巾摩擦过的塑料吸管会带电,接触回形针后由于接触带电,回形针会带上同种电荷,铝箔张开,当塑料吸管移开后回形针和铝箔仍然保持一定电荷,所以铝箔张角会略微变小但不闭合;
C.由于分子热效应,火焰上端靠近回形针时电子运动加剧会脱离回形针,从而导致回形针和铝箔所带电荷减小,铝箔的张角会逐渐闭合;
D.与纸巾摩擦过的塑料吸管和纸巾会分别带上异种电荷,当塑料吸管和纸巾分别与回形针接触后,回形针由于接触带电会先带上电荷没然后被中和。因此铝箔的张角最后会是闭合状态。
故选BCD。
14.(多选)如图所示是滚筒式静电分选器,由料斗A,导板B,导体滚筒C,刮板D,料槽E、F和放电针G等部件组成。C和G分别接于直流高压电源的正、负极,并令C接地。电源电压很高,足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子,现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落,下落时经过电离空气都会带上负电荷,沿导板B到达转动着的滚筒C,粉粒a具有良好的导电性,粉粒b具有良好的绝缘性。则下列说法正确的是( )
A.粉粒a与导体滚筒C接触后会先中和再带上正电
B.粉粒b会落入F料槽中
C.粉粒a会落入F料槽中
D.刮板D的作用是把吸附在导体滚筒C上的粉粒刮下来
【答案】ACD
【详解】ACD.电极G电离空气产生大量离子,使得粉粒a、b都带负电,粉粒a具有良好的导电性,粉粒a上的负电与滚筒C上的正电相互吸引,与导体滚筒C接触后会先中和再带上正电,与滚筒C上电荷相排斥,最后被刮板D刮入料槽F中,故ACD正确;
B.粉粒b具有良好的绝缘性,则不会被滚筒C中和,则粉粒b与滚筒C一直相互吸引直到粉粒b碰到D时落下,落在料槽E中,故B错误。
故选ACD。
15.(多选)如图,充气后的气球在头发上摩擦,再靠近不带电的空易拉罐,在气球未接触易拉罐的情况下,可观察到易拉罐会朝气球方向滚动,关于这一现象,下列说法正确的是( )
A.易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相反
B.易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相反
C.气球对易拉罐远、近两侧的作用力均为吸引力
D.气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小不相等
【答案】AD
【详解】AB.根据静电感应,靠近气球一侧与气球带异种电荷,远离一侧与气球带同种电荷;A正确,B错误;
CD.气球对易拉罐远侧为斥力,近侧为吸引力。并且对近侧的力大于远侧的力;C错误,D正确。
故选AD。
通过本节课的学习,我们应该对以下知识点做好重点关注:
(1) 摩擦起电、感应起电和接触起电的原因是什么?特别是对感应起电的现象做好解释。
(2) 电荷守恒定律的内容是什么?
(3) 元电荷的概念,元电荷是否是电荷?
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1. 电荷
导学案
1.知道自然界中存在两种电荷,知道电荷量的概念及单位。
2.知道三种起电方式,理解感应起电现象。
3.知道电荷守恒定律的内容以及元电荷的概念。
1. 理解摩擦起电、感应起电和接触起电(重点)
2. 对于元电荷的理解,以及对于电荷守恒定律的理解和应用(重点)
3. 学会从物质微观结构的角度认识物体带电的本质(难点)
4. 应用电荷守恒定律分析接触起电现象中电荷量的分配(难点)
一、电荷
1.电荷的分类
自然界中只有两种电荷: 、 。
2.电荷量
电荷的多少叫作 ,用Q(或q)表示。在国际单位制中,它的单位是 ,简称库,符号是C。正电荷的电荷量为 值,负电荷的电荷量为 值。
3.电荷的性质:同种电荷相互 ,异种电荷相互 ;且带电体有 的性质。
二、静电感应
现象:
(1)当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互 或 ,导体中的自由电荷便会 或 带电体,使导体靠近带电体的一端带 电荷,远离带电体的一端带 电荷。
(2)感应起电:利用 使金属导体带电的过程。
三、电荷守恒定律
1.原始表述:电荷既不会 ,也不会 ,它只能从一个物体 到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持 。
2.现代表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的 保持不变。
四、元电荷
1.元电荷:电荷量是不能连续变化的物理量,最小电荷量就是电子所带的电荷量。质子、正电子所带的电荷量与它 ,电性相反。人们把这个最小的电荷量叫作元电荷,用e表示,e= ,最早是由美国物理学家 测得的。所有带电体的电荷量都是e的 。
2.比荷:带电体的 与 之比。
一、导入新课
【思考与讨论】
摩擦可以使物体带电。摩擦过的琥珀能够吸引羽毛。为什么有的物体容易带电,而有的物体很难带电呢?根据你的日常生活,你能举出哪些使物体带电的例子?
【演示实验】
用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥,而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引。
【“识电”历史】
(1)公元前600年左右,古希腊学者泰勒斯就发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象。
(2)公元1世纪,我国学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥”一语。你知道是什么意思吗?
(3)16世纪,英国科学家吉尔伯特在研究这类现象时首先根据希腊文的琥珀创造了英语中的“electricity”(电)这个词,用来表示琥珀经过摩擦以后具有的性质,并且认为摩擦过的琥珀带有电荷。
二、进行新课
【思考与回顾】
根据初中所学的知识,自然界中有几种电荷?它们之间相互作用的特点是什么?我们通常用什么方法获得这些电荷?
(一)电荷
1.自然界中有两种电荷:
(1)正电荷: 摩擦过的玻璃棒所带的电荷
(2)负电荷: 摩擦过的橡胶棒所带的电荷
(3)相互作用:同种电荷相互 ,异种电荷相互
2.电荷量
(1)定义:电荷的多少叫做电荷量
(2)符号:Q
(3)单位: ,简称库,符号C
(4)正负:正电荷的电荷量为 值,负电荷的电荷量为 值。
(5)比较电荷带电的多少,要比较的是其电荷量的 , 大的带电多。尽管电荷量有正负值(正号一般省略),要知道这里的“+”“-”号代表电荷的种类,与数学中的正负号的含义不同。
【实验与思考】
(1) 实验演示:“静电飞花”实验
(2) 思考与讨论:你看到了什么?为什么会出现这样的现象?
(二)使物体带电的方法
1.摩擦起电:通过摩擦使物体带电的现象,叫摩擦起电。
(1)内容复习:①丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电;②毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带负电。
【思考与讨论】摩擦为什么能使物体带电?
(2)摩擦起电的原因
①原子的构成:
②金属的微观结构模型:
1)金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电子叫作自由电子。
2)失去自由电子的原子便成为带正电的离子。
③起电实质:摩擦时电子从一个物体 到另一个物体上。
电子的物体:带负电; 电子的物体:带正电。
2.感应起电
【实验与观察】
取一对用绝缘柱支持的导体 A 和 B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的两片金属箔是闭合的。手握绝缘棒,把带正电荷的带电体 C 移近导体A,金属箔有什么变化? 这时手持绝缘柱把导体A 和B分开,然后移开 C,金属箔又有什么变化? 再让导体A 和B接触,又会看到什么现象?
【思考与讨论】
①带正电荷的带电体 C 移近导体A,金属箔出现的变化说明了什么?你能说一下其中的原因吗?
②把导体A 和B分开后,再让导体A 和B接触,为什么会出现你所看到的现象?如何解释?
(1)感应起电原理:
感应起电实质:电子从导体的一端的转移到导体的另一端
(2)静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象,叫做 。
规律:近端感应 电荷,远端感应 电荷
(3)感应起电:利用静电感应使物体带电,叫做感应起电。
3.接触带电
【实验与观察】演示静电球使人头发带电实验
【思考与讨论】人的头发为什么会散开?
(1)接触带电的实质:电荷从一个物体 到另一个物体
(2)两个完全相同的带电导体,接触后再分开,二者将原来所带电量的总和 分配
【做一做】
从 18 世纪起,人们开始经常使用一种叫作验电器的简单装置来检测物体是否带电。
1.制作验电器材料:导体棒、玻璃瓶、两片金属箔、金属丝和绝缘塞。
2.制作两个关键点:一是绝缘塞的绝缘性能要好;二是两片金属箔要既轻又硬,张开合拢灵活。
3.制作过程:如图玻璃瓶内有两片金属箔,用金属丝挂在一根导体棒的下端,棒的上端穿过绝缘的瓶塞从瓶口伸出就制成了验电器。
【思考与讨论】
(1)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?解释下面将要看到的现象。
(2)验电器能检验电荷的种类吗?怎样检验?
【用途拓展】
把金属箔换成指针,并用金属制作外壳,这样的验电器又叫作静电计。静电计是通过静电感应检测带电体带电的相对数量的静电仪器。
(三)电荷守恒定律
【思考与讨论】
我们刚才学习了三种起电的方式,明确了三种方式起电的原理和本质,请同学们思考在这三种过程中电荷是否凭空消失了或者凭空产生?
1.起电的本质:
无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移,并不是 电荷。
2.电荷守恒定律:
(1)表述一:电荷既不能 ,也不能 ,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,系统的电荷总数保持 .
(2)表述二:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持 。
(四)元电荷
【阅读与领悟】
(1)什么是元电荷?一个电子就是一个元电荷吗?
(2)元电荷的数值是多少?它的数值最早是由哪位物理学家测定的?
(3)什么叫比荷?电子的比荷是多少?
【总结与归纳】
1.元电荷:一个电子所带电量为元电荷,所有带电体所带电荷量只能是元电荷的 倍。
2.元电荷的值:e= C,最早由美国科学家密立根测得。
3.比荷:带电体的电荷量与 的比值叫做比荷。
1.如图所示,分别使塑料丝和塑料管带电,此时塑料丝悬在空中,状似“章鱼”。由此可判断塑料丝和塑料管( )
A.均不带电 B.带同种电荷 C.带异种电荷 D.无法确定
2.“通草球”是五加科植物通脱木的茎髓,秋天取茎,放置干燥处晾干,将其茎髓制成小球,这种小球密度很小,且绝缘,过去常用来做静电实验。现在这种东西较少见,一般中药店里有售。在图中,两个通草球甲和乙悬挂在支架上,彼此吸引。关于该现象判断正确的是( )
A.甲小球一定带了电 B.乙小球一定带了电
C.两个小球中有一个可能不带电 D.甲、乙小球一定带有异种电荷
3.西晋的《博物志杂说上》记载:“今人梳头著髻时,有随梳解结有光者,亦有咤声。”这是关于摩擦起电产生火花并发出声音的记载。关于摩擦起电,下列说法中正确的是( )
A.摩擦能产生电子和质子
B.摩擦起电,使电子从一个物体转移到另一个物体
C.摩擦起电表明,电荷的总量并不守恒
D.物体所带电荷量不一定是元电荷的整数倍
4.两金属小球所带电荷量分别为和。将两小球接触后,它们所带电荷量之和是( )
A. B. C. D.
5.在物理学的发展历程中,对于电荷的研究至关重要。从早期对静电现象的观察,到后来对电荷本质的深入探索,科学家们付出了巨大的努力。下列关于电荷的说法正确的是( )
A.元电荷就是质子
B.电荷量是不能连续变化的
C.库仑首先区分了正电荷和负电荷
D.某带电体的电荷量可能为
6.关于电荷,下列说法正确的是( )
A.电荷量很小的电荷就是元电荷
B.物体所带的电荷量可以是任意的
C.元电荷的数值最早是由库仑测得的
D.所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍
7.如图所示的验电器,静置时两金属箔张开。现用带负电的物体与验电器的金属球接触,金属箔先闭合然后张开更大。则金属球( )
A.与物体接触前不带电 B.与物体接触前带负电
C.与物体接触后不带电 D.与物体接触后带负电
8.如图所示,用绝缘柱支持的不带电枕形导体和彼此接触。现把带正电的带电体靠近导体,下列说法正确的是( )
A.导体的电荷量大于导体的电荷量
B.若将导体接地,导体下部的金属箔闭合
C.移走,然后手持绝缘柱把导体和分开,则导体和下部的金属箔依旧张开
D.手持绝缘柱把导体和分开,然后移走,则导体和下部的金属箔依旧张开
9.已知一个电子所带电量,现有位同学发现某本资料书上有个数值很模糊,根据你所学知识,推断该数值不可能是( )
A.30C B. C.4.8C D.
10.有三个完全相同的金属球甲、乙、丙,开始甲球带-0.12C的电荷,乙球不带电,丙球带+0.1C的电荷,甲球与乙球接触后分开,然后乙球与丙球接触后分开,最后丙球与甲球接触后分开。下列说法正确的是( )
A.最终甲球带+0.02C的电荷
B.甲球与乙球接触的过程,有-0.06C的电荷从甲转移到乙
C.乙球与丙球接触的过程,有+0.08C的电荷从丙转移到乙
D.丙球与甲球接触的过程,有+0.04C的电荷从丙转移到甲
11.(多选)橡胶板置于绝缘水平桌面上,某同学戴着绝缘手套先用毛皮摩擦橡胶板,使橡胶板带负电,然后手握绝缘手柄将铝板靠近橡胶板,铝板的下表面与橡胶板上凸起的接地铁钉接触(接地铁钉与橡胶板不接触),并在其上表面撒上细纸屑,迅速上抬铝板至某一位置后,可以看到细纸屑从铝板上飞溅出来,这就是“静电飞花”实验。下列说法正确的是( )
A.铝板未与橡胶板接触所以始终不带电
B.铝板与铁钉接触时,电子从铝板通过铁钉流向大地
C.铝板与铁钉接触时,铝板下表面带正电荷
D.纸屑是因为带负电相互排斥而不断飞散
12.(多选)如图所示,A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体,起初都不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C是带正电的小球,下列说法正确的是( )
A.把C移近导体A时,将A左端用导线接地,A、B上的金属箔片都张开
B.把C移近导体A后,先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍张开
C.把C移近导体A后,先把A、B分开,然后移去C后,A、B上的金属箔片仍张开
D.把C移近导体A后,先把A、B分开,再把C移走后,A、B上的金属箔片均张开,且A、B(含金属箔片)带等量异种电荷
13.(多选)某同学用一次性塑料杯、回形针和铝箔纸自制一个简易验电器,如图所示。下列实验现象可能产生的是( )
A.与纸巾摩擦过的塑料吸管靠近但未接触回形针上端时,铝箔会张开,而将塑料吸管移开后,铝箔的张角不会闭合
B.与纸巾摩擦过的塑料吸管与回形针接触后铝箔会张开,再将塑料吸管移开,铝箔的张角又会略微变小,但不闭合
C.当火柴的火焰靠近带电的回形针上端时,铝箔的张角会闭合
D.先让与纸巾摩擦过的塑料吸管接触回形针上端,再用摩擦过的纸巾接触回形针上端,铝箔的张角会闭合
14.(多选)如图所示是滚筒式静电分选器,由料斗A,导板B,导体滚筒C,刮板D,料槽E、F和放电针G等部件组成。C和G分别接于直流高压电源的正、负极,并令C接地。电源电压很高,足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子,现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落,下落时经过电离空气都会带上负电荷,沿导板B到达转动着的滚筒C,粉粒a具有良好的导电性,粉粒b具有良好的绝缘性。则下列说法正确的是( )
A.粉粒a与导体滚筒C接触后会先中和再带上正电
B.粉粒b会落入F料槽中
C.粉粒a会落入F料槽中
D.刮板D的作用是把吸附在导体滚筒C上的粉粒刮下来
15.(多选)如图,充气后的气球在头发上摩擦,再靠近不带电的空易拉罐,在气球未接触易拉罐的情况下,可观察到易拉罐会朝气球方向滚动,关于这一现象,下列说法正确的是( )
A.易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相反
B.易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相反
C.气球对易拉罐远、近两侧的作用力均为吸引力
D.气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小不相等
通过本节课的学习,我们应该对以下知识点做好重点关注:
(1) 摩擦起电、感应起电和接触起电的原因是什么?特别是对感应起电的现象做好解释。
(2) 电荷守恒定律的内容是什么?
(3) 元电荷的概念,元电荷是否是电荷?
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