高中物理 第1节 电荷及其守恒定律精品课件 新人教选修31.ppt
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1、2021/8/11 星期三1情景切入情景切入自古以来,人们就对自然充满敬畏与好奇自古以来,人们就对自然充满敬畏与好奇电电闪闪雷雷鸣鸣,是是一一种种常常出出现现在在暴暴风风雨雨中中的的自自然然现现象象,它它是是那那样样的的神神秘秘,来来去去匆匆匆匆,稍稍纵纵即即逝逝(如如图图1)它它给给人人们们带带来来甘甘霖霖,同同时时也也给给人人们们带带来来恐恐惧惧几几千千年年以以来来人人们们一一直直想想探探究究其其中中的的奥奥秘秘,更更想想将将它它驾驾驭驭于于手手中中美美国国科科学学家家富富兰兰克克林林就就曾曾冒着生命危险,尝试用风筝去捕捉雷电冒着生命危险,尝试用风筝去捕捉雷电(如图如图2)2021/8/1
2、1 星期三2 图图1电闪雷鸣与静电有关电闪雷鸣与静电有关 2021/8/11 星期三3 图图2富兰克林做风筝实验富兰克林做风筝实验 电电是是那那样样的的实实在在,给给我我们们的的生生活活带带来来极极大大的的方方便便电电又又是那样的神奇,让人看不见,摸不着是那样的神奇,让人看不见,摸不着电是什么?我们又该如何认识它呢?电是什么?我们又该如何认识它呢?2021/8/11 星期三4知识导航知识导航本本章章从从电电荷荷在在电电场场中中受受力力和和电电场场力力做做功功两两个个角角度度研研究究电电场场的的基基本本性性质质在在学学习习过过程程中中要要掌掌握握七七个个概概念念、二二个个定定律律、一个规律、两种
3、关系、一种研究方法一个规律、两种关系、一种研究方法七七个个概概念念:电电场场强强度度、电电场场线线、电电势势、电电势势能能、电电势势差差、电容、电容器电容、电容器二个定律:电荷及其守恒定律、库仑定律二个定律:电荷及其守恒定律、库仑定律一个规律:带电粒子在电场中运动的规律一个规律:带电粒子在电场中运动的规律两两种种关关系系:电电场场力力做做功功与与电电势势能能的的变变化化关关系系、匀匀强强电电场场中电场强度与电势差的关系中电场强度与电势差的关系一种研究方法:比值定义法一种研究方法:比值定义法2021/8/11 星期三5其其中中,库库仑仑定定律律的的应应用用、电电场场力力做做功功、电电荷荷电电势势
4、能能的的变变化化规规律律(即即能能的的转转化化与与守守恒恒定定律律)、电电容容器器构构成成的的电电路路动动态态分分析析,带带电电粒粒子子(微微粒粒)在在复复合合场场中中的的运运动动是是本本章章的的难难点点本本章章的内容是的内容是电电学的基学的基础础知知识识,也是学,也是学习习以后各章的准以后各章的准备备知知识识2021/8/11 星期三6学法指导学法指导1本本章章的的特特点点是是:基基本本概概念念多多且且抽抽象象,许许多多知知识识要要在在力力学学知知识识基基础础上上学学习习和和运运用用因因此此学学习习中中应应注注意意复复习习必必要要的的力力学学知知识识,以以便便能能够够自自然然地地把把力力学学
5、和和电电学学知知识识密密切切联联系系起起来来2电电场场强强度度的的定定义义是是一一种种新新型型的的定定义义方方法法比比值值定定义义法法,也也是是物物理理学学中中的的一一个个常常用用方方法法要要能能正正确确理理解解电电场场强强度度和和试试探探电电荷荷所所受受的的电电场场力力无无关关、和和试试探探电电荷荷q无无关关的的结结论论 2021/8/11 星期三73电电势势的的概概念念也也是是电电场场的的一一个个非非常常重重要要的的概概念念能能理理解解它它的的具具体体含含义义,知知道道它它是是反反应应电电场场中中能能的的性性质质的的物物理理量量它它和和电电场场强强度度一一样样也也是是用用比比值值定定义义法
6、法来来定定义义的的,要要进进一一步步理理解比解比值值定定义义法的法的实实用价用价值值4电电场场线线和和等等势势面面是是为为了了形形象象化化理理解解电电场场而而引引入入的的假假想想的的线线,实实际际不不存存在在,但但在在解解决决电电场场中中电电场场强强度度大大小小的的比比较较、电电势势的的高高低低、电电荷荷电电势势能能高高低低的的比比较较、电电场场力力对对电电荷荷做做功功正正负负等方面有非常重要的等方面有非常重要的实实用价用价值值,要切,要切实实掌握掌握2021/8/11 星期三85本本章章知知识识在在实实际际中中有有广广泛泛的的应应用用现现行行教教材材中中特特别别注注意意理理论论与与实实际际的
7、的结结合合,从从内内容容到到习习题题和和阅阅读读材材料料,有有许许多多现现代代化化设设备备的的介介绍绍,如如静静电电复复印印、范范德德格格拉拉夫夫静静电电加加速速器器的的利利用用等等通通过过这这些些介介绍绍,可可以以使使理理论论更更好好地地与与生生活活实实际际相相联联系系,对对学学好好这这些些物物理理知知识识有有很很大大的的帮帮助助作作用用,而而且且也也可可以以拓拓展思路,学会用理展思路,学会用理论论知知识识去分析和解决去分析和解决实际问题实际问题2021/8/11 星期三92021/8/11 星期三10知道自然界中只有两种知道自然界中只有两种电电荷荷知道元知道元电电荷的概念,荷的概念,认识认
8、识各种起各种起电电方法及方法及实质实质理解理解电电荷守恒定律的内容荷守恒定律的内容2021/8/11 星期三11在在干干燥燥的的冬冬天天,你你也也许许有有过过这这样样的的经经历历:当当你你经经过过铺铺有有地地毯毯的的走走道道来来到到房房间间门门口口,在在伸伸手手接接触触金金属属门门把把的的一一刹刹那那,突突然然听听到到“啪啪”的的一一声声,手手被被麻麻了了一一下下,弄弄得得你你虚虚惊惊一一场场(下下图图)是谁在恶作剧?是谁在恶作剧?2021/8/11 星期三121自然界只存在两种电荷:自然界只存在两种电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是一种,用毛皮摩擦过的电荷是一种,
9、用毛皮摩擦过的的 所带的电荷是另一种所带的电荷是另一种美美 国国 科科 学学 家家 富富 兰兰 克克 林林(如如 图图)把把 前前 者者 命命 名名 为为 ,把后者命名为,把后者命名为 2金金属属中中离离原原子子核核最最远远的的电电子子往往往往会会脱脱离离原原子子核核的的 而而在在金金属属中中自自由由活活动动,这这种种电电子子叫叫 失去电子的原子便成为带失去电子的原子便成为带 电的电的 硬橡胶棒硬橡胶棒正电荷正电荷负电荷负电荷自由电子自由电子正正离子离子束束缚缚2021/8/11 星期三133使物体使物体带电带电的方法有三种的方法有三种(如如图图):它:它们们分分别别是是三种三种带电带电方式的
10、方式的实质实质都是一都是一样样的,都是使的,都是使电电荷从荷从 转转移到移到 ,或从物体的,或从物体的 转转移到移到 一个物体一个物体另一个物体另一个物体一部分一部分另一部分另一部分2021/8/11 星期三144到到目目前前为为止止,科科学学实实验验发发现现的的最最小小电电荷荷量量是是 所所带带的的电电荷荷量量 、带带有有跟跟电电子子等等量量的的异异种种电电荷荷这这个最小的个最小的电电荷用荷用e表示表示e电子电子质子质子正电子正电子1.601019C2021/8/11 星期三15 1电电荷荷(1)用用丝丝绸绸摩摩擦擦过过的的玻玻璃璃棒棒和和用用毛毛皮皮摩摩擦擦过过的的橡橡胶胶棒棒都都可可以以
11、吸吸引引碎碎纸纸屑屑(下下图图)物物体体有有了了这这种种能能吸吸引引轻轻小小物物体体的性质,就说它带了电荷,简称带了电的性质,就说它带了电荷,简称带了电2021/8/11 星期三16(2)自自然然界界中中只只存存在在两两种种电电荷荷:正正电电荷荷和和负负电电荷荷同同种种电电荷相互排斥,异种荷相互排斥,异种电电荷相互吸引荷相互吸引特特别别提醒:提醒:尽尽管管电电荷荷量量有有正正负负值值(正正号号一一般般省省略略),要要知知道道这这里里的的“”、“”号号代代表表电电荷荷的的性性质质(种种类类),与与数数学学中中的的正正负负号号的的含含义义不同不同2021/8/11 星期三17不显电性的物体内有电荷
12、吗?不显电性的物体内有电荷吗?答答案案:物物体体由由原原子子组组成成,原原子子由由电电子子和和原原子子核核组组成成,而而原原子子核核又又由由中中子子和和质质子子组组成成其其中中质质子子带带正正电电,电电子子带带负负电电,原原子子所所含含的的电电子子数数和和质质子子数数相相等等,因因此此不不显显电电性性的的物物体体内内同同样存在电荷样存在电荷.2021/8/11 星期三18(1)摩摩擦擦起起电电:当当两两个个物物体体互互相相摩摩擦擦时时,一一些些束束缚缚得得不不紧紧的的电电子子往往往往从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体,于于是是原原来来电电中中性性的的物物体体由由于于得得到到电
13、电子子而而带带负负电电,失失去去电电子子的的物物体体则则带带正正电电,这这就是摩擦起就是摩擦起电电(2)感感应应起起电电:当当一一个个带带电电体体靠靠近近导导体体时时,由由于于电电荷荷间间相相互互吸吸引引或或排排斥斥,导导体体中中的的自自由由电电荷荷便便会会趋趋向向或或远远离离带带电电体体,使使导导体体靠靠近近带带电电体体的的一一端端带带异异号号电电荷荷,远远离离的的一一端端带带同同号号电电荷荷这这种种现现象象叫叫做做静静电电感感应应利利用用静静电电感感应应使使金金属属导导体体带带电电的的过过程叫做感程叫做感应应起起电电注:感注:感应应起起电电有有严严格的操作步格的操作步骤骤2021/8/11
14、 星期三19a使使带电带电体体C(如如带带正正电电)靠近靠近相互接触的两相互接触的两导导体体A、B(如如图图甲甲)b保持保持C不不动动,用,用绝缘绝缘工具分开工具分开A、B.c移走移走C,则则A带负电带负电,B带带正正电电(如如图图乙乙)如如果果先先移移走走C,再再分分开开A、B,那那么么原原来来A、B上上感感应应出出的异种的异种电电荷立即中和,不会使荷立即中和,不会使A、B带电带电特特别别提醒:提醒:感感应应起起电电时时,保保持持带带电电导导体体对对外外绝绝缘缘是是成成功功的的关关键键,在在干燥的干燥的环环境中操作是必要的条件境中操作是必要的条件2021/8/11 星期三20(3)(3)接接
15、触触起起电电:用用带带电电物物体体与与不不带带电电物物体体接接触触或或两两个个带带相相反反电电荷荷但但所所带带电电荷荷量量不不同同的的物物体体相相接接触触,都都可可以以使使物物体体带带电电前前一一种种情情况况是是两两物物体体带带同同种种性性质质的的电电荷荷,如如果果两两个个物物体体相相同同则则平平分分电电荷荷量量,后后一一种种情情况况是是两两个个物物体体先先中中和和相相同同量量的的异种异种电电荷,然后分配剩余荷,然后分配剩余电电荷荷特特别别提醒:提醒:接触起接触起电电与感与感应应起起电电的异同点如下:的异同点如下:(1)(1)相同点:相同点:实质实质相同,都是相同,都是电电子的子的转转移移(2
16、)(2)不同点:前者必不同点:前者必须须接触,后者只需靠近接触,后者只需靠近2021/8/11 星期三21为什么能发生感应起电的是导体而不是绝缘体为什么能发生感应起电的是导体而不是绝缘体答答案案:感感应应起起电电的的实实质质是是在在带带电电体体上上电电荷荷的的作作用用下下,导导体体上上的的正正负负电电荷荷发发生生了了分分离离,使使电电荷荷从从导导体体的的一一部部分分转转移移到到了了另另一一部部分分,只只有有导导体体上上的的电电子子才才能能自自由由移移动动,绝绝缘缘体体上上的的电电子子不不能能自自由由移移动动,所所以以导导体体能能发发生生感感应应起起电电,而而绝绝缘缘体体不不能能.2021/8/
17、11 星期三22电电荷荷守守恒恒定定律律:电电荷荷既既不不能能创创造造,也也不不能能消消灭灭,只只能能从从物物体体的的一一部部分分转转移移到到另另一一部部分分,或或者者从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个物体在任何个物体在任何转转移的移的过过程中,程中,电电荷的荷的总总量不量不变变电电荷荷守守恒恒定定律律也也常常表表述述为为:一一个个与与外外界界没没有有电电荷荷交交换换的的系系统统,电电荷的代数和荷的代数和总总是保持不是保持不变变的的 2021/8/11 星期三23特别提醒:特别提醒:(1)在在一一定定条条件件下下,电电荷荷是是可可以以产产生生和和湮湮灭灭的的,但但电电荷荷的的代代数数和
18、和不不变变,如如一一对对正正、负负电电子子可可同同时时湮湮灭灭,转转化化为为光光子子(2)电荷守恒是自然界重要的基本规律之一电荷守恒是自然界重要的基本规律之一当当两两个个带带异异种种电电荷荷的的导导体体接接触触时时,会会发发生生电电荷荷的的中中和和现现象,中和的电荷是不是消失了?象,中和的电荷是不是消失了?答答案案:不不是是所所谓谓“中中和和”是是指指两两个个带带等等量量异异种种电电荷荷的的物物体体相相互互接接触触时时,由由于于正正负负电电荷荷间间的的吸吸引引作作用用,电电荷荷发发生生转转移,最后都达到中性状态的一个过程移,最后都达到中性状态的一个过程.2021/8/11 星期三24(1)通通
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