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2019-2020年高中物理 1.1《靜電現(xiàn)象與電荷守恒》學(xué)案（2） 滬科版選修3-1 前置診斷： 1．自然界中只存在兩種電荷：同種電荷互相 ，異種電荷互相 。 2．電子和質(zhì)子帶有等量的異種電荷，電荷量e＝ C。實驗指出，所有帶電體的電荷量都是電荷量e的 。所以，電荷量e稱為 。電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家 測得的。 3．使不帶電的物體通過某種方式轉(zhuǎn)化為帶電狀態(tài)的過程叫 。常見的起電方式有 、 和 等。例如：一個帶電的金屬球跟另一個與它完全相同的不帶電的金屬球接觸后，兩者必定帶上等量同種電荷；用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶 電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶 電；不帶電的導(dǎo)體在靠近帶電體時，導(dǎo)體中的自由電荷受到帶電體的作用而重新分布，使導(dǎo)體的兩端出現(xiàn) 電荷。 4．電荷守恒定律：電荷既不能 ，也不會 ，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷量的總量保持不變。電荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。在發(fā)生正負(fù)電荷湮沒的過程中，電荷的代數(shù)和仍然不變，所以電荷守恒定律也常常表述為： 。 5．原子核的正電荷數(shù)量與核外電子的負(fù)電荷的數(shù)量一樣多，所以整個原子對 表現(xiàn)為 。 6．不同物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)不同，核外電子的多少和運動情況也不同。在金屬中離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動，這種電子叫做自由電子。失去這種電子的原子便成為帶正電的離子，離子都在自己的平衡位置上振動而不移動，只有自由電子穿梭其中。所以金屬導(dǎo)電時只有 在移動。 專家說課： 在干燥的冬天，你也許有過這樣的經(jīng)歷：當(dāng)你經(jīng)過鋪有地毯的走道來到房間門口，在伸手接觸金屬門把的一剎那，突然聽到“啪”的一聲，手被麻了一下，弄得你虛驚一場，是誰在惡作劇？回答可能有點意外，原來是電荷在作怪。本節(jié)課從分析物體的起電著手，結(jié)合摩擦起電和感應(yīng)起電的實驗研究物體起電的本質(zhì)，總結(jié)出物體的起電本質(zhì)上是電荷的轉(zhuǎn)移，一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變，從而理解電荷守恒定律。 一．教師可演示毛皮摩擦橡膠棒、絲綢摩擦玻璃棒導(dǎo)致驗電器鉑片張開或吸引輕小物體張開體會摩擦起電，利用課本圖1.1-1的實驗進(jìn)一步讓學(xué)生體會感應(yīng)起電及其本質(zhì)，通過實驗理解不論何種起電方式，本質(zhì)都是電荷的轉(zhuǎn)移。 二．本節(jié)課標(biāo)及其解讀。1.了解摩擦起電和感應(yīng)起電，知道元電荷：（1）知道自然界存在兩種電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引；（2）了解摩擦起電、感應(yīng)起電，能從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識物體帶電的本質(zhì)；（3）知道元電荷、電荷量的概念，知道電荷量不連續(xù)變化。2．用原子結(jié)構(gòu)和電荷守恒的知識分析靜電現(xiàn)象：（1）知道電荷守恒定律；（2）應(yīng)掌握完全相同的兩個帶電金屬球相互接觸后，電荷間的分配關(guān)系。 三．從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識物體帶電的本質(zhì)是本節(jié)教學(xué)重點，起電本質(zhì)是本節(jié)教學(xué)難點，教學(xué)易錯點有三個：1．在靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，金屬導(dǎo)體內(nèi)移動的是電子，而不是質(zhì)子；2．元電荷是電荷量，并不是某個實體電荷；3．電荷量是不連續(xù)的，電荷的正負(fù)表示其帶電性質(zhì)。本節(jié)教學(xué)疑點有兩個：1．對起電方式及實質(zhì)的理解.(1)對物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)分析，說明部分物質(zhì)內(nèi)部電子可以自由移動；(2)電荷守恒，說明起電的實質(zhì)不是新電荷的產(chǎn)生。2．電中性的解釋，加深學(xué)生對起電的理解。 課堂探究： 一．教材第3頁的靜電感應(yīng)的實驗是探究感應(yīng)起電的重要實驗,有條件的學(xué)校可進(jìn)行分組實驗引導(dǎo)學(xué)生探究感應(yīng)起電的特點和本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生對實驗現(xiàn)象進(jìn)行歸納、總結(jié)的能力，教材中各種實驗現(xiàn)象均未給出具體的結(jié)論，這就要求教學(xué)中要滲透科學(xué)探究的思想方法。 二．關(guān)于摩擦起電的實驗，在用毛皮摩擦橡膠棒或用絲綢摩擦玻璃棒時盡可能每次都朝一個方向摩擦，這樣效果更好一些．關(guān)于教材第3頁的＂做一做＂，建議教師為學(xué)生創(chuàng)造條件，認(rèn)識靜電計和驗電器，了解接觸可以起電，感應(yīng)也可以起電． 案例精析： 例1　絕緣細(xì)線上端固定，下端掛一輕質(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，a、b都不帶電，如圖1-1-1所示，現(xiàn)使b帶正電，則( ) a b 圖1-1-1 A.b將吸引a，吸住后不放開 B.b先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開 C.a、b之間不發(fā)生相互作用 D.b立即把a(bǔ)排斥開 拓展 本題中如果a的表面不是鍍有鋁膜，則a的近b端和遠(yuǎn)b端不會分別出現(xiàn)等量的負(fù)電荷和正電荷，但是由于帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)，所以正確的選項仍然是B。 例2 兩個完全相同的金屬球，一個帶＋610－8C的電量，另一個帶－210－8C的電量。把兩球接觸后再分開，兩球分別帶電多少？ 拓展 兩個完全相同的金屬球接觸后再分開，再平均分配電量時，異種電荷先中和，再將剩余電荷除以2即為每個金屬球所帶的電量。 B C a b d A 例3如圖所示，左邊是一個原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來靠近的帶正電的導(dǎo)體球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開，分導(dǎo)體為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為QA、QB，則下列結(jié)論正確的是（ ） A．沿虛線d切開，A帶負(fù)電，B帶正電，且QA＞QB B．只有沿虛線b切開，才有A帶正電，B帶負(fù)電，且QA＝QB C．沿虛線a切開，A帶正電，B帶負(fù)電，且QA＜QB D．沿任意一條虛線切開，都有A帶正電，B帶負(fù)電，而QA、QB的值與所切的位置有關(guān) 三維達(dá)標(biāo)： 基礎(chǔ)練習(xí) 1.關(guān)于元電荷的理解，下列說法正確的是( BD ) A．元電荷就是電子 B．元電荷是表示跟一個電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量 C．元電荷就是質(zhì)子 D．物體所帶電量只能是元電荷的整數(shù)倍 2.關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實質(zhì)，下列說法中正確的是( BC ) A.摩擦起電現(xiàn)象說明機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，也說明通過做功可以創(chuàng)造出電荷 B.摩擦起電說明電荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 C.感應(yīng)起電說明電荷可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一個部分 D.感應(yīng)起電說明電荷可以從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體 3.下列關(guān)于電現(xiàn)象的敘述中正確的是（ BCD ） A．玻璃棒無論與什么物體摩擦都帶正電，橡膠棒無論與什么物體摩擦都帶負(fù)電 B．摩擦可以起電是普遍存在的現(xiàn)象，相互摩擦的兩個物體總是同時帶等量的異種電荷 C．帶電現(xiàn)象的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，物體得到電子一定顯負(fù)電性，失去電子顯正電性 D．當(dāng)一種電荷出現(xiàn)時，必然有等量的異種電荷出現(xiàn)；當(dāng)一種電荷消失時，必然有等量的異種電荷消失 4．將帶電棒移近兩個不帶電的導(dǎo)體球，兩個導(dǎo)體球開始時互相接觸且對地絕緣，如圖所示，下列幾種方法能使兩球都帶電的是（ AC ） A．先把兩球分開，再移走棒 B．先移走棒，再把兩球分開 C．先將棒接觸一下其中一球，再把兩球分開 D．棒帶的電荷量如果不變，不能使兩導(dǎo)體球帶電 綜合躍升 圖1-1-4 A B ５．如圖1-1-4，有一帶正電的驗電器，當(dāng)一金屬球A靠近驗電器的小球B(不接觸)時，驗電器的金箔張角減小，則（ AB ） A．金屬球A可能不帶電 B．金屬球A可能帶負(fù)電 C．金屬球A可能帶正電 D．金屬球A一定帶正電 6. 將兩個完全相同的金屬球A和B接觸一下，再分開一小段距離，發(fā)現(xiàn)兩小球之間相互排斥，則A、B兩球原來帶電情況可能是( BCD ) A．A和B原來帶有等量異種電荷 B．A和B原來帶有同種電荷 C．A和B原來帶有不等量異種電荷 D．A和B原來只有一個帶電 7. 如圖1-1-6所示，當(dāng)將帶正電荷的球C移近不帶電的枕形金屬導(dǎo)體時，枕形導(dǎo)體上電荷的移動情況是( B ) 圖1-1-6 A.枕形金屬導(dǎo)體上的正電荷向B端移動，負(fù)電荷不移動 B.枕形金屬導(dǎo)體中的負(fù)電荷向A端移動，正電荷不移動 C.枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時分別向B端和A端移動 D.枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時分別向A端和B端移動 8．導(dǎo)體上的凈電荷和導(dǎo)體中的“自由電荷”有何區(qū)別？ 答案：導(dǎo)體上的凈電荷是指導(dǎo)體中正負(fù)電荷的代數(shù)和不為零時，正負(fù)電荷抵消后的電荷，導(dǎo)體的凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面；導(dǎo)體中的“自由電荷”是指導(dǎo)體中可以自由移動的電荷，在導(dǎo)體的表面和內(nèi)部都可以分布“自由電荷”。 互動實踐 B A C 圖1-1-1 9. 圖1-1-1所示，A、B、C是三個安裝在絕緣支架上的金屬體，其中C球帶正電，A、B兩個完全相同的枕形導(dǎo)體不帶電。試問：（1）如何使A、B都帶等量正電？（2）如何使A帶負(fù)電B帶等量的正電？ 答案：（1）把AB緊密靠攏，讓C接觸A或B，然后移去C。再把A與B分開，則A、B都帶等量正電。（2）把AB緊密靠攏，讓C靠近A，則在A端感應(yīng)出負(fù)電荷，B端感應(yīng)出等量正電荷，馬上把A與B分開后，則A帶負(fù)電B帶等量的正電。 10. 當(dāng)帶電塑料尺子吸引一小紙片，當(dāng)尺子接觸到紙片時，有時紙片會很快地飛開，這是為什么？ 答案：當(dāng)帶電塑料尺子吸引一小紙片，如果尺子接觸到紙片，則紙片也帶了與尺上電荷性質(zhì)相同的電荷，同種電荷相排斥，所以紙片會很快地飛開。