高中物理 第1章 静电与静电场 第1节 认识静电教师用书 鲁科版选修11

第1节认识静电课标解读重点难点1.了解多种形式的静电现象，知道物质的电结构．2.知道使物体带电的方法：摩擦起电、感应起电和接触起电．能用物质的微观结构解释起电现象．3.理解电荷守恒定律，体会大自然的和谐与美妙.1.电荷守恒定律，物体带电的原因．(重点)2.对静电现象的解释．(难点)静电现象1.基本知识(1)不同材料的物体经过摩擦后能吸引轻小物体的现象称为“电化”或“带电”．(2)通过摩擦可以使物体带电，而且摩擦可以产生两种不同的电荷．2．思考判断(1)“顿牟掇芥”记载的是摩擦生电现象．(√)(2)电荷间的相互作用规律是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．(√)物质的电性1.基本知识(1)物质的结构物体是由原子组成的，原子则是由带正电的原子核以及环绕原子核运动的带负电的电子组成的．而原子核又是由质子和中子组成的．质子带正电，中子不带电．在一般情况下，物体内部的原子中电子的数目等于质子的数目，整个物体不带电，呈电中性．(2)两种电荷：自然界中存在着两种电荷，它们分别为正电荷和负电荷．用毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫负电荷；用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷．(3)物体带电的三种方式：摩擦起电、感应起电、接触起电．2．思考判断(1)带电体靠近导体，导体感应起电，拿走带电体，导体仍然带电．(×)(2)感应起电的实质是带电体的电荷飞到了导体上．(×)3．探究交流现仅有一带正电的电荷A和一个完整不可拆的导体B(A、B都带有绝缘支架)，你能否使导体B带上正电或负电？试用学过的知识简要分析．【提示】起电的方式有摩擦起电、接触起电、感应起电，若选择让A、B直接接触的方式，可使导体B带上正电；若选择用A去靠近B，用感应的方式让B带电，似乎还缺少一个导体C，其实人是一个很好的导体，在A靠近B时，用手触摸B，拿开手后再取走A，B 则带上了负电.电荷守恒定律1.任何孤立系统的电荷总数保持不变．在一个系统的内部，电荷可以从一个物体转移到另一个物体．但是，在这个过程中系统总的电荷是不改变的．2．思考判断(1)物体带电的实质是电荷的转移．(√)(2)三种起电方式中，感应起电违背了电荷守恒定律．(×)3．探究交流在干燥的冬天，你也许有过这样的经历：当你经过铺有地毯的走道来到房间门口，在伸手接触金属门把手的一刹那，突然听到“啪”的一声，把你“猛击”一下，弄得你虚惊一场(如图1­1­1所示)，想一想这是为什么？图1­1­1【提示】人在地毯上行走，由于脚与地毯的摩擦，时间久了人身上会带有因摩擦而产生的大量电荷，当人手与金属门把手接触的瞬间放电，会发出“啪”的声响，同时人感到有触电的感觉．使物体带电的三种方式1．摩擦起电的原因是什么？【提示】电子的得失．2．接触起电时电荷的分配有什么规律？【提示】两个完全相同的导体球等分总电量．3．感应起电有怎样的规律？【提示】导体两端感应出等量异种电荷．1．摩擦起电(1)用摩擦的方法使物体带电：两个不同种类的物体相互摩擦，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等量的负电．(2)摩擦起电的原因：不同物质组成的物体，由于原子核对核外电子的束缚能力不同，在摩擦过程中由于摩擦力做功，对核外电子的束缚能力弱的原子失去电子而带正电，对核外电子的束缚能力强的原子获得电子而带负电，且两个物体带等量的正、负电荷．2．接触起电(1)方法：用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体，带电物体的净电荷的一部分就会转移到原来不带电的物体上，使原来不带电的物体带电．(2)规律：两个完全相同的导体球发生接触时，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分；两个导体球分离后，各带等量的同种电荷(恰好中和时，两导体球都不带电)．3.感应起电(1)方法：用带电的物体靠近没有带电的物体，也能使没有带电的物体带电．例如，将一个带电的物体靠近一个原来没有带电的金属导体，金属内部的自由电子就会发生移动，从而在导体表面出现“感应电荷”．如果将带电的物体靠近绝缘体，绝缘体内部的电子虽然不会自由移动，但带电物体的作用会使绝缘体内部电子的方向发生改变，出现“极化”现象，使其带电．(2)规律：感应起电时，原来不带电的导体的两端同时感应出等量的异种电荷，且靠近带电体一端感应出的电荷与带电体带的电荷是异种电荷，远离带电体一端感应出的电荷与带电体带的电荷是同种电荷．关于电现象，下列叙述正确的是( )A．玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电B．摩擦可以起电是普遍存在的现象，相互摩擦的任意两个物体总是同时带等量异种电荷C．带电现象的本质是电子的转移，呈电中性的物体得到电子就一定显负电性，失去电子就一定显正电性D．摩擦起电是通过摩擦创造了等量的异种电荷的过程【审题指导】摩擦起电的过程是一个物体失去电子、另一个物体得到电子的过程．玻璃棒并不是跟任何物体摩擦都带正电．两种物质比较，看哪一种更容易失去电子，才能决定摩擦起电的结果．【解析】使物体带电的实质就是电荷重新分布，使原来不带电的物体带了电．电荷既不能创造，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．【答案】 C使物体带电的三种方式都是使电荷重新分布，但电荷的总量是保持不变的．1．在感应起电中带负电物体靠近带绝缘底座的导体时，如图1­1­2所示M处将( )图1­1­2【导学号：31870000】A．带正电B．带负电C．不带电D．以上答案均有可能【解析】由同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引可知，导体中的负电荷被排斥到M 处，所以选项B正确．【答案】 B电荷守恒定律的理解1．物体带电的实质是什么？【提示】电荷的转移．2．各种起电现象是否都遵守电荷守恒定律？【提示】是．1．物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配．2．“起电”并不是创造电荷，只是电荷在不同物体或物体不同部分间的转移．当一个物体得到电荷时，其他物体失去电荷；它所得到的电荷就是其他物体失去的电荷．任何孤立系统的电荷总数保持不变．在一个系统的内部，电荷可以从一个物体转移到另一个物体，但是在这个过程中电荷既没创生也没有消灭，系统的总的电荷是不改变的．任何孤立系统的电荷总数保持不变．这里所谓“孤立”系统，就是指与外界没有进行电荷交换的系统，但在系统内可能存在多个物体，在这些物体间电荷是可以转移的．原来甲、乙、丙三个完全相同的物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电1.6×10－15C，丙物体带电8×10－16 C．则对于最后乙、丙两物体的带电情况下列说法中正确的是( )A．乙物体一定带有负电荷8×10－16 CB．乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 CC．丙物体一定带有正电荷8×10－16 CD．丙物体一定带有负电荷8×10－16 C【审题指导】(1)两不带电的物体摩擦后带等量异种电荷．(2)两相同小球接触后将等分总电量．【解析】由于甲、乙、丙原来都不带电，即都没有净电荷，甲、乙摩擦导致甲失去电子而带1.6×10－15 C的正电荷，乙物体得到电子而带1.6×10－15 C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为1.6×10－15 C－8×10－16 C＝8×10－16 C，故A、D 正确．【答案】AD当两个物体相互接触时，可以使原来不带电的物体带电，这种方式称为接触带电．两种带电的物体(完全相同)相互接触时，若是同种电性电荷则电荷量平分，若是异种电荷则电荷要先中和后平分．2．一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上净电荷几乎不存在，这说明( )A．小球上原有的负电荷逐渐消失了B．在此现象中，电荷不守恒C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D．该现象是由于电子的转移引起，仍然遵循电荷守恒定律【解析】绝缘小球上电荷量减少是由于电子通过空气导电转移到外界，只是小球上电荷量减少，但是这些电子并没消失，故A、B错，C对．就小球和整个外界组成的系统而言，其电荷的总量仍保持不变，故D正确．【答案】CD【备课资源】(教师用书独具)会跳舞的纸人在干燥的桌面上放置一些“小纸人”，将一块玻璃两边用书支起平放在“小纸人”的正上方，当用硬泡沫塑料在玻璃上表面来回摩擦时，会发现“小纸人”能翩翩起舞，如果实验前用一根火柴将“跳舞区”烤烤，实验效果会更好．如果向“跳舞区”哈一口气，“小纸人”就跳得不活跃或不能跳舞了．为什么“小纸人”会在被摩擦的玻璃下翩翩起舞呢？为什么实验前用一根火柴将“跳舞区”烤烤或者哈气会影响实验效果呢？在用硬泡沫塑料在玻璃上表面来回摩擦时，可以使玻璃带上电荷，玻璃对下面的“小纸人”产生吸引作用．当吸引力大于“小纸人”的重力时，“小纸人”会飞起来；当吸引力小于其重力时，“小纸人”又落下来，由于硬泡沫塑料在玻璃上来回摩擦，使得电荷在玻璃上的分布也随着变化，对不同位置的“小纸人”的吸引力也不断变化，因此我们看到了“小纸人”时起时落、翩翩起舞的现象，用一根火柴将“跳舞区”烤烤，空气湿度小，此时空气是不良导体，物体上的电荷不容易被导走，物体带电荷量增多，实验效果明显；如果向“跳舞区”哈一口气会使“跳舞区”空气变得潮湿，空气很容易将电荷导走一部分，物体上电荷量减少，实验效果不明显.1．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是( )A．摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷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个部分转移到物体的另一个部分D．感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了【解析】摩擦起电的实质：两物体互相摩擦时，束缚不紧的电子从一个物体转移到另一个物体上．感应起电的实质：带电体靠近导体时，由于电荷之间的相互吸引或排斥，导体中的自由电荷趋向或远离带电体，使靠近导体一端带异种电荷，远离的另一端带同种电荷，即电荷在物体不同部分之间的转移．根据电荷守恒定律，电荷不能被创造．选项B、C正确．【答案】BC2．将一束塑料包扎带一端打结，另一端撕成细条后，用手迅速捋细条，观察到细条散开了，如图1­1­3所示，下列关于细条散开现象的分析中，正确的是( )图1­1­3A．撕成细条后，由于空气浮力作用使细条散开B．撕成细条后，所受重力减小，细条自然松散C．由于摩擦起电，细条带同种电荷，相互排斥散开D．细条之间相互感应起电，相互排斥散开【解析】由于手在捋塑料细条时摩擦起电，细条带同种电荷相互排斥而散开．C选项正确．【答案】 C3．有A、B、C三个塑料小球，A和B、B和C、C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则( )A．B、C球均带负电B．B球带负电，C球带正电C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电D．B、C球都不带电【解析】因为A和B、C和A是相互吸引的，如果A带正电，说明B、C不可能带正电，但是B和C也是互相吸引的，因此B、C不能带同号电荷且必有一个带电，由此可见C项正确．【答案】 C4．如图1­1­4所示，两个带电球，大球的电荷量大于小球的电荷量，可以肯定( )【导学号：31870001】图1­1­4A．两球都带正电B．两球都带负电C．大球受到的静电力大于小球受到的静电力D．两球受到的静电力大小相等【解析】由图中小球向右倾斜可知，小球受斥力作用，两球带同种电荷，但无法确定是哪种电荷，故A、B均错误；由牛顿第三定律可知，两球间的静电力大小相等，方向相反，故C错误，D正确．【答案】 D学业达标测评(一)(建议用时：45分钟)1．下列现象中不属于摩擦起电的是( )A．被丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引碎纸屑B．在干燥的冬季脱毛绒衣时，会听到轻微的噼啪声C．擦黑板时粉笔灰纷纷飞扬，四处飘落D．穿着化纤类织物的裤子走路时，裤腿上常容易吸附灰尘【解析】摩擦起电后物体带静电，能吸引轻小物体，也能产生火花放电，故选项C 正确．【答案】 C2．下列关于物质的电结构的说法正确的是( )A．物质是由原子组成的，原子是由带正电的原子核和绕核旋转的带负电的电子组成的B．原子核是由质子和中子组成的C．质子带正电，电子带负电，中子不带电D．电中性的物体若内部的原子失去电子，则该物体带了负电【解析】电中性的物体若内部的原子失去电子，则该物体带了正电．故D错误．【答案】ABC3．把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况不可能的是( )A．带有等量异种电荷B．带有等量同种电荷C．带有不等量异种电荷D．一个带电，一个不带电【解析】两个完全相同的金属球相互接触，电荷的分配原则是：同种电荷时相互平分，异种电荷时先中和再平分，所以两球接触后再分开，表现为相互排斥，则两球一定不可能带等量异种电荷．故选A.【答案】 A4．把一个带正电的金属球A跟不带电的同样的金属球B相碰，两球都带等量的正电荷，这是因为( )A．A球的正电荷移到B球上B．B球的负电荷移到A球上C．A球的负电荷移到B球上D．B球的正电荷移到A球上【解析】A、B两球相碰时，B球上的电子(负电荷)在A球上正电荷的吸引力作用下，移到A球上，B球失去电子带正电，A球得到电子，中和部分电荷后，仍带正电．【答案】 B5．两个大小材质完全相同的金属小球a、b，带电量分别为＋3q和－q，两小球接触后分开，小球带电量为( )【导学号：31870002】A．a为＋3q，b为－q B．a为－q，b为＋3qC．a为＋2q，b为－2q D．a为＋q，b为＋q【解析】完全相同的金属接触后平分电荷，故选项D对．【答案】 D6．关于摩擦起电现象，下列说法正确的是( )A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷C．摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电【解析】两种不同材料的绝缘体相互摩擦，使电子发生转移，失去电子的带正电，得到电子的带负电，质子并不发生转移，而且相互摩擦的两个物体同时带上等量异种电荷，故B、D均正确．【答案】BD7．毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为( )A．毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上B．毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上C．橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上D．橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上【解析】毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，是因为毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上，从而使橡胶棒带负电，故A正确．【答案】 A8．如图1­1­5所示，当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上的电荷移动情况是( )图1­1­5A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动B．枕形金属导体上的带负电的电子向A端移动，正电荷不移动C．枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动【解析】感应起电的实质：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间的相互吸引或排斥，导体中的自由电荷趋近或远离带电体，使导体上靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷．即负电荷在物体的不同部分之间转移，但正电荷不移动．【答案】 B9．(2016·台州高二检测)如图1­1­6所示，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，下述几种方法中能使两球都带电的是( )图1­1­6A．先把两球分开，再移走棒B．先移走棒，再把两球分开C．先将棒接触一下其中的一球，再把两球分开D．棒的带电情况不变，两导体球不能带电【解析】带电棒靠近两导体球时，会在甲球感应出异种电荷，乙球聚集同种电荷．此时若先分开甲、乙，再拿走棒，甲带上与带电棒电性相反的电荷，乙带上与之相同的电荷；若先移走带电棒，甲、乙两球将呈电中性，再分开甲、乙两球，两球都不带电，故选项A 对，选项B、D错．将带电棒与两球接触，带电棒上的电荷将转移到两球上，分开后两球带上与带电棒同种性质的电荷，故选项C对．【答案】AC10．如图1­1­7所示，将不带电的导体A、B接触后去靠近带正电的带电体C，由于静电感应，导体A、B两端出现等量异种电荷，这时先把A、B分开，然后移去C.则A、B两导体分别带上了________、________电荷．图1­1­7【解析】在带电体C的正电荷作用下，导体AB上的电子做定向移动，使得A端得到电子带负电，B端失去电子而带正电，若先把A、B分开，再移去C，A端的电子无法再转移回B端，使A导体带上负电，B导体带上正电．【答案】负正11．如图1­1­8所示的带电小球与手指之间可以产生相互吸引，带电的梳子可以吸引不带电的小球．你能解释为什么会出现这种现象吗？图1­1­8【解析】因为带电体在靠近不带电体时，不带电体靠近带电体的一端，由于静电感应，会带上与带电体相异的电荷，异种电荷相互吸引．如本题中带电的小球靠近不带电的手指时，手指上感应出了异种电荷，手指与带电小球之间有吸引作用，所以就出现了题图中所述现象；同理不带电的小球靠近带电的梳子时，会因感应起电，而出现题图所描述的现象．【答案】见解析11。