凤凰新学案·高中物理 选修3-1 (教师用书)全国教育版e

第课时电荷及其守恒定律

高效课堂

情景创设

演示:摩擦过的物体具有吸引轻小物体的性质,这种现象叫摩擦起电,这样物体就带了电。

演示: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,人们没有发现对上述两种电荷都排斥或都吸引的电荷,所以自然界存在两种电荷。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

正电荷和负电荷:把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷,用正数表示。把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷,用负数表示。

电荷及其相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

用学生已有知识引入新课,让学生不觉得陌生,同时容易进入学习状态。

互动探究(见学生用书课堂本第页)

. 电荷

() 原子的核式结构:原子核(质子和中子)和核外电子。

() 摩擦起电的原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同。

实质:电子的转移。

结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。

() 对感应起电现象的分析

问题:如图所示,把带正电荷的物体移近导体、,金属箔有什么变化?再将物体移开,使它远离导体、,金属箔又有什么变化?

答案金属箔由闭合变为张开,表明导体、两端都带了电;再将物体移开,金属箔又由张开变为闭合,表明导体、又恢复到原来的电中性状态。

问题:怎样证实自己的推测是否正确呢?

先把、分开,然后移去,金属箔是否会发生变化?再让和接触,又会看到什么现象?

答案先把、分开,然后移去、两端的金属箔仍然张开,但张角变小了。再让、接触,可以看到、两端的金属箔都闭合了。

这既不是接触起电,也不是摩擦起电,表明带电体对导体内部的电荷分布带来了影响,让学生猜想可能的图景是什么样的。

点评因为棒的正电荷吸引金属导体中的自由电子,在端有多余电子积累而带负电端因失去电子带正电、分离时带负电带正电,并且、两导体所带等量异号电荷。移去棒后,积累在端和端的电荷会在两部分导体中重新分布,原来积累在、两端的电荷有一部分会分散掉,所以金属箔张角会变小。再让、接触,由于它们电荷等量异号,所以电荷中和,金属箔闭合。

从微观结构本质研究物体带电的原因,使学生对导电的机制有清楚的认识。

() 静电感应:把电荷移近不带电的异体,可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电,叫做感应起电。

. 电荷守恒定律

内容: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。

问题:电中性物体中有无电荷存在?

答案电中性物体中是有电荷存在的,只是正、负电荷的代数和为零。

问题:所谓“电荷的中和”是不是正、负电荷一起消失?

答案电荷的中和是指电荷的种类和数量达到等量、异号,这时正、负电荷的代数和为零。

问题:对于“电荷的总量保持不变”中的“电荷的总量”你是怎样理解的?

答案电荷的总量是指电荷的代数和,电荷的总量保持不变。另一种表述: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。

通过理解三个问题,让学生体会电荷守恒定律的第二种表述。

【例题】如图所示为带正电的小球为原来不带电的导体。把放在附近、之间存在吸引还是排斥?

答案导体中的一部分自由电子受的正电荷吸引会积聚在的左端,右端会因失去电子而带正电。对左端的吸引力大于对右端的排斥力、之间产生吸引力。

. 元电荷

电荷的多少叫做电荷量。符号或。单位:库仑,符号。

元电荷:最小的电荷量,用表示。

注意:所有带电体的电荷量或者等于,或者等于的整数倍。就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。

电荷量的值×。

比荷:电子的电荷量和电子的质量的比值,即×。