2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 電荷與電場 1 靜電現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)案 教科版選修1-1

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1、 1　靜電現(xiàn)象及其應(yīng)用 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.會識別靜電現(xiàn)象，通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識摩擦起電現(xiàn)象，知道帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)，知道帶電體的相互作用規(guī)律．(重點(diǎn)) 2．知道電荷守恒定律，會用電荷守恒定律解釋摩擦起電現(xiàn)象．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 3．了解靜電的利用與防止，知道其中的道理. [自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知] [知識梳理] 一、靜電現(xiàn)象 1．不同材料的物體相互摩擦后能吸引輕小物體，就說物體帶了“電”，帶電的物體叫做“帶電體”，通過摩擦使物體帶電的方法被稱為“摩擦起電”． 2．自然界中只存在兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電荷，用絲綢摩擦過的玻

2、璃棒帶正電荷． 3．電荷間的相互作用規(guī)律：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引． 二、摩擦起電現(xiàn)象的解釋 1．摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負(fù)電． 2．電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分．在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變． 3．物體所帶電荷的多少稱為電荷量，簡稱電量，單位是庫侖，簡稱庫，用符號C表示． 三、靜電的應(yīng)用和防止 1．應(yīng)用 利用靜電的性質(zhì)，人們已開發(fā)了許多靜電技術(shù)的應(yīng)用項(xiàng)目．如：靜電除塵、靜電復(fù)印、靜電加速器、靜電噴涂與靜電植絨． 2．危害

3、 常見的靜電的危害方式有：使物體粘連或纏繞、靜電點(diǎn)火． 3．靜電危害的防止辦法 常見到的防止靜電的辦法有：采用消除靜電裝置、增加空氣濕度、使用抗靜電材料． [基礎(chǔ)自測] 1．思考判斷 (1)任意兩個(gè)物體間摩擦?xí)r都能起電．(　　) (2)兩物體相互吸引，一定是帶異種電荷．(　　) (3)任何帶電的實(shí)質(zhì)都是電荷的轉(zhuǎn)移．(　　) (4)摩擦起電的實(shí)質(zhì)是創(chuàng)造了電荷．(　　) (5)三種起電方式中，感應(yīng)起電違背了電荷守恒定律．(　　) [提示]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 2．已知元電荷數(shù)值為e＝1.6×10－19C，某個(gè)物體帶電量不可能是(　　) 【導(dǎo)

4、學(xué)號：37032000】 A．1.6×10－19C　　　B．3.2×10－19C C．4.8×10－19C D．6×10－19C D　[任何物體的帶電量都是元電荷電量的整數(shù)倍，故D物體帶的電量不可能，故選D.] 3．對于一個(gè)已經(jīng)帶電的物體，下列說法中正確的是(　　) A．物體上一定有多余的電子 B．物體上一定缺少電子 C．物體的帶電量一定是e整數(shù)倍 D．物體的帶電量可以是任意的一個(gè)值 C　[已經(jīng)帶電的物體，可能是有多余的電子帶負(fù)電，也可能是缺少電子帶正電，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤．物體的帶電量一定是元電荷e的整數(shù)倍，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 4．一帶負(fù)電的絕緣金屬小球放在潮濕的空氣

5、中，經(jīng)過一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)該小球上凈電荷幾乎不存在了，這說明(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37032001】 A．小球上原有負(fù)電荷逐漸消失了 B．在此現(xiàn)象中，電荷不守恒 C．小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了 D．該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的，不遵循電荷守恒定律 C　[根據(jù)電荷守恒定律，電荷不能消滅，也不能創(chuàng)生，只會發(fā)生轉(zhuǎn)移，故A錯(cuò)誤．此過程中電荷仍然守恒，電荷沒有消失，只是被潮濕的空氣導(dǎo)走而已，仍然遵循電荷守恒定律，故B、D錯(cuò)誤．金屬小球上的負(fù)電荷減少是由于潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了，故C正確．] [合 作 探 究·攻 重 難] 三種起電方式與電荷守恒 1．摩

6、擦起電 (1)用摩擦的方法使物體帶電：兩個(gè)不同種類的物體相互摩擦，其中一個(gè)物體失去電子而帶正電，另一個(gè)物體獲得電子而帶等量的負(fù)電． (2)摩擦起電的原因：不同物質(zhì)組成的物體，由于原子核對核外電子的束縛能力不同，在摩擦過程中由于摩擦力做功，對核外電子的束縛能力弱的原子失去電子而帶正電，對核外電子的束縛能力強(qiáng)的原子獲得電子而帶負(fù)電，且兩個(gè)物體帶等量的正、負(fù)電荷． (3)摩擦起電的本質(zhì)：一個(gè)物體失去電子帶正電，另一個(gè)物體得到這些電子而帶負(fù)電．即摩擦起電是由物體間電荷的轉(zhuǎn)移引起的． 2．接觸起電 (1)方法：用一個(gè)不帶電的物體去接觸另一個(gè)帶電的物體，帶電物體的凈電荷的一部分就會轉(zhuǎn)移到原來不帶

7、電的物體上，使原來不帶電的物體帶電． (2)規(guī)律：兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體球發(fā)生接觸時(shí)，同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分；兩個(gè)導(dǎo)體球分離后，各帶等量的同種電荷(恰好中和時(shí)，兩導(dǎo)體球都不帶電)． 3．感應(yīng)起電 (1)方法：用帶電的物體靠近沒有帶電的物體，也能使沒有帶電的物體帶電．例如，將一個(gè)帶電的物體靠近一個(gè)原來沒有帶電的金屬導(dǎo)體，金屬內(nèi)部的自由電子就會發(fā)生移動(dòng)，從而在導(dǎo)體表面出現(xiàn)“感應(yīng)電荷”．如果將帶電的物體靠近絕緣體，絕緣體內(nèi)部的電子雖然不會自由移動(dòng)，但帶電物體的作用會使絕緣體內(nèi)部電子的方向發(fā)生改變，出現(xiàn)“極化”現(xiàn)象，使其帶電． (2)規(guī)律：感應(yīng)起電時(shí)，原來不帶電的導(dǎo)體的兩

8、端同時(shí)感應(yīng)出等量的異種電荷，且靠近帶電體的一端感應(yīng)出的電荷與帶電體帶的電荷是異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端感應(yīng)出的電荷與帶電體帶的電荷是同種電荷． (3)感應(yīng)起電的本質(zhì)：感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正、負(fù)電荷分開，使電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，即物體中發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移． 4．電荷守恒定律的理解 “起電”并不是創(chuàng)造電荷，只是電荷在不同物體或物體不同部分間的轉(zhuǎn)移．當(dāng)一個(gè)物體得到電荷時(shí)，其他物體失去電荷；它所得到的電荷就是其他物體失去的電荷．任何孤立系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變．在一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部，電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，但是在這個(gè)過程中系統(tǒng)的總的電荷是不改變的．這就是電荷守恒定

9、律． 　(多選)把兩個(gè)相同的金屬小球接觸一下再分開一小段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則這兩個(gè)金屬小球原來的帶電情況可能是(　　) A．兩球原來帶有等量異種電荷 B．兩球原來帶有等量同種電荷 C．兩球原來帶有不等量異種電荷 D．兩球中原來只有一個(gè)帶電 BCD　[同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引，當(dāng)兩小球相互接觸時(shí)，利用電荷守恒定律可知，電荷會重新分布，可以使原來不帶電的物體帶電，也可以使原來帶電的物體的帶電荷量發(fā)生變化，所以接觸以后會使物體的帶電情況發(fā)生多種變化．] 兩種帶電的物體(完全相同)相互接觸時(shí)，若是同種電性電荷則電荷量平分，若是異種電荷則電荷要先中和后平分.

10、[針對訓(xùn)練] 1．關(guān)于摩擦起電和電荷，下列說法正確的是(　　) A．摩擦起電的過程是使本來沒有電子和質(zhì)子的物體產(chǎn)生了電子和質(zhì)子的過程 B．摩擦起電的過程是使金屬導(dǎo)體的電子和質(zhì)子分離且反向移動(dòng)的過程 C．用絲綢摩擦玻璃棒，電子從玻璃棒轉(zhuǎn)移到絲綢，玻璃棒因?yàn)殡娮訑?shù)少于質(zhì)子數(shù)而帶正電 D．電解液中的正負(fù)離子個(gè)數(shù)一定相同 C　[摩擦起電實(shí)質(zhì)是由于兩個(gè)物體的原子核對核外電子的約束能力不相同，因而電子可以在物體間轉(zhuǎn)移．若一個(gè)物體失去電子，其質(zhì)子數(shù)比電子數(shù)多，我們說它帶正電荷．若一個(gè)物體得到電子，其質(zhì)子數(shù)比電子數(shù)少，我們說它帶負(fù)電荷．使物體帶電并不是創(chuàng)造出電荷． A、摩擦起電現(xiàn)象使電子轉(zhuǎn)移，而

11、不是產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；B、質(zhì)子處在原子核內(nèi)部，在摩擦中不可能使質(zhì)子發(fā)生移動(dòng)；故B錯(cuò)誤；C、絲綢摩擦玻璃棒摩是因?yàn)槟Σ翆?dǎo)致電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體而形成的；兩種不同材料的絕緣體相互摩擦后，同時(shí)帶上等量異號電荷；故C正確；D、電解液中的正、負(fù)離子都可以移動(dòng)，正、負(fù)離子的個(gè)數(shù)可以相同也可以不同，電解液中的電流是正、負(fù)離子同時(shí)做定向移動(dòng)形成的，故D錯(cuò)誤．] 常見的靜電現(xiàn)象 1．尖端放電：帶電導(dǎo)體尖銳部位的電荷特別密集，該部位附近的電場特別強(qiáng)，容易產(chǎn)生尖端放電． 高壓電氣設(shè)備的金屬元件，表面制作的很光滑，是為了避免尖端放電而造成事故和損失．避雷針則是利用尖端放電的原理來保護(hù)高大建筑物等設(shè)施

12、的，為便于放電，避雷針必須制作成針狀(或尖頭)的． 2．避雷原理：帶電云層靠近高大建筑物時(shí)，由于受云層產(chǎn)生的電場的作用，與帶電云層所帶電荷電性相同的電荷被排斥而流入大地，建筑物上留下了與帶電云層所帶電荷電性相反的電荷．當(dāng)電荷累積到足夠多時(shí)，會發(fā)生強(qiáng)烈的放電即雷擊現(xiàn)象． 當(dāng)建筑物安裝了避雷針時(shí)，在避雷針上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷不能夠大量累積，它會通過針尖逐漸放出，比較緩慢的中和云層所帶電荷，有效避免了強(qiáng)烈的放電即雷擊現(xiàn)象，保護(hù)了建筑物． 3．防止靜電危害的基本方法是：盡快把靜電導(dǎo)走，避免越積越多(一旦電荷積累到相當(dāng)多時(shí)，可產(chǎn)生上千伏以上的電壓)．如油罐車后裝一條拖在地上的鐵鏈，工廠里保持一定的濕度

13、等，都是為了及時(shí)導(dǎo)走靜電荷，消除靜電的危害． 　(多選)下列措施中，屬防止靜電危害的是(　　) A．油罐車后有一條拖在地面上的鐵鏈條 B．小汽車上有一根露在外面的小天線 C．在印染廠中保持適當(dāng)?shù)臐穸? D．在地毯中夾雜0.05～0.07 mm的不銹鋼絲導(dǎo)電纖維 ACD　[油罐車后裝一條拖在地面上的鐵鏈條，可以及時(shí)導(dǎo)走油罐車上產(chǎn)生(摩擦等原因)的靜電荷，避免電荷越積越多，從而產(chǎn)生高壓放電，使油罐車起火爆炸，所以A項(xiàng)正確．在地毯中夾雜不銹鋼絲，同樣是為了導(dǎo)走摩擦產(chǎn)生的靜電荷，而印染廠中保持適當(dāng)濕度，是為了使靜電荷及時(shí)散失，避免干擾印染的質(zhì)量，所以C、D項(xiàng)正確．而在小汽車外露出一根小天線，

14、是為了接收電磁波(收音機(jī)等)，如果小天線不露在汽車外，車內(nèi)處于被金屬包圍的環(huán)境中，因靜電屏蔽作用，無法收到無線電信號，因此，B項(xiàng)錯(cuò)誤．] (1)根據(jù)靜電產(chǎn)生的特點(diǎn)，采用不同的方法消除靜電的危害. (2)防止靜電危害的基本方法是：盡快把靜電導(dǎo)走，避免過多的電荷積累. [針對訓(xùn)練] 2．身穿化纖衣服的人在晚上脫衣時(shí)，會看到電火花，并伴有“叭叭”的響聲，其原因是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37032002】 A．由于化纖衣物間的摩擦產(chǎn)生了靜電 B．人體本身帶電 C．空氣帶電，在衣物上產(chǎn)生放電現(xiàn)象 D．以上說法都不正確 A　[正常情況下，物體(包括氣體物質(zhì))都是電中性的，人體

15、、空氣本身是不可能帶電的，故B、C錯(cuò)誤． 晚上脫衣時(shí)，衣物間的摩擦產(chǎn)生靜電，積聚的大量電荷導(dǎo)致火花放電，故A正確．] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基] 1．用毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近一個(gè)塑料小球時(shí)(　　) A．若塑料小球被硬橡膠棒吸引，說明塑料小球必定帶正電 B．若塑料小球被硬橡膠棒吸引，說明塑料小球必定帶負(fù)電 C．若塑料小球被硬橡膠棒排斥，說明塑料小球必定帶正電 D．若塑料小球被硬橡膠棒排斥，說明塑料小球必定帶負(fù)電 D　[用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶上負(fù)電荷，塑料小球被吸引時(shí)，小球可能不帶電(帶電體能吸引輕小物體)，也可能帶正電，但塑料小球如果被排斥，則小球必定帶電，且與橡膠棒帶

16、同種電荷．] 2．(多選)下列說法中，正確的是(　　) A．物體不帶電荷是因?yàn)樵撐矬w中沒有正、負(fù)電荷 B．物體中有大量的正、負(fù)電荷，當(dāng)它失去部分負(fù)電荷后，就會顯正電性 C．橡膠棒與毛皮摩擦過程中，創(chuàng)造出了負(fù)電荷 D．正、負(fù)電子對可以同時(shí)湮沒，轉(zhuǎn)化為光子，但是電荷守恒定律仍成立 BD　[物體內(nèi)正負(fù)電荷數(shù)相等也不顯示電性，但有電荷存在，故A錯(cuò)誤；由于正電荷比較多，故B正確；用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負(fù)電，是摩擦過程中毛皮上的電子即負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到了硬橡膠棒上，故C錯(cuò)誤；因?yàn)殡姾刹粫{空消失，故D正確，故選BD.] 3．為了防止靜電的危害，應(yīng)盡快把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，下面措施中不是防止靜電危害的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37032003】 A．油罐車后面裝一條拖地的鐵鏈 B．電工鉗柄上套有絕緣膠套 C．飛機(jī)輪上裝搭地線 D．印刷車間中保持適當(dāng)?shù)臐穸? B　[要注意區(qū)分靜電和電源，電工鉗柄上套有絕緣膠套是為了使工人與電源隔離開，并不是為了防止靜電．] 4.兩個(gè)懸掛著的通電小球，相互作用情況如圖1-1-1所示，那么A球一定(　　) 圖1-1-1 A．帶正電荷 B．帶負(fù)電荷 C．不帶電 D．帶與B球相同的電荷 D　[同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，所以A、B一定帶同種電荷，故D正確．] 7