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.doc

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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(shí)驗(yàn)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(guó)物理學(xué)家 測(cè)得的。 3．使不帶電的物體通過(guò)某種方式轉(zhuǎn)化為帶電狀態(tài)的過(guò)程叫 。常見(jiàn)的起電方式有 、 和 等。例如：一個(gè)帶電的金屬球跟另一個(gè)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(guò)的硬橡膠棒帶 電荷，用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶 電；不帶電的導(dǎo)體在靠近帶電體時(shí)，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(huì) ，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)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(guò)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(méi)的過(guò)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(gè)原子對(duì) 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(yùn)動(dòng)情況也不同。在金屬中離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動(dòng)，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(dòng)而不移動(dòng)，只有自由電子穿梭其中。所以金屬導(dǎo)電時(shí)只有 在移動(dòng)。 專家說(shuō)課： 在干燥的冬天，你也許有過(guò)這樣的經(jīng)歷：當(dāng)你經(jīng)過(guò)鋪有地毯的走道來(lái)到房間門(mén)口，在伸手接觸金屬門(mén)把的一剎那，突然聽(tīng)到“啪”的一聲，手被麻了一下，弄得你虛驚一場(chǎng)，是誰(shuí)在惡作?。炕卮鹂赡苡悬c(diǎn)意外，原來(lái)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(shí)驗(yàn)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(gè)與外界沒(méi)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(yàn)電器鉑片張開(kāi)或吸引輕小物體張開(kāi)體會(huì)摩擦起電，利用課本圖1.1-1的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步讓學(xué)生體會(huì)感應(yīng)起電及其本質(zhì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)物體帶電的本質(zhì)是本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)，起電本質(zhì)是本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)，教學(xué)易錯(cuò)點(diǎn)有三個(gè)：1．在靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，金屬導(dǎo)體內(nèi)移動(dòng)的是電子，而不是質(zhì)子；2．元電荷是電荷量，并不是某個(gè)實(shí)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(diǎn)有兩個(gè)：1．對(duì)起電方式及實(shí)質(zhì)的理解.(1)對(duì)物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)分析，說(shuō)明部分物質(zhì)內(nèi)部電子可以自由移動(dòng)；(2)電荷守恒，說(shuō)明起電的實(shí)質(zhì)不是新電荷的產(chǎn)生。2．電中性的解釋，加深學(xué)生對(duì)起電的理解。 課堂探究： 一．教材第3頁(yè)的靜電感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)是探究感應(yīng)起電的重要實(shí)驗(yàn),有條件的學(xué)?？蛇M(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生探究感應(yīng)起電的特點(diǎn)和本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行歸納、總結(jié)的能力，教材中各種實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，在用毛皮摩擦橡膠棒或用絲綢摩擦玻璃棒時(shí)盡可能每次都朝一個(gè)方向摩擦，這樣效果更好一些．關(guān)于教材第3頁(yè)的＂做一做＂，建議教師為學(xué)生創(chuàng)造條件，認(rèn)識(shí)靜電計(jì)和驗(yàn)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(kāi)始時(shí)，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(kāi) B.b先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開(kāi) C.a、b之間不發(fā)生相互作用 D.b立即把a(bǔ)排斥開(kāi) 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(huì)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(xiàng)仍然是B。 例2 兩個(gè)完全相同的金屬球，一個(gè)帶＋610－8C的電量，另一個(gè)帶－210－8C的電量。把兩球接觸后再分開(kāi)，兩球分別帶電多少？ 拓展 兩個(gè)完全相同的金屬球接觸后再分開(kāi)，再平均分配電量時(shí)，異種電荷先中和，再將剩余電荷除以2即為每個(gè)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(gè)原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來(lái)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(kāi)，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(kāi)，A帶負(fù)電，B帶正電，且QA＞QB B．只有沿虛線b切開(kāi)，才有A帶正電，B帶負(fù)電，且QA＝QB C．沿虛線a切開(kāi)，A帶正電，B帶負(fù)電，且QA＜QB D．沿任意一條虛線切開(kāi)，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(shuō)法正確的是( BD ) A．元電荷就是電子 B．元電荷是表示跟一個(gè)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(shí)質(zhì)，下列說(shuō)法中正確的是( BC ) A.摩擦起電現(xiàn)象說(shuō)明機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，也說(shuō)明通過(guò)做功可以創(chuàng)造出電荷 B.摩擦起電說(shuō)明電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 C.感應(yīng)起電說(shuō)明電荷可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分 D.感應(yīng)起電說(shuō)明電荷可以從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來(lái)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(wú)論與什么物體摩擦都帶正電，橡膠棒無(wú)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(gè)物體總是同時(shí)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(shí)，必然有等量的異種電荷出現(xiàn)；當(dāng)一種電荷消失時(shí)，必然有等量的異種電荷消失 4．將帶電棒移近兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體球，兩個(gè)導(dǎo)體球開(kāi)始時(shí)互相接觸且對(duì)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(kāi)，再移走棒 B．先移走棒，再把兩球分開(kāi) C．先將棒接觸一下其中一球，再把兩球分開(kāi) 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(yàn)電器，當(dāng)一金屬球A靠近驗(yàn)電器的小球B(不接觸)時(shí)，驗(yàn)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(gè)完全相同的金屬球A和B接觸一下，再分開(kāi)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(lái)帶電情況可能是( BCD ) A．A和B原來(lái)帶有等量異種電荷 B．A和B原來(lái)帶有同種電荷 C．A和B原來(lái)帶有不等量異種電荷 D．A和B原來(lái)只有一個(gè)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(shí)，枕形導(dǎo)體上電荷的移動(dòng)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(dòng)，負(fù)電荷不移動(dòng) B.枕形金屬導(dǎo)體中的負(fù)電荷向A端移動(dòng)，正電荷不移動(dòng) C.枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時(shí)分別向B端和A端移動(dòng) D.枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時(shí)分別向A端和B端移動(dòng) 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(shí)，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(dòng)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(dòng)實(shí)踐 B A C 圖1-1-1 9. 圖1-1-1所示，A、B、C是三個(gè)安裝在絕緣支架上的金屬體，其中C球帶正電，A、B兩個(gè)完全相同的枕形導(dǎo)體不帶電。試問(wèn)：（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(kāi)，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(kāi)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(shí)，有時(shí)紙片會(huì)很快地飛開(kāi)，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(huì)很快地飛開(kāi)。