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2018-2019高中物理 第1章 從富蘭克林到庫侖 1.1 從閃電談起學(xué)案 滬科版選修1-1

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1、1.1 從閃電談起 課 標(biāo) 導(dǎo) 思 1.理解摩擦起電的本質(zhì)和特點(diǎn).(重點(diǎn)) 2.知道感應(yīng)起電現(xiàn)象. 3.理解電荷守恒定律,能用定律解釋起電現(xiàn)象.(難點(diǎn)) 4.知道閃電的本質(zhì). 一、靜電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 1.對(duì)摩擦玻璃起電的理解:電不能因摩擦而創(chuàng)生,而只是從摩擦物轉(zhuǎn)移到玻璃管,摩擦物失去的電與玻璃管獲得的電嚴(yán)格相同. 2.感應(yīng)起電:用帶電體靠近絕緣導(dǎo)體,使絕緣導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng). 二、電荷守恒規(guī)律 1.起電的實(shí)質(zhì):物體的原子是由帶負(fù)電的電子和帶正電的原子核組成.兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r,一個(gè)物體中的電子會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上去,該物體呈現(xiàn)正電,另一物體呈現(xiàn)負(fù)電.所以,帶電

2、是由于電子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的. 2.電荷守恒定律:電荷既不能創(chuàng)生,也不能消失,它只能 從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,電荷的總量保持不變. 三、推動(dòng)電學(xué)研究的科技發(fā)明 1.摩擦起電機(jī) 大約在1650年,德國的蓋里克發(fā)明了第一臺(tái)能產(chǎn)生大量電荷的摩擦起電機(jī). 2.萊頓瓶 在1745年至1746年,物理學(xué)家克萊斯特和荷蘭萊頓大學(xué)的穆欣布羅克同時(shí)發(fā)明了一種貯存電的裝置——萊頓瓶. 摩擦起電機(jī)和萊頓瓶的發(fā)明,解決了如何獲得大量電荷和有效地貯存電荷的難題,為進(jìn)一步研究電現(xiàn)象提供了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)手段. 四、尖端放電 電荷在導(dǎo)體表面的分布一般是不均勻的,越是尖突的部分

3、,電荷密度越大,也越容易放電,這稱為尖端放電. 五、富蘭克林統(tǒng)一天電與地電 1752年美國科學(xué)家富蘭克林做了一次風(fēng)箏實(shí)驗(yàn),證明摩擦起電所獲電的性質(zhì)和天空中的閃電是同樣的. 一、使物體帶電的三種方式 1.摩擦起電 (1)用摩擦的方法使物體帶電:兩個(gè)不同種的物體相互摩擦,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(duì)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(duì)核外電子的束縛能力弱的原子失去電子而帶正電,對(duì)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

4、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.即摩擦起電是物體間電荷的轉(zhuǎn)移引起的. 2.感應(yīng)起電 (1)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(huì)發(fā)生移動(dòng),從而在導(dǎo)體表面出現(xiàn)“感應(yīng)電荷”. (2)感應(yīng)起電時(shí),原來不帶電的導(dǎo)體的兩端同時(shí)感應(yīng)出等量的異種電荷,且靠近帶電體一端感應(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

5、物體中發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移. 【特別提醒】 1.感應(yīng)起電和摩擦起電的不同是前者沒有接觸而只是靠近,后者必須直接接觸. 2.感應(yīng)起電過程只是導(dǎo)體內(nèi)部的電荷重新分布使導(dǎo)體兩端顯出不同電性,而實(shí)質(zhì)上導(dǎo)體仍不帶電,導(dǎo)體上正負(fù)電荷的數(shù)目仍然相等. 3.接觸起電 (1)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(huì)轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上,使原來不帶電的物體帶電. (2)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)接觸帶電的本質(zhì):兩個(gè)物體之間發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移.

6、【深化探究】 感應(yīng)起電能使物體帶電,你認(rèn)為對(duì)使用的物體應(yīng)有怎樣的要求?這種方式能使絕緣體帶電嗎? 提示:感應(yīng)起電中要使物體帶電,物體內(nèi)的電荷必須能自由移動(dòng),在帶電體的作用下,電荷向兩端集聚,因此,物體應(yīng)是導(dǎo)體.而絕緣體內(nèi)部沒有可以自由移動(dòng)的電荷,所以不能用感應(yīng)的方法起電,一般可以用接觸或摩擦的方式使其帶電. 二、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它物體失去的電荷.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

7、是不改變的.這就是電荷守恒定律. 一、認(rèn)識(shí)靜電現(xiàn)象  (多選)原來甲、乙、丙三個(gè)完全相同的物體都不帶電,今使甲、乙兩物體相互摩擦后,乙物體再與丙物體接觸,最后,得知甲物體帶正電1.6×10-15 C,丙物體帶電8×10-16 C.則對(duì)于最后乙、丙兩物體的帶電情況下列說法中正確的是(  ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):17592000】 A.乙物體一定帶有負(fù)電荷8×10-16 C B.乙物體可能帶有負(fù)電荷2.4×10-15 C C.丙物體一定帶有正電荷8×10-16 C D.丙物體一定帶有負(fù)電荷8×10-16 C 【導(dǎo)析】 (1)相互摩擦后兩物體帶等量異種電荷. (2)完全相同的兩個(gè)物體接

8、觸后帶等量的同種電荷. 【解析】 由于甲、乙、丙原來都不帶電,即都沒有凈電荷,甲、乙摩擦導(dǎo)致甲失去電子而帶1.6×10-15 C的正電荷,乙物體得到電子而帶1.6×10-15 C的負(fù)電荷;乙物體與不帶電的丙物體相接觸,從而使一部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上,故可知乙、丙兩物體都帶負(fù)電荷,由電荷守恒可知乙最終所帶負(fù)電荷為1.6×10-15 C-8×10-16 C=8×10-16 C,故A、D正確. 【答案】 AD (1)摩擦起電和接觸起電均滿足電荷守恒定律. (2)只有完全相同的導(dǎo)體球接觸后等分總電量. 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

9、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 【解析】 用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負(fù)電荷,塑料小球被吸引時(shí),塑料小球可能不帶電(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,且與橡膠棒帶同種電荷. 【答案】 D 二、感應(yīng)起電  (多選)如圖1-1-1所示,將帶電棒移近兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體球,兩個(gè)導(dǎo)體球開始時(shí)互相接觸且對(duì)地絕緣,下述幾種方法中能使兩球都帶電的是(  ) 圖1-1-1 A.先把兩球分開,

10、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的一球,再把兩球分開 D.棒的帶電量不變,兩導(dǎo)體球不能帶電 【導(dǎo)析】 理解感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是不帶電的導(dǎo)體在帶電體電荷的作用下,電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,從而使導(dǎo)體兩端帶上等量的異種電荷. 【解析】 帶電棒靠近兩導(dǎo)體球時(shí),會(huì)在甲球感應(yīng)出異種電荷,乙球聚集同種電荷.此時(shí)若先分開甲、乙,再拿走棒,甲帶與帶電棒電性相反的電荷,乙?guī)c之相同的電荷;若先移走帶電棒,甲、乙兩球?qū)⒊孰娭行裕俜珠_甲、乙兩球,兩球都不帶電,故選項(xiàng)A對(duì),選項(xiàng)B錯(cuò).將帶電棒與兩球接觸,帶電棒上的電荷將轉(zhuǎn)移到兩球上,分開后兩球帶與帶電棒同種性質(zhì)的電荷,故選項(xiàng)

11、C對(duì). 【答案】 AC 感應(yīng)起電注意的問題 分析此類問題時(shí),一定注意將導(dǎo)體分開和移走帶電體的先后順序,二者是不同的. 2.如圖1-1-2所示,放在絕緣支架上帶正電的導(dǎo)體球A,靠近放在絕緣支架上不帶電的導(dǎo)體B,導(dǎo)體B用導(dǎo)線經(jīng)開關(guān)接地,現(xiàn)把S先合上再斷開,再移走A,則導(dǎo)體B(  ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):17592001】 圖1-1-2 A.不帶電      B.帶正電 C.帶負(fù)電 D.不能確定 【解析】 導(dǎo)體B和地相連,構(gòu)成一個(gè)大導(dǎo)體,離A較近的a端帶負(fù)電,地球離A較遠(yuǎn)帶正電,斷開S再移走A,則導(dǎo)體B帶負(fù)電. 【答案】 C 1.(多選)下列說法正確的是(  )

12、 A.不帶電的導(dǎo)體靠近一個(gè)帶電體,導(dǎo)體兩端就會(huì)帶等量異號(hào)電荷 B.不帶電的物體上,既沒有正電荷也沒有負(fù)電荷 C.摩擦起電的過程中一個(gè)物體失去電子,另一個(gè)物體得到電子 D.玻璃棒與任何物體摩擦后均會(huì)帶上正電荷 【解析】 根據(jù)靜電感應(yīng)的規(guī)律可知,A項(xiàng)正確;由物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)可以否定B選項(xiàng);起電的過程就是得失電子的過程,C對(duì);玻璃棒與絲綢摩擦,玻璃棒帶正電,與其他物體摩擦就不一定了,D錯(cuò). 【答案】 AC 2.(多選)關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì),下列說法正確的是(  ) A.摩擦起電現(xiàn)象說明了機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能,也說明通過做功可以創(chuàng)造電荷 B.摩擦起電說明電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一

13、個(gè)物體 C.感應(yīng)起電說明電荷可以從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到物體的另一個(gè)部分 D.感應(yīng)起電說明電荷從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上去了 【解析】 摩擦起電的實(shí)質(zhì):兩物體互相摩擦?xí)r,束縛不緊的電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上.感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì):帶電體靠近導(dǎo)體時(shí),由于電荷之間的相互吸引或排斥,導(dǎo)體中的自由電荷趨向或遠(yuǎn)離帶電體,使靠近導(dǎo)體一端帶異種電荷,遠(yuǎn)離的另一端帶同種電荷,即電荷在物體不同部分之間的轉(zhuǎn)移.根據(jù)電荷守恒定律,電荷不能被創(chuàng)生.選項(xiàng)B、C正確. 【答案】 BC 3.如圖1-1-3所示,當(dāng)將帶正電的球C移近不帶電的枕形金屬導(dǎo)體,枕形導(dǎo)體上電荷的移動(dòng)情況是(  ) 圖1-1-3

14、 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)體中的帶負(fù)電的電子向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) 【解析】 導(dǎo)體內(nèi)能夠移動(dòng)的是自由電子,C帶正電,導(dǎo)體中自由電子向A端移動(dòng),正電荷不移動(dòng). 【答案】 B 4.如圖1-1-4所示,原來不帶電的金屬導(dǎo)體MN,在其兩端下面都懸掛著金屬驗(yàn)電箔;若使帶負(fù)電的金屬球A靠近導(dǎo)體的M端,可能看到的現(xiàn)象是(  ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):17592002】 圖1-1-4 A.只有M端驗(yàn)電箔張開,且M端帶正電 B.只有N端驗(yàn)電箔張開

15、,且N端帶負(fù)電 C.兩端的驗(yàn)電箔都張開,且左端帶負(fù)電,右端帶正電 D.兩端的驗(yàn)電箔都張開,且兩端都帶正電或負(fù)電 【解析】 由于靜電感應(yīng),導(dǎo)體MN兩端分別感應(yīng)出等量的異種電荷,靠近帶電體的M端帶上正電,遠(yuǎn)離帶電體的N端帶上負(fù)電,兩端的金屬驗(yàn)電箔都會(huì)張開. 【答案】 C 5.絕緣細(xì)線上端固定,下端懸掛一個(gè)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(shí),a、b都不帶電,如圖1-1-5所示.現(xiàn)使a、b分別帶不等量的正、負(fù)電荷,則(  ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):17592003】 圖1-1-5 A.b將吸引a,吸引后不放開 B.b先吸引a,接觸后a、b迅速分開 C.a(chǎn)、b之間不發(fā)生相互作用 D.b立即把a(bǔ)排斥開 【解析】 因a帶正電,b帶負(fù)電,且a、b所帶電荷不等量,由異種電荷相互吸引,輕質(zhì)小球a將向b靠攏并與b接觸;當(dāng)小球a與b接觸后,兩球所帶的電荷先中和,然后再進(jìn)行重新分配,結(jié)果兩球帶同種電荷(正電或負(fù)電),因此兩球?qū)?huì)排斥開. 【答案】 B 7

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