2020-2021学年各年级下学期物理开学学案选修3-1 1.1 电荷及其守恒定律

〔情景切入〕

电闪雷鸣，是一种常出现在暴风雨中的自然现象，它是那样的神秘，来去匆匆，稍纵即逝。它给人们带来甘霖，同时也给人们带来恐惧。几千年以来，人们一直想探究其中的奥秘，更想将它驾驭于手中。美国科学家富兰克林就曾冒着生命危险，尝试用风筝去捕捉雷电。

雷电是怎样形成的？物体带电是怎么回事？电荷有哪些特性？电荷间的相互作用遵从什么规律？人类应该怎样利用这些规律？……

这些问题正是本章要探究并做出解答的知识。

〔知识导航〕

本章是高中阶段电学内容的开始，在整个高中物理知识体系中具有承上(力学)启下(电磁学)的重要位置。

本章知识在结构上可以分为三个单元：1～3节为第一单元，主要学习电学中两个最基本的定律——电荷守恒定律和库仑定律，学习描述电场力的性质的物理量——电场强度；4～6节为第二单元，学习描述电场能的性质的物理量——电势、电势差，电势差与电场强度的关系；7～8节为第三单元，主要学习电场知识的应用——电容器、电容，带电粒子在电场中的加速和偏转，还简单介绍了静电现象在生产和生活中的应用。

〔学法指导〕

1．要重视对基本概念、基本规律的理解。

基本概念多且抽象是这一章的突出特点。在学习中要重视对物理现象的深入观察和对物理规律的亲身体验，例如课本的“说一说”“做一做”“静电感应”“电容器的电容”等，经过深入观察和亲身体验后，物理知识不仅容易领悟而且印象深刻。

2．要重视科学研究方法的学习。

本章中涉及许多重要的研究方法，例如理想化物理模型——点电荷、电场线、等势面等；比值法定义物理量——电场强度、电势及电容器的电容等概念；类比方法的运用——电场与重力场有许多相似之处，电场力做功与电势能的变化关系和重力做功与重力势能的变化关系也有相似之处。这些方法需要认真地体会和理解，以提高认知的境界。

3．理清本章分析问题的两个角度。

一是电场力的性质——从电荷在电场中受力的角度研究，侧重于利用牛顿运动定律分析处理问题。

二是电场能的性质——从电场力做功使能量变化的角度研究，侧重于利用功能关系、能量守恒分析处理问题。

1电荷及其守恒定律

素养目标定位)

※知道自然界中只有两种电荷，知道电荷间的相互作用规律

※知道元电荷的概念，认识各种起电方法及实质

※理解电荷守恒定律的内容

,

素养思维脉络)

知识点1电荷及相互作用

1．两种电荷

自然界中只存在两种电荷，即__正__电荷和__负__电荷。

(1)正电荷：用丝绸摩擦过的__玻璃棒__所带的电荷叫做正电荷。 (2)负电荷：用毛皮摩擦过的__橡胶棒__所带的电荷叫做负电荷。 2．相互作用 同种电荷相互__排斥__，异种电荷相互__吸引__。

3．物质的微观结构

(1)原子组成：原子⎩⎨⎧ 原子核⎩⎪⎨⎪⎧ 质子：带__正电__中子：不带电核外电子：带__负电__ (2)原子电性：原子核的正电荷的数量与核外电子负电荷的数量__相等__，整个原子对外界较远的位置表现为__电中性__。

知识点2 三种起电方式

1．接触起电

指一个带电的金属导体跟另一个__不带电__的金属导体__接触__后分开，而使不带电的导体带上电荷的方式(如图)。

2．摩擦起电

两个物体相互摩擦时，一些束缚不紧的__电子__从一个物体转移到另一个物体上，使得原来呈电中性的物体由于得到__电子__而带负电，失去__电子__的物体带正电。(如图)

3．感应起电

(1)自由电子：金属中离原子核__较远__的能脱离原子核的束缚而在金属中__自由活动__的电子。

(2)静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互__吸引__或__排斥__，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带__异种__电荷，远离带电体的一端带__同种__电荷的现象。

(3)感应起电：利用__静电感应__使金属导体带电的过程(如图)。

知识点3 电荷守恒定律

表述一：电荷既不会__创生__，也不会__消灭__，它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__。在转移的过程中，电荷的总量__保持不变__。

表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和__保持不变__。

知识点4元电荷

1．电荷量

电荷的多少。其国际制单位是__库仑__，简称库，用__C__表示。

2．元电荷

最小的电荷量，即__电子__所带的电荷量，用e表示。e＝__1.6×10－19__C，最早由美国物理学家__密立根__测得。

3．电子的比荷

电子的电荷量与电子的__质量__之比。

e

m e＝__1.76×10

11__C/kg。

思考辨析

『判一判』

(1)两个正电荷之间的作用力为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力。(×)

(2)摩擦起电是创造电荷的过程。(×)

(3)玻璃棒和其他物体摩擦后不一定带正电。(√)

(4)当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。(√)

(5)电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律。(√)

(6)元电荷就是最小的电荷。(×)

『选一选』

用金属做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示。对上述现象的判断与分析，下列说法不正确的是(D)

A．摩擦使笔套带电

B．笔套靠近圆环时，圆环上、下感应出的电荷是异种的

C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力

D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和

解析：笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部感应出异种电荷，选项B 正确；圆环被吸引到笔套上是由于圆环所受吸引力大于圆环所受的重力，故选项C