第一節(jié)靜電現(xiàn)象[學習目標]1．了解靜電現(xiàn)象，知道自然界中的兩種電荷．2．知道物體帶電的三種方式，理解微觀解釋及帶電原因，體會實驗對物理規(guī)律探究的意義．3．記住電荷量、元電荷、比荷等概念．4．理解電荷守恒定律，且能解釋實際問題．知識點一各種起電方式1．摩擦起電：用摩擦的方法使物體帶電的過程．2．感應起電(1)靜電感應：導體由于受附近帶電體的影響而引起導體中正負電荷重新分布的現(xiàn)象．(2)感應起電：靜電感應使物體帶電的過程．3．接觸起電：帶電體接觸導體時，電荷轉(zhuǎn)移到導體上，使導體帶同種性質(zhì)的電荷．知識點二元電荷1．電荷量：物體所帶電荷數(shù)量的多少，常用符號Q或q．其單位是庫侖，簡稱庫，符號C．2．元電荷：人們把一個電子(或質(zhì)子)所帶電量的絕對值叫作元電荷，用e表示，計算中，常取e＝1.60×10-19C．元電荷沒有正、負之分，不是實物粒子，自然界中帶電體的電荷量都是元電荷e的整數(shù)倍．3．比荷：電子的電量e與電子的質(zhì)量me之比，叫作電子的比荷．其值為eme＝1.76×1011知識點三電荷守恒定律1．內(nèi)容：電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分．在任何轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變．2．適用范圍：電荷守恒定律不僅用于一切宏觀物理過程，也用于一切微觀物理過程．知識點四靜電現(xiàn)象的解釋電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只是發(fā)生了轉(zhuǎn)移．1．摩擦起電的實質(zhì)是電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體的過程．2．靜電感應的實質(zhì)是電荷從導體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分．1．思考辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)(1)不論是摩擦起電還是感應起電，都是電荷的轉(zhuǎn)移． (√)(2)原來不帶電的絲綢和玻璃棒相互摩擦后分別帶上了異種電荷，說明通過摩擦可以創(chuàng)造電荷． (×)(3)電子的電荷量e的數(shù)值最早是由庫侖通過實驗測出的． (×)(4)元電荷就是質(zhì)子或電子． (×)(5)所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍． (√)2．(多選)下列說法正確的是()A．接觸起電是使正電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移B．摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過程C．感應起電實際就是電荷在同一物體的不同部分之間的轉(zhuǎn)移D．無論是哪種起電，電荷的總量保持不變CD[接觸起電是使自由電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，故A錯誤；摩擦起電是電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，不是創(chuàng)造電荷，故B錯誤；感應起電實際就是電荷在同一物體的不同部分之間的轉(zhuǎn)移，且無論是哪種起電，電荷的總量保持不變，故C、D正確．]物體帶電是怎么回事？電荷有哪些特性？怎樣使物體帶上電呢？提示：物體帶電是發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移；同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引；可以通過摩擦起電、感應起電和接觸起電的方式使物體帶電．考點1三種起電方式1．三種起電方式的比較起電方式摩擦起電感應起電接觸起電產(chǎn)生條件兩個物體相互摩擦導體靠近帶電體導體與帶電體接觸現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，電性與原帶電體“近異遠同”導體帶上與帶電體同種的電荷原因不同物質(zhì)的原子核對核外電子的束縛力不同而發(fā)生電子得失導體中的自由電子受帶正(負)電物體吸引(排斥)而靠近(遠離)自由電荷在帶電體與導體之間發(fā)生轉(zhuǎn)移2．三種起電方式的本質(zhì)三種起電方式都不是創(chuàng)造了電荷，只是電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到了另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到了另一部分，它們的本質(zhì)都是電荷的轉(zhuǎn)移，電荷總量保持不變．【典例1】梳過頭發(fā)的梳子，常能吸引輕小物體，這屬于摩擦起電．關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．摩擦起電現(xiàn)象使本來沒有電荷的物體中產(chǎn)生了電荷B．頭發(fā)和梳子互相摩擦后，帶上了等量異種電荷C．如果梳子帶正電，是因為摩擦導致頭發(fā)上的正電荷轉(zhuǎn)移到梳子上而形成的D．頭發(fā)和梳子互相摩擦后帶的電量可以是任意數(shù)B[摩擦起電現(xiàn)象的本質(zhì)是使一個物體上的自由電子轉(zhuǎn)移到另一個物體上，從而使兩物體分別帶上等量的異種電荷，而不會產(chǎn)生新的電荷，故A、C錯誤，B正確；頭發(fā)和梳子互相摩擦后帶的電量只能是元電荷的整數(shù)倍，故D錯誤．]【典例2】如圖所示，不帶電的金屬導體A和B放在絕緣支柱上并相互接觸，帶正電的小球C靠近A，下列說法正確的是()A．若先將A、B分開，再移走C，A帶正電，B帶負電B．若先將A、B分開，再移走C，B帶正電，A帶負電C．若先將C移走，再把A、B分開，A帶正電，B帶負電D．若先將C移走，再把A、B分開，B帶正電，A帶負電思路點撥：(1)“帶正電的小球C靠近A”發(fā)生的是感應起電現(xiàn)象．(2)“先將A、B分開，再移走C”，A、B將帶等量異種電荷．B[帶正電的小球C靠近A端，由于感應起電，A端帶負電，B端帶正電，將A、B分開，再移走C，則A整體帶負電，B整體帶正電，故A錯誤，B正確；帶正電的小球C靠近A端，由于感應起電，A端帶負電，B端帶正電，將C移走，A、B中的電荷又馬上中和，不再帶電，再把A、B分開，A、B都不帶電，故C、D錯誤．]感應起電的判斷方法(1)當帶電體靠近導體時，導體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠離帶電體的一端帶同種電荷，如圖甲所示．(2)導體接地時，該導體與地球可視為一個導體，而且該導體可視為近端導體，帶異種電荷，地球就成為遠端導體，帶同種電荷，如圖乙、丙所示．甲乙丙[跟進訓練]1．(多選)用金屬箔做成一個不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上．小明同學用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下慢慢靠近圓環(huán)，當距離約為0.5cm時圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖所示．對上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法正確的是()A．摩擦使筆套帶電B．筆套靠近圓環(huán)時，圓環(huán)上、下部分感應出異種電荷C．圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D．筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和ABC[筆套與頭發(fā)摩擦后，能夠吸引圓環(huán)，說明筆套上帶了電荷，即摩擦使筆套帶電，選項A正確；筆套靠近圓環(huán)時，由于靜電感應，會使圓環(huán)上、下部分感應出異種電荷，選項B正確；圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，是由于圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)所受的重力，選項C正確；筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷沒有被中和，還帶電，選項D錯誤．]考點2對電荷守恒的理解與應用1．對“中性”與“中和”的理解(1)中性：物體內(nèi)有電荷存在，但正、負電荷的絕對值相等，對外不顯電性．(2)中和：兩個帶有等量異種電荷的帶電體相接觸達到電中性的過程．2．對電荷守恒定律的理解(1)電荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一．(2)“總量”的含義，指電荷的代數(shù)和．(3)在分離、轉(zhuǎn)移、結(jié)合等過程中，電荷的總量保持不變．3．兩金屬導體接觸后電荷量的分配規(guī)律兩個完全相同的金屬球帶電荷量大小分別為q1、q2，則有(1)若帶同種電荷?金屬球相接觸?總電荷量平分(2)若帶異種電荷?金屬球相接觸?先中和再平分【典例3】[鏈接教材P5例題]有兩個完全相同的帶電金屬小球A、B，分別帶有電荷量QA＝6.4×10-9C、QB＝－3.2×10-9C，讓兩金屬小球接觸．在接觸后，A、B帶電荷量各是多少？此過程中電子發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移了多少電荷量？思路點撥：(1)A、B兩小球帶異種電荷，接觸后要先中和后平分．(2)電子在轉(zhuǎn)移過程中電荷總量保持不變．[解析]接觸后兩小球帶電荷量QA′＝QB′＝QA+QB2＝6.4×10-9-3.2×10-92C＝1.6×10-9ΔQ＝|QB－QB′|＝|(－3.2×10-9－1.6×10-9)|C＝4.8×10-9C．[答案]均為1.6×10-9C電子由B球轉(zhuǎn)移到了A球，轉(zhuǎn)移了4.8×10-9C的電荷量電荷量分配原則的兩點提醒(1)電荷均分的前提條件是兩導體完全相同．(2)不同導體接觸后再分開，每個導體帶電荷量不同．【教材原題·P5例題】真空中兩個完全相同的帶等量異種電荷的小球A和B，分別被固定在絕緣支架上．用一個帶有絕緣棒且不帶電的相同金屬小球C先和小球A接觸，再與小球B接觸，然后移走小球C，則小球A、B的帶電量各是原來帶電量的多少？分析完全相同的帶電小球相接觸，在電荷的轉(zhuǎn)移過程中，電荷的分配遵循如下規(guī)律：(1)不帶電小球與帶電小球接觸，電量平分．(2)帶同種電荷的小球互相接觸，電量相加再平分．(3)帶異種電荷的小球互相接觸，正負電量中和后再平分．[解]先設小球A帶正電，則小球B帶負電，帶電量大小均為Q，再采用如下思路分析：由以上分析可知，小球A的電性與原來相同，帶電量為原來的12；小球B的電性與原來相同，帶電量為原來的1[跟進訓練]2．如圖所示的裝置叫作“雅各布天梯”，兩個用金屬絲彎成的電極A、B分別與高壓電源的正、負兩極相連，金屬絲電極上能夠聚集大量的正、負電荷，正、負電荷通過電極間的空氣放電，產(chǎn)生明亮的電弧，電弧隨著熱空氣上升，就像希臘神話中的雅各布夢中見到的天梯．在電極放電過程中，下列說法正確的是()A．電極A得到的電荷數(shù)多于電極B失去的電荷數(shù)B．電極A得到的電荷數(shù)等于電極B失去的電荷數(shù)C．電極A得到的電荷數(shù)少于電極B失去的電荷數(shù)D．條件不足，不能判定電極A、B得失電荷的數(shù)量關(guān)系B[根據(jù)電荷守恒定律可知，電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，在轉(zhuǎn)移過程中，總電荷量保持不變，所以在電極放電過程中，電極A得到的電荷數(shù)等于電極B失去的電荷數(shù)，B正確，A、C、D錯誤．]回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：1．自然界中有幾種電荷？它們間相互作用的規(guī)律是什么？提示：兩種，正電荷和負電荷；同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引．2．試寫出三種起電方式．提示：摩擦起電、接觸起電、感應起電．3．請寫出電荷守恒定律的內(nèi)容．提示：電荷不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體．在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量不變．課時分層作業(yè)(一)靜電現(xiàn)象題組一三種起電方式1．摩擦過的琥珀靠近桌面上的碎紙屑時，發(fā)現(xiàn)紙屑飛起來與琥珀接觸后又快速地離開，關(guān)于這個現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．摩擦過的琥珀不帶電B．碎紙屑原來帶正電C．紙屑飛起來是萬有引力的結(jié)果D．紙屑與琥珀接觸后又快速地離開是因為紙屑帶上琥珀同種電荷[答案]D2．天氣干燥的時候脫衣服，有時會看到火花，并伴有“噼啪”的聲音，這是因為()A．人體本身帶電B．空氣帶電，通過衣服放電C．衣服由于摩擦而產(chǎn)生了靜電D．以上說法均不對[答案]C3．(多選)如圖所示，用棉布分別與丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，實驗結(jié)果如圖所示，由此對摩擦起電說法正確的是()A．兩個物體摩擦時，表面粗糙的易失去電子B．兩個物體摩擦起電時，一定同時帶上種類及數(shù)量不同的電荷C．兩個物體摩擦起電時，帶上電荷的種類不同但數(shù)量相等D．同一物體與不同種類的物體摩擦，該物體所帶電荷種類可能不同CD[兩物體摩擦時是否得失電子取決于原子核對電子束縛力的大小，A錯誤；由于摩擦起電的實質(zhì)是電子的得失，所以兩物體帶電種類一定不同，數(shù)量相等，B錯誤，C正確；由題中例子不難看出，同一物體與不同種類的物體摩擦，帶電種類可能不同，D正確．]4．如圖所示，驗電器帶有少量正電荷，將一帶負電的小球從遠處逐漸靠近驗電器的金屬球．此過程中，可能看到金屬箔片張開的角度()A．不斷增大B．先減小至零，后逐漸增大C．先增大，后減小D．先增大，后不變B[帶有負電荷的小球慢慢靠近一個帶有少量正電荷的驗電器金屬球，根據(jù)異種電荷相互吸引得出金屬箔所帶電荷變少，所以金屬箔的夾角減小，隨小球的靠近，驗電器的金屬球上的正電荷越來越多，所以金屬箔上將開始帶上負電荷，隨負電荷的增多，此時驗電器金屬箔的張角也開始變大，即金屬箔的夾角增大，故ACD錯誤，B正確．]5．(多選)如圖所示是滾筒式靜電分選器，由料斗A，導板B，導體滾筒C，刮板D，料槽E、F和放電針G等部件組成．C和G分別接于直流高壓電源的正、負極，并令C接地．電源電壓很高，足以使放電針G附近的空氣發(fā)生電離而產(chǎn)生大量離子，現(xiàn)有導電性能不同的兩種物質(zhì)粉粒a、b的混合物從料斗A下落，下落時經(jīng)過電離空氣都會帶上負電荷，沿導板B到達轉(zhuǎn)動著的滾筒C，粉粒a具有良好的導電性，粉粒b具有良好的絕緣性．則下列說法正確的是()A．粉粒a與導體滾筒C接觸后會先中和再帶上正電B．粉粒b會落入F料槽中C．粉粒a會落入F料槽中D．刮板D的作用是把吸附在導體滾筒C上的粉粒刮下來ACD[電極G電離空氣產(chǎn)生大量離子，使得粉粒a、b都帶負電，粉粒a具有良好的導電性，粉粒a上的負電與導體滾筒C上的正電相互吸引，與導體滾筒C接觸后會先中和再帶上正電，與滾筒C上電荷相排斥落入料槽F中，故A、C正確；粉粒b具有良好的絕緣性，下落時經(jīng)過電離空氣會帶上負電荷，與導體滾筒C接觸后電性不中和，故粉粒b最后被刮板D刮入料槽E中，故B錯誤，D正確．]題組二對電荷守恒的理解與應用6．關(guān)于元電荷的理解，下列說法正確的是()A．元電荷就是電子或者質(zhì)子B．物體所帶的電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍C．元電荷的電荷量大小是1CD．只有電子所帶的電荷量等于元電荷B[元電荷是最小的電荷量，不是電子或者質(zhì)子，元電荷的電荷量是1.6×10-19C，故AC錯誤；物體是因為得失電子所以帶電，所以物體所帶的電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍，故B正確；電子、質(zhì)子、正電子所帶的電荷量的絕對值都等于元電荷，故D錯誤．故選B．]7．M和N是兩個都不帶電的物體．它們互相摩擦后，M帶正電荷1.60×10-19C，下列判斷正確的有()A．在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷B．摩擦過程中電子從N轉(zhuǎn)移到MC．N在摩擦后一定帶負電荷1.60×10-19CD．N在摩擦過程中失去1.60×10-19個電子C[M和N相互摩擦，M帶正電是因為M對核外電子的束縛能力小而失去核外電子的結(jié)果；由于電荷守恒，故N一定帶等量的負電荷，故C正確．]8．下列說法正確的是()A．物體所帶的電荷量可以為任意實數(shù)B．不帶電的物體上，既沒有正電荷也沒有負電荷C