物理综合学案新人教版选修31资料.docx

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物理综合学案新人教版选修31资料

第一章静电场

第一节电荷及其守恒定律

前置诊断：

本节重点讲述了电荷守恒定律和起电方法。

1．自然界中只存在两种电荷：

同种电荷互相，异种电荷互相。

2．电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e＝C。

实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的。

所以，电荷量e称为。

电荷量e的数值最早是由美国物理学家测得的。

3．使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫。

常见的起电方式有、和等。

例如：

一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后，两者必定带上等量同种电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带电；不带电的导体在靠近带电体时，导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布，使导体的两端出现电荷。

4．电荷守恒定律：

电荷既不能，也不会，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷量的总量保持不变。

电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。

在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和仍然不变，所以电荷守恒定律也常常表述为：

。

5．原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量一样多，所以整个原子对表现为。

6．不同物质的微观结构不同，核外电子的多少和运动情况也不同。

在金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做自由电子。

失去这种电子的原子便成为带正电的离子，离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中。

所以金属导电时只有在移动。

答案：

1.排斥吸引2.1.6×10-19整数倍元电荷密立根3.起电摩擦起电接触起电感应起电负正等量异种4.创生消灭一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变5.电中性6.自由电子

专家说课：

在干燥的冬天，你也许有过这样的经历：

当你经过铺有地毯的走道来到房间门口，在伸手接触金属门把的一刹那，突然听到“啪”的一声，手被麻了一下，弄得你虚惊一场，是谁在恶作剧？

回答可能有点意外，原来是电荷在作怪。

本节课从分析物体的起电着手，结合摩擦起电和感应起电的实验研究物体起电的本质，总结出物体的起电本质上是电荷的转移，一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变，从而理解电荷守恒定律。

一．教师可演示毛皮摩擦橡胶棒、丝绸摩擦玻璃棒导致验电器铂片张开或吸引轻小物体张开体会摩擦起电，利用课本图1.1-1的实验进一步让学生体会感应起电及其本质，通过实验理解不论何种起电方式，本质都是电荷的转移。

二．本节课标及其解读。

1.了解摩擦起电和感应起电，知道元电荷：

（1）知道自然界存在两种电荷。

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；

（2）了解摩擦起电、感应起电，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质；（3）知道元电荷、电荷量的概念，知道电荷量不连续变化。

2．用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象：

（1）知道电荷守恒定律；

（2）应掌握完全相同的两个带电金属球相互接触后，电荷间的分配关系。

三．从物质微观结构的角度认识物体带电的本质是本节教学重点，起电本质是本节教学难点，教学易错点有三个：

1．在静电感应现象中，金属导体内移动的是电子，而不是质子；2．元电荷是电荷量，并不是某个实体电荷；3．电荷量是不连续的，电荷的正负表示其带电性质。

本节教学疑点有两个：

1．对起电方式及实质的理解.

（1）对物质内部微观结构分析，说明部分物质内部电子可以自由移动；

（2）电荷守恒，说明起电的实质不是新电荷的产生。

2．电中性的解释，加深学生对起电的理解。

课堂探究：

一．教材第3页的静电感应的实验是探究感应起电的重要实验,有条件的学校可进行分组实验引导学生探究感应起电的特点和本质，培养学生对实验现象进行归纳、总结的能力，教材中各种实验现象均未给出具体的结论，这就要求教学中要渗透科学探究的思想方法。

二．关于摩擦起电的实验，在用毛皮摩擦橡胶棒或用丝绸摩擦玻璃棒时尽可能每次都朝一个方向摩擦，这样效果更好一些．关于教材第3页的＂做一做＂，建议教师为学生创造条件，认识静电计和验电器，了解接触可以起电，感应也可以起电．

案例精析：

例1　绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜。

在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1-1-1所示，现使b带正电，则（）

A.b将吸引a，吸住后不放开

B.b先吸引a，接触后又把a排斥开

C.a、b之间不发生相互作用

D.b立即把a排斥开

解析b带电后，由于静电感应，a的近b端和远b端分别出现等量的负电荷和正电荷，b对a的吸引作用大于排斥作用。

a、b接触后带同种电荷，又相互排斥。

故选项B正确。

拓展本题中如果a的表面不是镀有铝膜，则a的近b端和远b端不会分别出现等量的负电荷和正电荷，但是由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以正确的选项仍然是B。

例2两个完全相同的金属球，一个带＋6×10－8C的电量，另一个带－2×10－8C的电量。

把两球接触后再分开，两球分别带电多少？

解析两个完全相同的金属球接触后再分开，要平均分配电量，故两球均带，带正电。

拓展两个完全相同的金属球接触后再分开，再平均分配电量时，异种电荷先中和，再将剩余电荷除以2即为每个金属球所带的电量。

例3如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是（）

A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA＞QB

B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QB

C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QA＜QB

D．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关

解析：

静电感应使得A带正电，B带负电，导体原来不带电，只是在C的电荷的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，而带负电；A部分带正电。

从不同位置切开时，QA、QB\的值是不同的，故只有D正确

答案:

D

三维达标：

基础练习

1.关于元电荷的理解，下列说法正确的是（BD）

A．元电荷就是电子

B．元电荷是表示跟一个电子所带电荷量数值相等的电荷量

C．元电荷就是质子

D．物体所带电量只能是元电荷的整数倍

2.关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是（BC）

A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷

B.摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体

C.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一个部分

D.感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体

3.下列关于电现象的叙述中正确的是（BCD）

A．玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电

B．摩擦可以起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量的异种电荷

C．带电现象的本质是电子的转移，物体得到电子一定显负电性，失去电子显正电性

D．当一种电荷出现时，必然有等量的异种电荷出现；当一种电荷消失时，必然有等量的异种电荷消失

4．将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，如图所示，下列几种方法能使两球都带电的是（AC）

A．先把两球分开，再移走棒

B．先移走棒，再把两球分开

C．先将棒接触一下其中一球，再把两球分开

D．棒带的电荷量如果不变，不能使两导体球带电

综合跃升

B

５．如图1-1-4，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B（不接触）时，验电器的金箔张角减小，则（AB）

A．金属球A可能不带电

B．金属球A可能带负电

C．金属球A可能带正电

D．金属球A一定带正电

6.将两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一小段距离，发现两小球之间相互排斥，则A、B两球原来带电情况可能是（BCD）

A．A和B原来带有等量异种电荷

B．A和B原来带有同种电荷

C．A和B原来带有不等量异种电荷

D．A和B原来只有一个带电

7.如图1-1-6所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是（B）

A.枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动

B.枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动

C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动

D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动

8．导体上的净电荷和导体中的“自由电荷”有何区别？

答案：

导体上的净电荷是指导体中正负电荷的代数和不为零时，正负电荷抵消后的电荷，导体的净电荷只能分布在导体的外表面；导体中的“自由电荷”是指导体中可以自由移动的电荷，在导体的表面和内部都可以分布“自由电荷”。

互动实践

9.图1-1-1所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A、B两个完全相同的枕形导体不带电。

试问：

（1）如何使A、B都带等量正电？

（2）如何使A带负电B带等量的正电？

答案：

（1）把AB紧密靠拢，让C接触A或B，然后移去C。

再把A与B分开，则A、B都带等量正电。

（2）把AB紧密靠拢，让C靠近A，则在A端感应出负电荷，B端感应出等量正电荷，马上把A与B分开后，则A带负电B带等量的正电。

10.当带电塑料尺子吸引一小纸片，当尺子接触到纸片时，有时纸片会很快地飞开，这是为什么？

答案：

当带电塑料尺子吸引一小纸片，如果尺子接触到纸片，则纸片也带了与尺上电荷性质相同的电荷，同种电荷相排斥，所以纸片会很快地飞开。

第二节库仑定律

前置诊断：

本节重点讲述库仑定律及应用。

1.电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：

一是与有关，二是与有关。

2．当带电体之间的比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作。

3．库仑定律：

真空中两个间相互作用的静电力跟它们的成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在上。

公式：

F=，式中k叫做。

如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用，力的单位用，距离的单位用，则由实验得出k=。

使用上述公式时，电荷量Q1、Q2一般用绝对值代入计算。

如果其它条件不变，让两点电荷在介质中，其作用力将比它们在真空中的作用力小。

4．库仑定律虽然只给出了点电荷之间的静电力公式，但是任一带电体都有可以看作是由许许多多点电荷组成的。

只要知道了带电体上的电荷分布情况，根据库仑定律和力的合成法则，就可以求出任意带电体之间的静电力。

5.应用库仑定律时应注意的问题：

首先应注意库仑定律的适用条件。

公式仅适用于中（空气中近似成立）的两个间的相互作用。

其次，应注意将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向二者分别进行，即应用公式计算库仑力的大小时，不必将表示电荷q1、q2带电性质的、号代入公式中，只将其电量的绝对值代入，先计算出力的大小，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断库仑力的方向，这样可以避免将表示带电性质的符号代入公式中一起运算，根据运算结果是正或负号来判定方向而带来的麻烦和可能出现的错误。

答案：

1.电荷的电量电荷之间的距离2.距离点电荷3.点电荷电荷量的乘积距离的二次方它们的连线静电力常量库伦牛顿米9×109N·m2/C25.真空点电荷正负

专家说课：

我们已知道，两个电荷之间存在着相互作用的引力和斥力，同种电荷相互排除，异种电荷相互吸引。

那么电荷间的这种作用力的大小与什么因素有关呢？

这就是本节要解决的问题。

一．库仑定律建立在实验的基础之上，教材第5页的演示实验对于库仑定律的理解非常重要，教师在教学过程中利用本实验采取控制变量法探究在两带电体所带电量不变时静电力随距离变化的规律及两带电体距离不变静电力随带电体电量变化的