第1講靜電現象及其微觀解釋[目標定位]1.了解電荷及靜電現象的產生.2.了解靜電的應用及防護.3.掌握電荷守恒定律并能解答相應問題.一、靜電的產生1.使物體帶電的三種方式：摩擦起電、接觸起電、感應起電.2.靜電感應：導體因受附近帶電體的影響而帶電的現象叫做靜電感應.利用靜電感應使物體帶電的方式叫感應起電.3.電荷：物理學規定：用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電.同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引.二、原子結構與電荷守恒1.原子結構：物質是由原子、分子、離子等微粒組成；原子是由原子核和電子組成；原子核是由中子和質子組成.質子帶正電，電子帶負電，物體不顯電性.2.電荷守恒定律：電荷既不能創生，也不能消滅，只能從物體的一部分轉移到另一部分，或者從一個物體轉移到另一個物體.在轉移的過程中，電荷的總量不變.這個規律叫做電荷守恒定律.3.物體帶電的本質：電子的轉移.想一想摩擦起電的物體所帶的電荷是哪里來的？答案摩擦起電的電荷是相互摩擦的物體間電子的轉移造成的.三、靜電的應用與防護1.靜電的應用：激光打印機、靜電噴霧、靜電除塵、靜電殺菌等.2.防止靜電危害的方法之一是：盡快把靜電導走.想一想油罐車車尾為什么拖著一條長長的鐵鏈？答案由于運輸過程中油和油罐摩擦產生了靜電，通過一條鐵鏈可以將電荷導走，避免引起爆炸事故.一、三種起電方式1.摩擦起電：當兩個物體相互摩擦時，一些束縛不緊的電子會從一個物體轉移到另一個物體，于是原來呈電中性的物體由于得到電子而帶負電，失去電子的物體則帶正電.2.感應起電：當一個帶電體靠近導體時，由于電荷之間相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠離帶電體的一端帶同號電荷.3.接觸起電：當導體與帶電導體接觸時，電子從一個物體轉移到另一個物體上，使導體帶上與帶電體相同性質的電荷.4.三種起電方式的實質都是自由電子的轉移.例1絕緣細線上端固定，下端掛一輕質小球a，a的表面鍍有鋁膜；在a的旁邊有一絕緣金屬球b，開始時a、b都不帶電，如圖1所示，現使b帶電，則()圖1A.b將吸引a，吸住后不放開B.b先吸引a，接觸后又把a排斥開C.a、b之間不發生相互作用D.b立即把a排斥開答案B解析b球帶電后，使a產生靜電感應，感應的結果是a靠近b的一側出現與b異種的感應電荷，遠離b的一側出現與b同種的感應電荷.雖然a上的感應電荷等量異號，但因為異種電荷離b更近，所以b對a的電場力為引力.當b吸引a使兩者接觸后，由于接觸帶電，b、a又帶上同種電荷，有斥力作用，因而又把a排斥開，所以B項正確.借題發揮(1)帶電體具有吸引輕小物體的性質，所以兩物體吸引不一定是因為帶有異種電荷.也可能是因為其中一個是輕小物體.(2)在處理帶電物體間發生相互作用時，需特別注意帶電物體具有吸引不帶電的輕小物體的特性，所以當兩物體相互吸引時，其可能情況是一個帶電，另一個不帶電，也可能是兩物體帶異種電荷.針對訓練如圖2所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是()圖2A.把C移近導體A時，A、B上的金屬箔片都張開B.把C移近導體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開C.先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D.先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合答案AB解析雖然A、B起初都不帶電，但帶正電的導體C對A、B內的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動，使得A端積累了負電荷，B端帶正電荷，其下部貼有的金屬箔片分別帶上了與A、B同種的電荷，所以金屬箔片都張開，A正確.C只要一直在A、B附近，先把A、B分開，A、B上的電荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍帶等量異種的感應電荷，此時再移走C，A、B所帶電荷量不變，金屬箔片仍張開，B正確.但如果先移走C，A、B上的感應電荷會馬上中和，不再帶電，所以箔片都不會張開，C錯.先把A、B分開，再移走C，A、B仍然帶電，但重新讓A、B接觸后，A、B上的感應電荷會完全中和，箔片都不會張開，D錯.故選A、B.二、電荷守恒定律的理解和應用1.三種起電方式的本質都是電子的轉移，在轉移的過程中電荷的總量不變注意(1)電中性的物體內部也有電荷的存在，只是電荷量的代數和為零，對外不顯電性；(2)電荷的中和是指帶等量異號電荷的兩物體接觸時，經過電子的轉移，最終達到電中性的過程.2.接觸帶電時電荷量的分配與導體的形狀、大小有關，當兩個完全相同的金屬球接觸后，電荷將平均分配，即最后兩個球一定帶等量的同種電荷.若兩個球原先帶同號電荷，電荷量相加后均分；若兩個球原先帶異號電荷，則電荷先中和再均分.例2用一絕緣柄將一帶正電玻璃棒a接觸另一不帶電玻璃棒b，使之接觸起電，以下說法正確的是()A．在此接觸起電過程中，玻璃棒a上的正電荷向玻璃棒b上轉移B．在此接觸起電過程中，玻璃棒b上的電子向玻璃棒a上轉移C．在此接觸起電過程中，它們的電荷的代數和不變D．此接觸起電過程并不一定遵循電荷守恒定律答案BC解析帶正電的玻璃棒a與另一不帶電的玻璃棒b接觸時，由于電荷間的相互作用，帶正電的玻璃棒a吸引玻璃棒b中的負電荷，此時b棒失去電子而帶正電，正電荷不移動，A錯誤；接觸帶電使b因失去電子而帶上了正電荷，B正確；a棒得到電子與原有的部分正電荷中和，因而a棒上所帶的凈電荷量減少，b棒因失去電子而帶上了正電荷，b棒所帶的凈電荷增加，a棒上所帶的凈電荷減少量等于b棒所帶的凈電荷增加量，a、b兩棒所帶電荷的代數和不變，C正確；電荷守恒定律是自然界最基本的守恒定律，在電荷分離、轉移、中和過程中電荷的總量不變，D錯誤．例3半徑相同的兩金屬小球A、B帶有相同的電荷量，相隔一定的距離，今讓第三個半徑相同的不帶電金屬小球C，先后與A、B接觸后移開.(1)若A、B兩球帶同種電荷，接觸后兩球的電荷量大小之比為多大；(2)若A、B兩球帶異種電荷，接觸后兩球的電荷量大小之比為多大.答案(1)2∶3(2)2∶1解析(1)設A、B帶同種電荷且電荷量均為q，則A、C接觸后，A、C所帶電荷量為qA＝qC＝eq\f(1,2)q.C與B球接觸后，B、C所帶電荷量為：qB＝qC′＝eq\f(q＋\f(1,2)q,2)＝eq\f(3,4)q.故A、B所帶電荷量大小之比為eq\f(qA,qB)＝eq\f(\f(1,2)q,\f(3,4)q)＝eq\f(2,3).(2)設qA＝＋q，qB＝－q.則C與A接觸后，A、C所帶電荷量為qA′＝qC＝＋eq\f(1,2)q.C與B接觸后，B、C所帶電荷量為qB′＝qC′＝eq\f(\f(1,2)q－q,2)＝－eq\f(1,4)q，故A、B所帶電荷量大小之比為eq\f(qA′,qB′)＝eq\f(\f(1,2)q,\f(1,4)q)＝eq\f(2,1).借題發揮(1)相同的金屬球帶同種電荷時，接觸時總電荷量平分.(2)相同的金屬球帶異種電荷時，接觸時電荷中和后將剩余電荷平分.三、靜電的應用與防護1.靜電的危害：雷鳴閃電造成人畜傷亡，靜電火花引發的爆炸和火災，靜電放電導致電子設備的故障，以及工業中的一些靜電危害等.2.防止靜電危害的措施有：①盡快導走多余電荷，避免靜電積累；②調節空氣的濕度；③易燃易爆環境中保持良好的通風、消除靜電火花的引爆條件.例4下列措施利用了靜電的是()A.油罐車的油罐有條鐵鏈搭到地上B.農藥噴灑飛機噴灑的農藥霧滴帶正電C.家用電器如洗衣機接有地線D.手機一般都裝有天線答案B解析油罐車的油罐有條鐵鏈搭到地上，目的是把油罐車產生的靜電導到地下，保證油罐車的安全，家用電器也一樣，A、C錯誤.農藥噴灑飛機噴灑的農藥霧滴帶正電，而葉子上都帶有負電，農藥不會被風吹走，B正確.手機接有天線目的是為了更好的接收信號，D錯誤.對物體帶電本質的理解1.如圖3所示，用起電機使金屬球A帶上正電荷，并靠近驗電器B，則()圖3A.驗電器金箔不張開，因為球A沒有和驗電器B接觸B.驗電器金箔張開，因為整個驗電器都感應出了正電荷C.驗電器金箔張開，因為整個驗電器都感應出了負電荷D.驗電器金箔張開，因為驗電器的下部箔片感應出了正電荷答案D解析相對于金屬球來講，金屬箔片是距離帶電體A較遠的一端，根據靜電感應規律可知，驗電器的兩金屬箔片都帶上了正電荷，而同種電荷相斥，所以金屬箔片張開，即D正確.電荷守恒定律的理解和應用2.有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量為QA＝6.4×10－9C、QB＝－3.2×10－9C，讓兩個絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉移并轉移了多少個電子？答案電子由B球轉移到了A球，轉移了3.0×1010個電子解析當兩小球接觸時，帶電荷量少的負電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配.由于兩小球相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電荷量QA′＝QB′＝eq\f(QA＋QB,2)＝eq\f(6.4×10－9－3.2×10－9,2)C＝1.6×10－9C.在接觸過程中，電子由B球轉移到A球，不僅將自身電荷中和，且繼續轉移，使B球帶QB′的正電，這樣，共轉移的電子電荷量為ΔQB＝QB′－QB＝[1.6×10－9－(－3.2×10－9)]C＝4.8×10－9C.轉移的電子數n＝eq\f(ΔQB,e)＝eq\f(4.8×10－9C,1.6×10－19C)＝3.0×1010(個).靜電的應用與防護3.專門用來運輸柴油、汽油的油罐車，在它的尾部都裝有一條拖在地上的鐵鏈，對它的作用下列說