9.1电荷 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

9.1 电荷 刚梳过头发的塑料梳子可以吸引轻小的纸屑，在 毛衣上摩擦过的梳子能使细小的水流发生弯曲， 为什么会出现上述现象？ 提示　塑料梳子与头发摩擦，梳子与毛衣摩擦 均可带电，且带电体可以吸引轻小的物体。 带电的意思就是带了电荷，初中我们也学习了一些有关电和磁的基础知识，高中我们将继续学习。并且电和磁将是我们高中阶段学习的重点当然也是难点。 公元前600年左右，古希腊学者泰勒斯就发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体。 公元1世纪，我国学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥” [ dùn móu duō gài ]一词。 古希腊学者 泰勒斯 16世纪英国科学家吉尔伯特根据希腊文的琥珀创造了英语中的“electricity”（电）这个词。并且认为摩擦过的琥珀带有电荷（electric charge）。 美国科学家富兰克林发现雷电的性质与摩 擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电 荷（positive charge）和负电荷（negative charge）。 一、电荷 1．自然界中有两种电荷： 正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。 2．电荷间的相互作用： 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 电荷有大小多少之分吗？ 如何表示电荷的大小呢？ 3．电荷量： （1）定义：电荷的多少，用Q或q表示，国际单位制中的单位是库仑，符号是C。 （2）正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。 （3）正负不代表大小，只表示电性（电荷的种类）。比较电荷 带电的多少，要比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多。 先看一下物质的微观结构？ 原子 原子核 核外电子 质子 中子 （正电） （不带电） （中性） （负电） （正电） 为什么一般的物体不带电呢？ （4）每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以原子对外界表现为电中性。 为什么摩擦就能 起电呢？ 原子内部的质子和中子被紧密地束缚在一起构成原子核，原子核的结构一般是很稳定的。通常离原子核较远的电子受到的束缚较弱，容易受到外界的作用而脱离原子。当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上。于是，原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。这就是摩擦起电的原因。 动画演示点此播放 摩擦起电的实质：电子的得与失 二、物体起电的三种方式 1．摩擦起电 (1)由于摩擦而使物体带电的方式叫作摩擦起电。 (2)原因：当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上，于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。 （3）摩擦起电的实质：电子的得与失. 除了摩擦可以使物体带电，人们可以通过哪些方式让物体带电吗？ 验电器 不接触验电器也张开 2．感应起电 (1)静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静电感应． （2）感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电． 实验器材： 带电体 导体 绝缘柱 金属箔 （3）规律：近端感应异种电荷，远端感应同种电荷 （4）感应起电的实质：电子的得与失. 演示：取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的两片金属箔是闭合的。 问题1：把带正电荷的带电体C移近导体A，金属箔有什么变化? 问题2：此时把导体A和B分开，然后移开C，金属箔有什么变化? 问题3：再让导体A和B接触，又会看到什么现象?这说明A和B带的是同种电荷还是异种电荷? 例1、如图所示：甲乙两球接触，且甲球接地，一毛皮摩擦过的橡胶棒靠近甲球。若先把甲球与地面断开，再移走橡胶棒，甲、乙两球带电情况如何？ 乙 甲 地球 均带正电 若先移走橡胶棒，再把甲球与地球断开，甲、乙两球带电情况如何？ 如图所示：甲乙两球接触，且甲球接地，一毛皮摩擦过的橡胶棒靠近甲球。若先把甲球与地面断开，再移走橡胶棒，甲、乙两球带电情况如何？ 乙 甲 地球 均带正电 若先移走橡胶棒，再把甲球与地球断开，甲、乙两球带电情况如何？ 均不带电 例2、 如图所示,在绝缘支架上的导体A和导体B按图中方式接触放置,原先A、B都不带电,先让开关S1、S2均断开,现在将一个带正电的小球C放置在A左侧,以下判断正确的是 (        ) A.只闭合S1,则A左端不带电,B右端带负电 B.只闭合S2,接着移走带电小球C,最后将A、B 分开,A带负电 C.S1、S2均闭合时,A、B均不带电 D.S1、S2均闭合时,A左端带负电,B左端不带电 D 除了以上两种起电方式外，还有其他的起电方式吗？ 03 3．接触起电 (1)将一个带电体与另一个不带电的导体接触，就可以使不带电的物体带上与带电体电性相同的电荷，叫作接触起电。 （2）接触起电的实质：电子的得与失. ①.将带电导体与不带电导体接触,两个导体带同种性质的电荷;两个带异种电荷但电荷量不同的导体相接触,两个导体先中和相同量的异种电荷,然后分配剩余电荷。 ②.电荷的分配与导体的材质、形状、大小有关。两个完全相同的带电球体接触后平分总电荷量。 （3）接触导体间的电荷分配  (1)两个完全相同的金属球带同种电荷,电荷量分别为Q1和Q2,接触后各自带的电荷量相等,Q1'=Q2'=  。 (2)两个完全相同的带异种电荷的金属球,电荷量不相等,分别为Q1和-Q2,接触后各自带的电荷量相等,Q1'=Q2'=  。 接触后 再分开 +Q +2Q +Q　 +Q　 接触后 再分开 +Q -3Q -Q -Q A．图1中金属箔带正电，金属球带正电  B．图2中金属箔带正电，金属球带正电 C．图2中金属箔带负电，金属球带负电  D．图2中金属箔带负电，金属球带正电 例3、将丝绸摩擦过的玻璃棒靠近不带电的验电器金属球，这时验电器的金属箔片张开，如图1所示。接着将玻璃棒与验电器金属球接触，这时验电器的金属箔也张开，如图2所示。下列判断正确的是( ) B 感应起电 接触起电 + + + + + + + + + + + + + - - - - 26 4、三种起电方式的比较  摩擦起电 感应起电 接触起电 产生条件 两不同物质组成的物体摩擦 带电体靠近导体 导体与带电体接触 现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同” 导体带上与带电体电 性相同的电荷 微观解释 不同物质的原子核对核外电子的约束力不同,摩擦时会出现电子从一物体转移到另 一物体上的现象 导体中的自由电荷受到带电体对它的排斥(或者吸引)作用,而移 向导体的远端(或者近端) 在电荷间的相互作用 下,自由电荷在带电 体和导体上转移,且 重新分布 实质 电荷在物体之间或物体内部的转移 温馨提示    无论哪种起电方式,发生转移的都是电子,正电荷不会发生转移。 对比以上三种起电方式我们发现，无论是摩擦起电还是感应起电都没有创造电荷，只是电荷的分布发生了变化。 追寻守恒量是物理学研究物质世界的重要方法之一，它常使人们揭示出隐藏在物理现象背后的客观规律。那么，电荷是否也满足某种守恒的规律呢？ （1）表述一:电荷既不会创生,也不会消灭,它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;在转移过程中,电荷的总量保持不变。 （2）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。 三、电荷守恒定律 四、验电器 (1)作用：检验物体是否带电。 (2)原理：同种电荷相 互排斥。 (3)静电计：把金属箔换成指针，并用金属制作外壳的验电器。 验电器的主要作用有： ①检验导体是否带电。 ②检验导体所带电性。 (4)验电器与静电计在作用上的不同 静电计也称作指针式验电器，这说明它完全具备验电器的各种作用。由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用。 ①定量测量两导体间的电势差。 ②定量测量某导体的电势。 前面我们学习了电荷的总量是守恒的，那么，物体的所带的电荷量是任意数值吗？ 我们可不可以测出物体所带电荷量的多少呢？ 人们又是用什么方法测量电荷量的大小的呢？ 五、元电荷 1.元电荷：最小的电荷量 2、元电荷是电荷量单位（1.6×10-19C是一个电荷量单位)，不是指某电荷 3、电子和质子的电荷量均为e，所有带电体的电荷量均为元电荷的整数倍，即q=ne（n为整数）。电荷量是不能连续变化的物理量。 4、元电荷的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得到的，并由 此获得诺贝尔物理学奖。 5.比荷：带电体的电荷量与其质量的比值叫做比荷（也叫荷质比） 01 D 例4．(2024·苏州市高一月考)下列说法正确的是(　　) A．元电荷实质上是指电子和质子本身 B．一个带电体的带电荷量可以是205.5倍的元电荷 C．元电荷就是一个电荷 D．元电荷e的值最早是由物理学家密立根通过实验测得的 例5、(2024·玉溪师院附中高二月考)带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的(　　) A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 C C．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C A 例5、(多选)(2023·芦山中学高二期中)如图，A、B为 相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不 带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小 球，下列说法正确的是(　　) A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片 都张开 B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移 去C，A、B上的金属箔片仍张开 C．把C移近导体A，先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开 D．把C移近导体A，先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A 、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合 AB 例6、(多选)M和N是两个都不带电的物体。它们互相摩擦后，M带正电荷2.72×10－9 C，下列判断正确的有(　　) A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷 B．N在摩擦后一定带负电荷2.72×10－9 C C．摩擦过程中电子从M转移到N D．M在摩擦过程中失去1.7×1010个电子 BCD 例7、(2023·海南藏族自治州中学高二月考)有三个相同的金属小球 A、B、C，其中小球A带有3×10－3 C的正电荷，小球B带有2×10－3 C的负电荷，小球C不带电。先让小球C与小球A接触后分开，再让小球B与小球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，试求这时A、B、C三个小球的带电荷量分别为多少？ 解析：让小球C与小球A接触后分开，则这时A、C各带有1.5×10－3 C的正电荷 再让小球B与小球A接触后分开，则A、B各带电荷量为＝－2.5×10－4 C 最后让小球B与小球C接触后分开，则B、C各带电荷量为 ＝＋6.25×10－4 C 则最终A、B、C各带电荷量为－2.5×10－4 C、＋6.25×10－4 C、＋6.25×10－4 C。 Lavf58.64.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.12.100 $$