第9章 第1节 电荷（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2024）

　　静电场及其应用 第1节　电荷 [学习目标]　1.知道自然界中的两种电荷及它们之间相互作用的规律，知道电荷量的概念及电荷量的单位（物理观念）.2.理解摩擦起电和感应起电（物理观念）.3.掌握电荷守恒定律（科学思维）.4.知道元电荷的概念，掌握元电荷的值（物理观念）. @课前·教材预案 ♝课前·教材预案 （见学生用书P4） 知识点一电荷 1.自然界中有两种电荷：　正　电荷和　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　. 3.电荷量：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.正电荷的电荷量为　正　值，负电荷的电荷量为　负　值. 4.摩擦起电及其原因 （1）摩擦起电：由于　摩擦　而使物体带电的方式.用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电. （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. 知识点二静电感应 1.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，这种现象叫作静电感应. 2.感应起电：利用　静电感应　使金属导体带电的过程. 知识点三电荷守恒定律 1.电荷守恒定律：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.电荷守恒定律的另一表述：一个与外界没有　电荷　交换的系统，电荷的　代数和　保持不变. 知识点四元电荷 1.元电荷：最小的电荷量，e＝　1.60×10－19　C，由　密立根　测得.所有带电体的电荷量都是e的　整数倍　. 2.比荷：带电粒子的　电荷量　与其　质量　的比值. 1.判断下列说法的正误. （1）两种不同物质组成的物体相互摩擦使物体带电，是由于两物体的原子核对核外电子束缚的能力不同.（　√　） （2）原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分别带上了异种电荷，说明通过摩擦可以创造电荷.（　×　） （3）元电荷就是最小的带电体.（　×　） （4）某一带电体的电荷量可能等于5×10－19 C.（　×　） 2.带正电的物体C靠近不带电的枕形导体AB，如图所示，A端将带　负　电，B端将带　正　电. @课堂·深度探究 ♝课堂·深度探究 （见学生用书P5） 　考点一　　三种起电方式 【情境导学】如图所示，刚梳过头发的塑料梳子可以吸引轻小的纸屑，在毛衣上摩擦过的气球能使细小的水流发生弯曲，为什么会出现上述现象？ 答案塑料梳子与头发摩擦、气球与毛衣摩擦均可使梳子及气球带电，且带电体可以吸引轻小的物体. 【知识拓展】 三种起电方式的比较 摩擦起电 感应起电 接触起电 现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端带等量异种电荷 导体带上与带电体同性的电荷 原因 不同物质原子核对电子的束缚能力不同.束缚能力强的得电子，带负电；束缚能力弱的失电子，带正电 电子在电荷间相互作用下发生转移，近端带异种电荷，远端带同种电荷 在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上 实质 电子在物体之间或物体内部的转移 说明 无论哪种起电方式，发生转移的都是带负电的电子，正电荷不会发生转移 【例题1】如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触.现使带负电的橡胶棒C靠近A（C与A不接触），然后先将A球用导线接地一下后迅速断开，再将C移走，最后将A、B分开.关于A、B的带电情况，下列判断正确的是（　　） A.A、B均不带电 B.A、B均带正电 C.A带负电，B带正电 D.A带正电，B带负电 思维导引：C靠近A，由感应起电使A、B带电，A用导线接地，导走负电荷，再移走C，A、B均带同种电荷 B　解析最初A、B均不带电，C带负电，将C靠近A球，由于感应起电，A带正电，B带负电，然后A球用导线接地一下时，A球依然带正电荷，此时大地相当于远端带负电，B球带正电荷，将C移走后，A球的电荷分到B球上一部分，再将A、B分开后，A、B均带正电荷，选项B正确. 【变式1】如图所示，不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触，带正电的小球C靠近A，下列说法正确的是（　　） A.若先将A、B分开，再移走C，A带正电，B带负电 B.若先将A、B分开，再移走C，B带正电，A带负电 C.若先将C移走，再把A、B分开，A带正电，B带负电 D.若先将C移走，再把A、B分开，B带正电，A带负电 B　解析带正电的小球C靠近A，由于感应起电，A带负电，B带正电.若先将A、B分开，再移走C，则A整体带负电，B整体带正电，选项A错误，B正确；若先将C移走，则A、B上的电荷又马上中和，不再带电，再把A、B分开，A、B都不带电，选项C、D错误. 　考点二　　电荷守恒定律　元电荷 【情境导学】（1）在摩擦起电过程中，一个物体带上了正电，另一个物体带上了负电，该过程是否创造了电荷？在一个封闭的系统中，电荷的总量会增多或减少吗？ （2）物体所带的电荷量可以是任意的吗？物体所带的电荷量可以是4×10－19 C吗？ 答案（1）摩擦起电的过程并没有创造电荷.一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变. （2）物体所带的电荷量不是任意的，它只能是1.60×10－19 C的整数倍.由于4×10－19 C是1.60×10－19 C的2.5倍，所以物体所带的电荷量不能是4×10－19 C. 【知识拓展】 1.起电过程的实质是物体中自由电荷的转移过程.在转移过程中电荷的总量保持不变.也就是说，起电过程就是物体所带电荷量的重新分配. 2.电荷守恒定律和能量守恒定律一样，都是自然界中最基本的守恒定律，任何带电现象都不能违背电荷守恒定律. 3.元电荷 （1）最小的电荷量叫作元电荷，元电荷不是实物粒子，无正、负之分. （2）虽然质子、电子所带的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷. 【例题2】完全相同的两金属小球A、B带有相同大小的电荷量，相隔一定的距离，让第三个完全相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开. （1）若A、B两球带同种电荷，求接触后两球带电荷量大小之比； （2）若A、B两球带异种电荷，求接触后两球带电荷量大小之比. 思维导引：在小球的接触中，电荷量会平均分到接触的两球，若两球带同种电荷，则带电后再接触会相加再平分，若两球带异种电荷，则带电后接触会中和部分电荷再平分. 解析（1）设A、B带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C带电荷量为qA1＝qC1＝q， C与B接触后，B、C带电荷量为qB1＝qC2＝＝q， 故A、B带电荷量大小之比为＝＝. （2）设A带正电荷，B带负电荷，且所带电荷量大小均为Q.则C与A接触后，A、C带电荷量为QA'＝QC'＝＋Q， C与B接触后，B、C带电荷量为 Q'B＝Q″C＝＝－Q， 故A、B带电荷量大小之比为＝＝. 答案（1）2∶3　（2）2∶1 【变式2】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　解析任何带电微粒所带的电荷量都是元电荷1.6×10－19 C的整数倍，则不可能是2.4×10－19 C，选项A符合题意. 　考点三　　验电器 【知识拓展】 验电器的两种应用方式及原理 1.当带电的物体与验电器上面的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开，如图甲所示. 2.当带电体靠近验电器的金属球时，带电体会因感应起电使验电器的金属球带异种电荷，而金属箔片上会带同种电荷，两个金属箔片在斥力作用下张开，如图乙所示. 【例题3】如图所示，用起电机使金属球A带上正电，靠近验电器B上面的金属球，则（　　） A.验电器金属箔片不张开，因为球A没有和B接触 B.验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电 C.验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电 D.验电器金属箔片张开，因为验电器下部两金属箔片都带上了正电 思维导引：金属球A靠近验电器，由静电感应使验电器的金属球带上异种电荷，验电器的两金属箔片带上与A同种电荷，箔片张开. D　解析把一个带正电的金属球A，靠近一个原来不带电的验电器的金属小球，验电器的金属小球由于感应起电会带上负电荷，金属箔片由于感应起电会带上正电荷，而整个验电器不带电.所以验电器金属箔片张开，选项A、B、C错误，D正确. 【变式3】（多选）小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验.如图所示，小明使验电器带了负电荷，经过一段时间后，他发现该验电器的金属箔片（用包装巧克力的锡箔纸制作）几乎闭合了.关于此问题，他跟学习小组讨论后形成了下列观点，你认为正确的是（　　） A.小球上原有的负电荷逐渐消失了 B.在此现象中，电荷不守恒 C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了 D.该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律 CD　解析带负电的验电器在潮湿的空气中，经过一段时间后，小球上的负电荷（电子）被潮湿的空气导走了，但电荷在转移的过程中仍然遵循电荷守恒定律，选项C、D正确. @课末·随堂演练 ♝课末·随堂演练 （见学生用书P7） 1.（三种起电方式）（多选）下列说法中正确的是（　　） A.静电感应没有创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分 B.摩擦起电和感应起电都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分 C.摩擦起电时，一个电中性物体失去一些电子而带正电，另一个电中性物体得到这些电子而带负电 D.一个带电导体接触一个不带电的导体，两个物体可能带上异种电荷 ABC　解析静电感应没有创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分，选项A正确；摩擦起电和感应起电都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分，选项B正确；摩擦起电时，一个电中性物体失去一些电子而带正电，另一个电中性物体得到这些电子而带负电，选项C正确；一个带电导体接触另一个不带电的导体时，电荷发生转移，所以两个物体一定带同种电荷，选项D错误. 2.（验电器）如图所示的实验仪器，它可以用来（　　） A.测长度 B.测电流 C.测电阻 D.检验物体是否带电 D　解析图示实验仪器为验电器，可以检验物体是否带电，选项D正确. 3.（静电感应）绝缘泡沫板上安装有一绝缘支架，支架一端通过丝线悬吊着一个金属球.现通过接触使金属球带上一定量的负电荷，然后在小球下方（带上绝缘手套）不断叠放原本不带电的硬币，硬币始终未和小球接触，则下列说法正确的是（　　） A.丝线上的拉力保持不变 B.丝线上的拉力会不断减小 C.最上方的硬币会带正电 D.用手从最上方硬币依次向下触摸（不带绝缘手套）硬币，最上方的硬币所带电荷先消失后又再次出现 C　解析根据感应起电原理可知，最上方的硬币会带正电，硬币与小球相互吸引，丝线拉力变大，选项A、B错误，C正确；用手从最上方硬币依次向下触摸硬币，最上方硬币的电子流到大地上，从而带正电，选项D错误. 4.（电荷守恒定律）有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有2.0×10－5 C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与小球A接触后取走，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，最终三球的电荷量分别为qA＝　　C，qB＝　　C，qC＝　　　　C. 解析小球C和小球A接触后，A、C的电荷量为Q1＝＝ C＝1.0×10－5 C，再让小球B与小球A接触，此时A、B的电荷量为Q2＝＝ C＝5×10－6 C，再让小球B与小球C接触，此时B、C的电荷量为Q3＝＝ C＝7.5×10－6 C，所以最终A、B、C三球的电荷量分别是5×10－6 C、7.5×10－6 C、7.5×10－6 C. 答案5×10－6　7.5×10－6　7.5×10－6 学科网（北京）股份有限公司 $$