第1章 1 电荷 电荷守恒定律-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册同步导学案配套PPT课件（教科版）

1　电荷　电荷守恒定律 第一章　静电场 [学习目标]　1.知道自然界中的两种电荷及其相互作用,知道电荷量及元电荷。2.理解使物体带电的三种方式,了解验电器的构造和应用(重难点)。3.理解电荷守恒定律(重点)。 课时作业 巩固提升 要点1　摩擦起电　两种电荷 要点2　静电感应 要点3　电荷守恒定律 内容索引 要点1　摩擦起电　两种电荷 一 4 梳理 必备知识 自主学习 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　　　,用丝绸摩擦过的玻璃棒带　　　。  2.两种电荷 (1)自然界中只存在两种电荷:　　　电荷和　　　电荷。  (2)电荷间的相互作用:同种电荷相互　　　,异种电荷相互　　　。  (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　　　,符号是　　。  负电 正电 正 负 排斥 吸引 库仑 C 3.对摩擦起电的解释 当由两种物质组成的物体互相摩擦时,由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同,束缚能力强的物体在摩擦过程中得到电子带_____ 电,束缚能力弱的物体在摩擦过程中失去电子带　　电。  4.元电荷:一个电子所带电荷量的绝对值为1.6×10-19 C,它是电荷的 　　　　 　,称为元电荷,用e表示。所有带电体的电荷量都是 　　　　　　。元电荷e的数值最早是由美国物理学家　　　　测得的。  负 正 最小单元 e的整数倍 密立根 [思考与讨论] 把彩色塑料袋剪成细长条,用手捋几下,就成了一束塑料花,其中包含着怎样的物理知识? 提示:摩擦起电和同种电荷相互排斥。 1.原子结构 原子 2.元电荷的理解 (1)元电荷是最小的电荷量,而不是实物粒子,元电荷无正、负之分。 (2)虽然质子、电子的电荷量等于元电荷,但不能说质子、电子是元电荷。 归纳 关键能力 合作探究 [典例1]　(多选)关于摩擦起电现象,下列说法正确的是(　　) A.摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子 B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量异种电荷 C.摩擦起电,可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的 D.丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多于电子数而显正电 BD 摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同,因而电子可以在物体间转移。若一个物体失去电子,其质子数就会比电子数多,我们说它带正电。若一个物体得到电子,其质子数就会比电子数少,我们说它带负电。使物体带电并不是创造出电荷。故B、D正确。 [针对训练]　1.(多选)(2024·四川成都检测)关于元电荷,下列论述正确的是(　　) A.把质子或电子称为元电荷 B.元电荷是一个电子所带电荷量的大小,没有正负之分 C.电子带有最小的负电荷,其电荷量的绝对值称为元电荷 D.物体所带的电荷量称为元电荷 BC 质子或电子是带电粒子,所带的电荷量的绝对值称为元电荷,选项A错误;物体带电是因为得失电子,所带电荷量均为电子电荷量的整数倍,故把电子所带电荷量的大小称为元电荷,电子带有最小的负电荷,选项B、C正确,选项D错误。 二 要点2　静电感应 13 1.静电感应 当带电导体靠近不带电的导体时,由于同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引,使导体靠近带电导体的一端带上与带电导体电性　　　的电荷,远离带电导体的一端带上与带电导体电性　　　的电荷,这种现象叫作静电感应。  2.感应起电 利用　　　 　　使导体带电的方法。  梳理 必备知识 自主学习 相反 相同 静电感应 3.验电器 (1)构造:　　　　、　　　　、　　　　、绝缘外壳(如图)。  金属球 金属杆 金属箔 (2)应用 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。 ②当带正电的玻璃棒靠近验电器的金属球时,会发生静电感应,金属杆上端的金属球带　　　,下端的金属箔片带　　　,两片带　　　的金属箔片由于相互作用而张开,如图乙。  负电 正电 正电 ③将带正电的玻璃棒接触验电器的金属球,验电器就带上了　　　,再将待检验的带电体靠近验电器的金属球,如果它的金属箔片张开角度变大,则带电体带的是　　　　,反之,则带的是　　　　。  正电 正电荷 负电荷 [思考与讨论] (1)如图所示,取一对用绝缘柱支撑的导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的金属箔片均是闭合的。 ①把带正电荷的物体C移近导体A,金属箔片有什么变化? ②这时把A和B分开,然后移去C,金属箔片是否闭合? ③再让A和B接触,又会看到什么现象? 提示:(1)①C移近导体A,A、B下部的金属箔片都张开;②金属箔片仍张开;③A、B接触,金属箔片都闭合。 (2)带正电的物体A与不带电的物体B接触,使物体B带上了什么电荷?在这个过程中电荷是如何转移的? 提示: (2)正电荷,在这个过程中,有电子从物体B转移到物体A。 三种起电方式的比较 归纳 关键能力 合作探究 比较项 摩擦起电 接触起电 感应起电 产生 条件 两种不同物质构成的绝缘体摩擦 导体与带电体接触 带电体靠近导体 实验 毛皮摩擦橡胶棒 带电体接触验电器 带电体靠近验电器       比较项 摩擦起电 接触起电 感应起电 结果 两物体带上等量异种电荷 验电器带上与带电体相同电性的电荷 验电器两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同” 起电 原因 不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子的得失 电荷之间的相互作用,使得自由电子在带电体和导体上转移,且重新分布 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)带电体 起电实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移 特别提醒　 无论哪种起电方式,在金属导体中发生转移的都是电子,正电荷不能移动。 [典例2]　(多选)如图所示,把置于绝缘支架上的不带电的枕形导体放在带负电的导体C附近,导体的A端感应出正电荷,B端感应出负电荷。关于使导体带电的以下说法正确的是(　　) A.如果用手摸一下导体的B端,B端自由电子将经人体流入大地,手指离开,移去带电体C,导体带正电 B.如果用手摸一下导体的A端,大地的自由电子将经人体流入导体与A端的正电荷中和,手指离开,移去带电体C,导体带负电 C.如果用手摸一下导体的中间,由于中间无电荷,手指离开,移去带电体C,导体不带电 D.无论用手摸一下导体的什么位置,导体上的自由电子 都经人体流入大地,手指离开,移去带电体C,导体带正电 [答案]　AD 无论用手摸一下导体的什么位置,都会使枕形导体通过人体与大地相连,由于静电感应,导体上的自由电子将经人体流入大地,使得导体带正电,手指离开,移去带电体C,导体带正电,故选项A、D正确。 方法总结 感应起电的两点注意 1.只有导体中的电子才能自由移动,绝缘体中的电子不能自由移动,所以导体能够发生感应起电,而绝缘体不能。 2.凡是遇到接地的感应起电问题时,该导体与地球可视为一个导体,而且该导体可视为近端,带异种电荷,地球就成为远端,带同种电荷,如图所示。 [针对训练]　2.(2024·四川绵阳检测)如图所示,用丝绸摩擦过的玻璃棒a靠近不带电的验电器的金属球b时,发现验电器的金属箔片c张开一定的角度,下列说法正确的是(　　) A.金属球和两金属箔片都带正电荷 B.b球上的电子转移到玻璃棒上,使金属球带正电 C.金属球b上的正电荷向金属箔片移动,使金属箔片带正电 D.移去玻璃棒a,金属箔片c闭合 D 用丝绸摩擦过的玻璃棒a带正电,靠近不带电的验电器的金属球b时,金属球感应出负电荷,金属箔片c感应出正电荷,金属箔片c由于带正电而张开一定的角度,A、B错误;金属中能自由移动的是电子,是金属箔片的电子移动到金属球b上,导致金属箔片处缺少电子而带正电,C错误;移去玻璃棒a,金属球处的负电荷和金属箔片处的正电荷再次中和掉,故金属箔片c闭合,D正确。 三 要点3　电荷守恒定律 31 1.电荷守恒定律:电荷既不能被　　　,也不能被　　　,它们只能从一个物体转移到　　　　　　,或者从物体的一部分转移到　　　　　;在转移过程中,电荷的总量保持　　　。  2.电荷守恒定律的另一种表述:一个与外界没有电荷交换的系统, 　　　　　　　保持不变。  梳理 必备知识 自主学习 创造 消灭 另一个物体 另一部分 不变 电荷的代数和 [思考与讨论] 验电器结构简单,同学可以用自制的验电器进行一些探究实验。如图所示,首先使验电器带了负电荷,验电器的金属箔片张开,但是经过一段时间后可以发现该验电器的金属箔片几乎闭合了。为什么会出现这种现象?是验电器的电荷消失了吗? 提示:验电器上所带负电荷减少的主要原因是潮湿的空气可以导电,电子被导走了;该现象是由电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律。 1.“中性”和“中和”的区别 (1)“中性”是指原子或物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等,对外不显电性,表现为不带电的状态。 (2)“中和”是指两个带等量异种电荷的物体,相互接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移,最后都达到中性状态的一个过程。 归纳 关键能力 合作探究 2.接触起电时电荷量的分配规律 (1)导体接触起电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关。 (2)当两个完全相同的金属球接触后,电荷将平均分配。 [典例3]　(2024·四川雅安联考)M、N都是不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10-10 C,下列判断正确的是(　　) A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷 B.摩擦的过程中电子从N转移到了M C.N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10 C D.M在摩擦过程中失去了1.6×10-10个电子 C 摩擦前M和N的内部都带电荷,且正电荷和负电荷数目相等,故对外不显电性,故A错误;互相摩擦后M带1.6×10-10 C正电荷,说明失去了负电荷,故电子从M转移到了N,则N带1.6×10-10 C的负电荷,故C正确,B错误;M在摩擦过程中失去电子数量n===109,故D错误。 [针对训练]　3.(2024·四川凉山月考)关于电荷,下列说法错误的是(　　) A.带等量异种电荷的两个导体小球接触后均不带电,说明电荷可以被消灭 B.摩擦起电时得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电 C.感应起电的实质是电子从物体的一部分转移到另一部分 D.所有带电体的电荷量均为元电荷的整数倍 A 带等量异种电荷的两个相同导体球,接触后不显电性,这种现象叫电荷的中和,电荷不可以被消灭,故A错误,符合题意;摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,物体原来呈现电中性,所以失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电,故B正确,不符合题意;感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分,故C正确,不符合题意;所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍,故D正确,不符合题意。 四 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 [A组　基础巩固练] 1.(2024·四川攀枝花联考)不带电的金属导体M与带电的金属导体N接触之后带上了负电,原因是(　　) A.M有部分正电荷转移到N上 B.N有部分正电荷转移到M上 C.M有部分电子转移到N上 D.N有部分电子转移到M上 D 金属导体带电的本质是电子的转移,所以M带负电的原因是N有部分电子转移到了M上,故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2.(2024·四川南充检测)18世纪电学家们观察到一个现象是所谓的“吸引—接触—排斥”现象,即将带电棒A移近一悬挂在绝缘线上的轻质导电小球B,可见小球被棒吸引,两者接触后,小球立即被排开,则(　　) A.接触前,A、B一定带同种电荷 B.接触前,A、B一定带异种电荷 C.接触后,A、B一定带同种电荷 D.接触后,A、B一定带异种电荷 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 C 由于带电体具有吸引轻小物体的性质,因此,接触之前,轻质导电小球B可能与A带异种电荷,也可能不带电,故A、B错误;而接触后,二者相互排斥,则二者肯定是带有同种电荷的,故C正确,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 3.如图所示,A、B为带异种电荷的小球,将两条不带电的导体棒C、D放在两球之间,在用导线将C棒左端点x和D棒右端点y连接起来的瞬间,导线中自由电子移动的方向是(　　) A.x→y　　　　　　　 B.y→x C.没有电流 D.先是y→x,然后x→y 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 B 由于同种电荷相斥,异种电荷相吸,在C、D组成的导体中自由电子沿y向x运动,在C中聚集负电荷,在D中聚集正电荷,B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 4.(2024·广东深圳检测)一个带电体所带的电荷量可能是下列几个数字中的哪一个(　　) A.6.2×10-19 C B.1.28×10-18 C C.6.6×10-19 C D.6.8×10-19 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 B 任何带电体所带电荷量都是e的整数倍,因此该带电体所带电荷量为1.6×10-19 C的整数倍。 n1==3.875,故A错误; n2==8,故B正确; n3==4.125,故C错误; n4==4.25,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 5.使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的金属箔片张开。如图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 B 使带电金属球靠近不带电的验电器,会改变验电器上的电荷分布;由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,使得验电器上靠近带电金属球的一端与其电性相反,而远离带电金属球的一端和其电性相同,故选项B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 6.如图所示,带正电荷的导体A在靠近不带电导体B后,P端及Q端分别感应出负电荷和正电荷,则以下说法正确的是(　　) A.若用导线将Q端接地,然后断开,再取走导体A,则导体B将带负电 B.若用导线将Q端接地,然后断开,再取走导体A,则导体B将带正电 C.若用导线将Q端接地,然后断开,再取走导体A,则导体B将不带电 D.若用导线将P端接地,然后断开,再取走导体A,则导体B将带正电 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 A 带正电荷的导体A在靠近导体B时,导体B上的自由电子会向P端运动,导体B的P端因有了多余的电子而带负电,Q端因失去电子而带正电,用接地导线接导体B的任何部位,大地的负电荷都会中和B导体Q端的正电荷,因此断开导线,再取走导体A,导体B将带负电,故A正确,B、C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 7.(2024·广东汕头检测)验电器可以用来检验物体是否带电和所带电性。如图所示,现将一带电物体靠近原来已带电的验电器的金属球,下列判断正确的是(　　) A.验电器带正电时,若金箔张角变小,可知物体带正电 B.验电器带正电时,若金箔张角变大,可知物体带负电 C.验电器带负电时,若金箔张角变大,可知物体带负电 D.验电器带负电时,若金箔张角变大,可知物体带正电 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 C 验电器上带正电荷后,验电器上的金箔张开一定角度,如果用另一个带电体靠近验电器的金属球,金箔张角变大,说明带电体带正电,吸引电子向金属球转移;如果金箔张角变小,说明带电体带负电,排斥电子,电子向金箔转移,选项A、B错误;验电器上带负电荷后,验电器上的金箔张开一定角度,如果用另一个带电体靠近验电器的金属球,金箔张角 变大,说明带电体带负电,排斥电子向金箔转移;如果 金箔张角变小,说明带电体带正电,吸引电子向金属 球转移,选项C正确,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 [B组　综合强化练] 8.(2024·四川内江联考)甲、乙、丙是三个完全相同的带绝缘支架的金属小球,先让带电荷量为+1.6×10-15 C的甲球与乙球接触,乙球再与不带电的丙球接触,接触后,丙球所带电荷量为-8×10-16 C,则(　　) A.接触前乙球带电荷量为-3.2×10-15 C B.接触前乙球带电荷量为-4.8×10-15 C C.接触前乙球不带电 D.接触前乙球带电荷量为1.6×10-15 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 B 方法一:由于甲、乙、丙是三个完全相同的金属小球,丙球原来不带电,乙、丙两个小球接触时,电荷量平均分配,可得与丙球接触前乙球带的电荷量为Q'乙=2Q丙=-1.6×10-15 C,甲、乙两小球接触时,由于带异种电荷,所以先中和再平分,可得Q'乙=(Q甲+Q乙),代入数据解得Q乙=-4.8×10-15 C,故选B。 方法二:丙球原来不带电,设乙球原来电荷量为Q乙,则丙球最终带电量为Q丙=,解得Q乙=-4.8×10-15 C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 9.(2024·四川成都检测)观察物理现象是学习物理的基础。某同学利用如图所示的装置观察静电感应现象,绝缘立柱支持的导体A和B彼此接触,起初它们不带电,贴在A、B下部的金属箔D、E是闭合的。该同学进行了如下操作: ①手握绝缘棒,把带正电的导体C移近导体A,观察金属箔的变化; ②接着手持绝缘立柱把导体A、B分开,然后移开C,观察金属箔的变化; ③再让A、B接触,观察金属箔的变化。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 上述实验步骤中,能观察到金属箔张开的是(　　) A.只有步骤① B.只有步骤①② C.只有步骤②③ D.步骤①②③ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 B ①手握绝缘棒,把带正电的导体C移近导体A,由于静电感应,导体A带负电,导体B带正电,则能观察到金属箔张开;②接着手持绝缘立柱把导体A、B分开,导体A仍带负电,导体B仍带正电,然后移开C,则能观察到金属箔张开;③再让A、B接触,则导体A与导体B正负电荷中和,最终均不带电,不能观察到金属箔张开。故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 10.(多选)(2024·宁夏银川检测)用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上,小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上而下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示。对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是(　 　) A.摩擦使笔套带电 B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部分感应出异种电荷 C.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受吸引力大于圆环的重力 D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 ABC 笔套与头发摩擦后,由于摩擦起电使笔套带电。带电的笔套靠近圆环的时候,圆环发生静电感应,上下部分感应出等量的异种电荷,故A、B正确;圆环被吸引到笔套的过程中,圆环加速度向上,所受吸引力大于圆环重力,故C正确;笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷没有被全部中和,仍带有部分电荷,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 [C组　培优选做练] 11.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; 答案:(1)2∶3　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 (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 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 (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。 答案: (2)2∶1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 (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Q'A=Q'C=+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||== 同理,若A带负电荷,B带正电荷,A、B带电荷量之比仍为2∶1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 $$