1.1 电荷 电荷守恒定律（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（教科版2019）

第1节　电荷　电荷守恒定律 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.通过实验了解静电现象。 2．能用原子结构模型和电荷守恒定律分析静电现象。 　　以实验为基础，丰富学生对静电现象的认识基础，并引导学生全面分析静电现象的共同特征。 　　通过引导学生对各种具体问题的定性分析，既能基于证据和逻辑发表自己的见解又能尊重他人的观点培养实事求是的科学态度。 一、摩擦起电　两种电荷 1．自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。电荷间的作用规律是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 2．物体所带电荷的多少叫电荷量。在国际单位制中，电荷量的单位是库伦，简称库，用字母C表示。 3．最小的电荷量叫元电荷，用e表示，e＝1.6×10－19_C。所有带电体的电荷量都等于e的整数倍。电子的电荷量与电子的质量之比叫作电子的比荷。 4．用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒带负电荷，毛皮带正电荷。用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电荷，丝绸带负电荷。 二、摩擦起电的解释 原子核的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外表现为不带电。金属中距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，这种电子叫作自由电荷。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电子在移动。 三、电荷守恒定律　静电感应 1．电荷既不能被创造，也不能被消灭，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。 2．把带电体移近不带电的导体，可以使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷，这种现象叫静电感应。利用静电感应使物体带电叫感应起电。常见的起电方式还有摩擦起电和接触起电等。 判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥是自然界的客观规律。(　　√　　) (2)摩擦起电是电荷的转移，总电量减少。(　　×　　) (3)元电荷是最小的电荷量。(　　√　　) (4)带电体的电荷量可以取任取值。(　　×　　) 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 探究点一___认识电荷_知道电荷间存在相互作用 日常生活中，用梳子梳头时，梳子经常会粘上头屑或能吸引小纸屑，这就是常说的摩擦生电。雷电也是云层之间相互摩擦的结果。 [问题设计] 摩擦生电的原因是什么？ 提示：电荷在不同的物体之间转移，相互摩擦的两个物体中，一个物体得到电子带负电，另一个物体失去电子带正电。 1．摩擦起电 摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电。 2．正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示。把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示。 3．电荷间存在相互作用 用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以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。 【例1】 (多选)如图所示，a，b，c，d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，则(　　) A．仅有两个小球带同种电荷 B．仅有三个小球带同种电荷 C．c、d小球带同种电荷 D．c、d小球带异种电荷 BD　解析：由d吸a，d吸b可知a与b带同种电荷，且与d带异种电荷；由c斥a，c斥b可知c与a、b带同种电荷，c与d带异种电荷，A错，B对，C错，D对。 [练1] 公元前600年左右，希腊人泰勒斯就发现了用毛皮摩擦过的琥珀能吸引轻小的物体，公元1世纪，我国学者王充在《论衡》一书中也写下了“顿牟掇芥”。下列关于摩擦起电现象说法正确的是(　　) A．摩擦起电的过程就是创造电荷的过程 B．玻璃棒与丝绸摩擦过后，玻璃棒带的是正电 C．经过摩擦的琥珀与能吸引的轻小物体带异种电荷 D．橡胶棒与毛皮摩擦后带负电，是因为橡胶棒上的电子移动到毛皮上 B　解析：摩擦起电的过程并不能创造电荷，摩擦起电的实质是电子的转移，A错误；玻璃棒与丝绸比较，束缚电子的能力强的丝绸容易得到电子而带负电，失去电子的玻璃棒带正电，B正确；摩擦过的琥珀能够吸引轻小物体，原因是经过摩擦的琥珀带了电，而带电体会吸引轻小物体，C错误；橡胶棒与毛皮摩擦后带负电，是因为束缚电子的能力弱的毛皮上的电子移动到橡胶棒上，D错误。 探究点二___电量的单位以及带电的原因 上图是原子结构示意图，经典物理学认为，物质由原子组成，原子是化学反应中最小单位，原子由原子核和核外电子组成。 [问题设计] 从物质的微观结构，你能分析摩擦起电的原因吗？ 提示：摩擦起电的原因是物质得到和失去电子的过程。 1．摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同。 2．实质：电子的转移。 3．结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。失去电子的物体带正电，得到电子的带负电。 4．电荷量：电荷的多少。符号：Q或q，单位：库仑，符号：C。 5．元电荷：电子所带的电荷量，用e表示。e＝1.60×10－19 C。 提醒：①元电荷不是实物粒子。②所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。 6．比荷：电子的电荷量e和电子的质量me的比值，为＝1.76×1011 C/kg。 【例2】 不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后都带上了电，如图所示。其原因是(　　) A．丝绸创造了负电荷 B．玻璃棒创造了正电荷 C．玻璃棒上有些电子转移到丝绸上 D．丝绸上有些电子转移到玻璃棒上 C　解析：不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后玻璃棒带正电，丝绸带负电，是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上，玻璃棒由于失去电子带正电，丝绸由于得到电子带负电。 [练2] 关于摩擦起电现象，下列说法正确的是(　　) A．干燥的冬季，夜晩脱衣服时会听到“噼啪”声，还看到电火花，是因为摩擦产生了电荷 B．用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，是因为丝绸的正电荷转移到了玻璃棒上 C．用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，毛皮同时带有等量的正电荷 D．摩擦起电现象使没有电子和质子的物体中产生了电子和质子 C　解析：干燥的冬季，夜晩脱衣服时会听到“噼啪”声，还看到电火花，是因为摩擦起电造成的，没有产生新的电荷，A错误；用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，是因为玻璃棒上的电子转移到了丝绸上，B错误；用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，是由于毛皮上的电子转移到橡胶棒上，故毛皮同时带有等量的正电荷，C正确；摩擦起电现象中没有产生新的电子和质子，是电子发生转移造成的，D错误。 探究点三___电荷守恒定律 [问题设计] 电荷在转移过程中有什么特点呢？ 提示：电荷总量不变。 电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们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。 另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。 【例3】 有三个相同的绝缘金属小球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。先将小球C与小球A接触后分开，再将小球B与小球C接触后分开，则这时三球的电荷量分别是多少？ 答案：1.5×103 C　－0.25×10－3 C　－0.25×10－3 C 解析：由题意QA＝3×10－3 C，QB＝－2×10－3 C，QC＝0。C与A接触后分开时：QA′＝QC′＝ C＝1.5×10－3 C，B与C接触后分开时：QB′＝QC″＝ C＝－0.25×10－3 C，即此时三球A、B、C所带电荷量分别为1.5×10－3 C、－0.25×10－3 C、－0.25×10－3 C。 [练3] 甲、乙两个原来不带电荷的物体相互摩擦(没有第三者参与)，结果发现甲物体带了1.6×10－15 C的电荷量(正电荷)，下列说法正确的是(　　) A．乙物体也带了1.6×10－15 C的正电荷 B．甲物体失去了104个电子 C．乙物体失去了104个电子 D．甲、乙两物体共失去了2×104个电子 B　解析：甲、乙两个物体相互摩擦，甲带1.6×10－15 C的正电荷，那么由电荷守恒定律可知，乙应带1.6×10－15 C的负电荷，即甲失去了104个电子，乙得到了104个电子，所以B正确。 探究点四___静电感应 上面的实验中，当带电体C靠近枕状导体时，发现导体两端金箔张开一定的角度，将A、B分开，移走C，A、B下端的金箔依旧张开一定的角度。 [问题设计] 带电体C靠近枕状导体后，金箔张开，说明了什么？将A、B分开后移走C，金箔仍张开一定的角度，又说明了什么？ 提示：带电体C靠近枕状导体后，金箔张开，说明A、B端带电。将A、B分开。移走C金箔张开，说明A、B带电。 1．静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电，叫作感应起电。 2．静电感应条件以及原因 (1)导体内存在可自由移动的自由电子或正负电荷。 (2)有其它带电体靠近导体，导体内的自由移动电子或正负电荷受带电体的吸引(或排斥)而发生定向移动分开，当某处的电子(负电荷)大于正电荷时带负电，小于正电荷时带正电。 【例4】 (多选)不带电的枕形导体A、B两端各贴有一对金箔，当一带电导体C靠近A端时，下列说法正确的是(　　) A．A端金箔张开，B端金箔闭合 B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合 C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开 D．选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷 BCD　解析：带正电的导体C放在枕形导体附近，在A端出现了负电，在B端出现了正电，这样的带电并不是导体中有新的电荷，只是电荷的重新分布。金箔上带电相斥而张开，当用手触摸枕形导体后，人的脚部甚至地球是最远端，这样B端不再有电荷，金箔闭合。选项A错误，选项B正确。用手触摸导体时，只有A端带负电，将手和C移走后，不再有静电感应，A端所带负电便分布在枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金箔均张开。选项C正确。以上分析看出，选项D也正确。 [练4] 如图所示，放在绝缘支架上带正电的导体球A，靠近放在绝缘支架上不带电的导体B，导体B用导线经开关接地，下列说法正确的是(　　) A．S闭合前，a端带正电，b端带负电 B．S闭合前，a端带负电，b端带正电 C．S闭合后，a端带正电，b端带负电 D．S闭合后，a端带负电，b端带正电 B　解析：S闭合前，靠近A的a端会感应出负电，远离A的b端会感应出正电，A错误，B正确；S闭合后，电子会从大地流入导体与b端的正电荷中和，此时a端带负电，b端不带电，故CD错误。 1．下列关于起电的说法错误的是(　　) A．不管是何种起电方式，都要遵循电荷守恒定律 B．摩擦起电时，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电 C．摩擦和感应都能使电子转移，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 D．物体带电量有可能是3×10－19 C D　解析：不管是何种起电方式，都要遵循电荷守恒定律，A正确；摩擦起电时，电子发生转移，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，B正确；起电的原因均为电荷的转移；摩擦和感应都能使电子转移，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正确；元电荷的值通常取作e＝1.6×10－19 C，所有带电体的电荷量都等于元电荷的整数倍，D错误。 2．M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后，M带1.6×10－10 C的正电，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．摩擦的过程中正电荷从M转移到N 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1.6×10－10个电子 C　解析：摩擦起电的本质是电子的转移，说明在摩擦前M、N内部都有电荷，A错误；互相摩擦后M带1.6×10－10 C正电荷，故应该是M上1.6×10－10 C的电子转移到N上，B错误；N原来是电中性，摩擦后M上1.6×10－10 C的电子转移到N上，故N在摩擦后一定带1.6×10－10 C的负电荷，C正确；M在摩擦过程中失去的电子数为n＝＝109个，D错误。 3．(多选)用棉布分别与聚丙烯塑料板和聚乙烯塑料板摩擦的实验结果如图，由此对摩擦起电的说法正确的是(　　) A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子 B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类以及数量不同的电荷 C.两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等 D．同一物体与不同种类物体摩擦，该物体的带电种类可能不同 CD　解析：题目没有提到物体的粗糙程度，所以不能判断出表面粗糙的物体易失去电子，故A错误；摩擦起电的实质是电荷的转移，在转移的过程中总电荷量保持不变，所以两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类不同但数量相同的电荷，故B错误，C正确；用棉布分别与聚丙烯塑料板和聚乙稀塑料板摩擦，棉布分别带负电与带正电，说明同一物体与不同种类的物体摩擦时，该物体的带电种类可能不同，故D正确。 4．下列三幅图反映了三种起电的方式，下列说法正确的是(　　) A.甲图是橡胶棒与毛皮摩擦后，把正电荷传给了毛皮，使橡胶棒带上了负电 B．乙图无论小球D带正电还是负电，与A接触时都把电荷传给C、C′，使箔片张开 C．丙图中先把靠近的带电小球C移开，再分开A、B，则A、B带上了等量异种电荷 D．三种起电方式的实质都是电子的转移 D　解析：橡胶棒与毛皮摩擦后，橡胶棒带负电，是因为电子从毛皮转移到橡胶棒，A错误；小球D带正电时，电子从A与箔片转移到小球D，使箔片带正电。小球D带负电时，电子从小球D转移到箔片带负电。两种情况均使箔片带同种电荷相斥，使箔片张开，B错误；小球C感应A、B，发生静电感应现象，A、B带上等量异种电荷。移开小球C后，静电感应消失，分开后A、B均不带电，C错误；三种起电方式的本质都是电子的转移。不带电的物体因失去电子显正电性，得到电子显负电性，电子在转移的过程中，电荷的总量保持不变，D正确。 [课时梯级训练(1)见P121] 学科网（北京）股份有限公司 $$