9.1 电荷（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2019）

静电场及其应用 第1节　电荷 第九章 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.知道元电荷的概念及其国际单位。 2．知道电荷量是不连续的。 　　观察摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。 1.通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电并没有创造电荷，只是使电荷发生了转移。 2．理解电荷守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。 　　通过观察摩擦起电、静电感应等现象，激发学生对自然界的好奇心。 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 一、电荷 1．自然界中有两种电荷：__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C。正电荷的电荷量为__值，负电荷的电荷量为__值。 必备知识 自主学习 正 负 排斥 吸引 库仑 正 负 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 4．摩擦起电及其原因 (1)摩擦起电：物体由于____而带电的方式。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____，失去电子的物体则带____。 必备知识 自主学习 摩擦 负电 正电 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 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____带电体，使导体靠近带电体的一端带____电荷，远离带电体的一端带____电荷，这种现象叫作静电感应。 2．感应起电：利用________使金属导体带电的过程。 必备知识 自主学习 远离 异种 同种 静电感应 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 三、电荷守恒定律 可类比能量守恒定律 ↑ 1．电荷守恒定律：电荷既不会____，也不会____，它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____保持不变。 2．电荷守恒定律的另一表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，____________保持不变。 必备知识 自主学习 创生 消灭 另一个物体 另一部分 总量 电荷的代数和 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 四、元电荷→不是电荷，是不连续的最小电荷量 1．元电荷：最小的电荷量，e＝________________C，由美国物理学家______测得。所有带电体的电荷量都是e的______。 2．电子的比荷：电子的________与电子的__________之比。 必备知识 自主学习 1.60×10－19 密立根 整数倍 电荷量e 质量me 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 1．(物理与生活)我们知道：在干燥的天气里，衣服表面容易吸附灰尘；与头发摩擦过的塑料尺、塑料笔杆，能吸起纸屑；用塑料梳子梳头，头发会随着梳子飘起来等。请判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ (1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为正电荷从丝绸转移到玻璃棒上。(　　 　　) (2)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的束缚能力不同。(　　 　　) (3)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。(　　 　　) (4)摩擦后的玻璃棒所带电荷量可能等于5×10－19 C。(　　 　　) 必备知识 自主学习 √ × × × 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 2．(实验拓展P3)图9.1－3，把导体A和B分开，然后移开C，A、B分别带什么电？如何使A、B带同种电荷？ 提示：A带负电，B带正电。C移近A时用手摸一下A，将C移开后再将A、B分开，A、B均带负电。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 最早的起电方式是用手摩擦琥珀起电，后来发展到用丝绸、法兰绒摩擦琥珀起电，再后来制造出了起电机(如图)，图甲是摩擦起电机，图乙是感应起电机。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究   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 导体两端出现等量异种电荷 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 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究   摩擦起电 感应起电 接触起电 实质 电荷在物体之间或物体内部的转移 说明 无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 【例1】 (2024·江西宜春期末)下列关于电荷、起电的说法正确的是(　　) A．自然界存在三种电荷：正电荷、负电荷和元电荷 B．静电感应没有创造电荷，只是电荷从物体的一个部分转移到另外一个部分 C．摩擦起电创造了电荷，从而使物体带电 D．一个带电体接触另外一个不带电的导体，两个物体会带上异种电荷 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 自然界只存在两种电荷：正电荷、负电荷，元电荷是指最小的电荷量，A错误；静电感应没有创造电荷，只是电荷从物体的一个部分转移到另外一个部分，B正确；摩擦起电没有创造电荷，而是摩擦使电荷发生了转移，C错误；一个带电体接触另外一个不带电的导体，由于电荷的转移，两个物体带上了同种电荷，D错误。 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ [练1] (多选)下列说法正确的是(　　) 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，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 关键能力 互动探究 ABC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 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，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，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，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，两个物体一定带同种电荷，D错误。 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 1．感应起电的过程及现象 (1)取一对用绝缘支柱支撑的金属导体A、B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在它们下面的金属箔是闭合的，如图甲所示。 (2)带正电荷的球C移近导体A，可以看到A、B上的金属箔都张开了，这表示A、B都带了电荷，如图乙所示。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ (3)如果先把A、B分开，然后移去C，可以看到A和B的金属箔仍张开，A和B仍带有电荷，如图丙所示。 (4)让A、B接触，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了。这说明A、B所带的电荷是等量的异种电荷，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 2．感应起电的本质 在导体C上的电荷作用下，导体A、B上的自由电荷发生定向移动，由B移至A，从而使得A带负电，B带正电，此时若将A、B分离，导体A、B则成为带等量异种电荷的带电体。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 【例2】 (2024·福建厦门检测)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，如图所示。手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A。下列对实验现象的描述正确的是(　　) 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ A．带电体C移近导体A时，两边的金属箔都闭合 B．保持C不动，先把导体A和B分开，然后移开C，张开的金属箔都合拢 C．保持A和B接触，C不动，若用手触碰导体A的左端，则导体A下方的金属箔合拢 D．保持A和B接触，C不动，若用手触碰导体B的右端，则导体B下方的金属箔合拢 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ (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，地球视为远端，带同种电荷，如图乙、丙所示。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ [练2] 如图所示，不带电导体B在靠近带正电荷的导体A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接地，然后断开，再取走A，则导体B将带负电 B．若用导线将Q接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电 C．若用导线将Q接地，然后断开，再取走A，则导体B将不带电 D．若用导线将P接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 如图所示，用塑料梳子梳头发容易产生静电。这是因为塑料虽然不是导体，但也会产生微弱的电量，同时头发容易因丢失水分而干燥，这就为产生静电创造了极佳条件。因此选取木制的梳子梳头发，能够更好地防止静电的产生，也可以更好地保护头发。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ [问题设计] (1)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？ (2)电子和质子就是元电荷吗？ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 提示：(1)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。 (2)元电荷是最小的电荷量，是一个数值，不是实物粒子；电子和质子是实物粒子，不是元电荷，所带电荷量等于元电荷。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ (3)两个完全相同的导体的电荷均分规律如图所示。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 2．对元电荷的认识 (1)所有带电体的电荷量都是e的整数倍。 (2)元电荷既不是电子，也不是质子，它表示的是最小的电荷量，是一个数值，一个电子、一个质子或一个正电子所带的电荷量都是e。因为物体的带电荷量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示，如电子的带电荷量为－e，即表示电子的带电荷量为－1.60×10－19 C。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 【例3】 甲、乙两个原来不带电的物体相互摩擦(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 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ [练3] 如图所示，A、B是两个完全相同的带绝缘柄的金属小球，A球所带电荷量为－3.2×10－9 C，B球不带电。现将A、B接触后再分开，则(　　) A．B球将得到1×1010个电子 B．B球将失去1×1010个电子 C．B球将得到2×1020个电子 D．B球将失去2×1010个电子 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 【例4】 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，求接触后两球所带电荷量的大小之比； (2)若A、B两球带异种电荷，求接触后两球所带电荷量的大小之比。 答案：(1)2∶3　(2)2∶1 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ [练4] 把一个带正电的金属球A跟不带电的同样的金属球B相碰，之后两球带等量的正电荷，这是因为(　　) A．A球的正电荷移到B球上 B．B球的负电荷移到A球上 C．A球的负电荷移到B球上 D．B球的正电荷移到A球上 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ [练5] (科技情境)(2024·广东惠州高二检测)如图所示，当人用手接触范德格拉夫起电机的金属球时会出现头发竖起来的现象，下面关于这个过程的描述不正确的是(　　) 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ A．范德格拉夫起电机起电过程满足电荷守恒定律 B．金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，由于静电感应，人头发带上负电荷 C．出现头发竖起来的现象能够说明同种电荷相互排斥 D．手接触范德格拉夫起电机金属球时，要想出现头发竖起来的现象，人需站在绝缘材料上 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 1．(2024·浙江舟山期中)对物体带电现象的叙述，正确的是(　　) A．不带电的物体一定没有电荷 B．摩擦起电现象使本没有电子和质子的物体产生了电子和质子 C．摩擦起电可能是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．一根带电的导体棒放在潮湿的房间，过了一段时间后，发现导体棒不带电了，这个过程电荷仍然是守恒的 素养训练 学业评价 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 2．关于对元电荷的理解，下列说法正确的是(　　) A．元电荷就是电子或者质子 B．物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍 C．元电荷的大小是1 C D．只有电子所带的电荷量等于元电荷 答案：B 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 3．(多选)(2024·安徽芜湖高二期中)关于电荷量，以下说法正确的是(　　) A．物体所带的电荷量可以为任意实数 B．物体所带的电荷量可能为2.6×10－19 C C．物体带正电荷1.60×10－9 C，这是因为失去了1010个电子 D．物体所带电荷量的最小值为1.60×10－19 C 素养训练 学业评价 CD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 C 4．如图所示，用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在两端下部的金属箔是闭合的，把带正电的物体C移近A端，则(　　) A．C移近A端时，A端的金属箔张开，B端的金属箔闭合 B．C移近A端时，A端的金属箔闭合，B端的金属箔张开 C.先将A和B分开，再移去C后，A和B端的金属箔都张开 D．先将A和B分开，再移去C后，A和B端的金属箔都闭合 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 5．有两个完全相同的带电绝缘金属球A、B，分别带有电荷量QA＝8×10－9 C、QB＝－3.2×10－9 C。让两个绝缘金属球接触后，A、B所带电荷量各是多少？此过程中电荷发生了怎样的转移，转移了多少？ 答案：均为2.4×10－9 C　电子由B转移到了A，转移的电荷量为5.6×10－9 C 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 探究点一___电荷__三种起电方式 [问题设计] (1)在摩擦起电过程中，一个物体带上了正电荷，另一个物体带上了负电荷，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)两个绝缘体摩擦，为什么会带上电荷？ (3)感应起电能发生在绝缘体之间吗？原因是什么？ 提示：(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)两个绝缘体摩擦时，其中一个物体失去电子，另一个物体得到电子，分别带上了正、负电荷。 (3)感应起电不会发生在绝缘体之间，因为绝缘体中的电子不能自由移动。 1．物体带电的实质 使物体带电没有创造电荷，也没有消灭电荷。物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间或物体内部电荷的重新分配。摩擦起电、感应起电和接触起电，均符合电荷守恒定律。 2．三种起电方式的比较 探究点二___感应起电的分析 把带正电荷的带电体C移近导体A时，根据静电感应的“近异远同”规律可知，A带负电，B带正电，两边的金属箔都张开，A错误；根据上述，保持C不动，先把导体A和B分开，A、B带等量异种电荷，然后移开C，A、B中的电荷不能中和，仍然带电，张开的金属箔不会合拢，B错误；保持A和B接触，C不动，无论用手触碰导体A的左端或B的右端，导体B上正电荷都被中和，导体A上的负电荷依然存在，则导体B下方的金属箔合拢，导体A下方的金属箔仍然张开，C错误，D正确。 导体B在带正电荷的导体A附近时，导体B上的自由电子会向左端运动，导体B的P端因有了多余的电子而带负电，Q端因缺少电子而带正电，用接地导线连接导体的任何部位，Q端的正电荷都会被中和，因此断开导线，再取走A，导体B将带负电，A正确，B、C、D错误。 探究点三___接触起电__元电荷 1．两个完全相同的导体的电荷均分规律 (1)两个完全相同的导体，一个带电，另一个不带电。当两个导体接触后再分开时，两导体所带的电荷量相等，都等于原来电荷量的一半。 (2)两个完全相同的导体，都带有一定量的电荷，若两带电体的电荷量分别为Q1、Q2，则它们接触后再分开都带有的电荷量，式中电荷量Q1、Q2均包含它们的正负号。 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，B正确。 将A、B接触后再分开，A、B所带电荷量均为q＝ C＝－1.6×10－9 C＝1×1010e，电荷在分配过程中是电子发生了移动而不是质子发生了移动，所以A球失去了1×1010个电子，B球得到了1×1010个电子，A正确。 (1)设A、B所带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C所带电荷量为qA1＝qC1＝q， C与B接触后，B、C所带电荷量为 qB1＝qC2＝＝q， 故A、B所带电荷量的大小之比为＝＝。 (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所带电荷量为QA′＝QC′＝＋Q， C与B接触后，B、C所带电荷量为 QB′＝QC″＝＝－Q， 故A、B所带电荷量的大小之比为＝＝。 金属球中能够自由移动的电荷是自由电子，则B球上的自由电子受A球上所带正电荷的吸引而转移到A球上，B球因缺少电子而带上了正电荷，B正确。 探究点四___解决实际问题 带电过程是电子转移的过程，只不过是电子从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，该过程中电荷的总量不变，A正确；若金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，头发上的电子会转移到金属球上，从而使得人头发带上正电荷，B错误；出现头发竖起来的现象能够说明同种电荷相互排斥，C正确；当人在触摸金属球时，人站在绝缘材料上，人身体就会带上电荷，即人的头发上会带上同种电荷，由于同种电荷相互排斥，故此时人的头发会竖起来，D正确。 不带电的物体带有等量的正电荷和负电荷，对外呈电中性，A错误；摩擦起电实际上是电子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物体的另一部分的过程，B、C错误；一根带电的导体棒放在潮湿的房间一段时间后，发现导体棒不带电了，是因为电荷被中和了，但电荷仍然守恒，D正确。 物体带电荷量总等于元电荷的整数倍，不能是任意实数，A、B错误；元电荷e＝1.60×10－19 C，是最小的电荷量，物体带正电荷1.60×10－9 C，这是因为该物体失去了1010个电子，C、D正确。 根据静电感应规律，把带正电的物体C移近A端，由于“近异远同”，则A端带负电，B端带正电，即A、B端的金属箔均张开，A、B错误；若先将A和B分开，此时A端带负电，B端带正电，再移去C后，A、B端的电荷不能中和，即A端仍然带负电，B端仍然带正电，即A和B端的金属箔都张开，C正确，D错误。 两个金属球接触时，电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，即接触后两金属球的电荷量 QA′＝QB′＝＝ C＝2.4×10－9 C。 在接触过程中，电子由B转移到A，自身的“净”电荷全部中和后继续转移，直至其带QB′的正电荷，这样共转移的电子电荷量 ΔQ＝QB′－QB＝2.4×10－9 C－(－3.2×10－9 C)＝5.6×10－9 C。 $$