1.1 静电现象（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

第一节　静电现象 课程内容要求 核心素养提炼 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的知识分析静电现象 1.物理观念：关注存在元电荷的事实，知道元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化，构建元电荷的物理模型 2．科学思维：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不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分布发生变化，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质 3．科学探究：经历摩擦起电和感应起电的实验过程，体验科学探究的思维方法，培养学生观察、分析的能力 4．科学态度与责任：培养学生从微观的角度认识物体带电的本质 [对应学生用书P1] 一、各种起电方式 1．摩擦起电：两个物体相互摩擦时，电子从一个物体转移到另一个物体，原来呈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． 2．接触起电：带电体接触导体时，电荷转移到导体上，使导体带同种性质的电荷． 3．感应起电 (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的现象． (2)感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程． [思考] 带正电的物体C靠近不带电的枕形导体AB，如图所示，枕形导体的A端和B端分别带什么电荷？ 提示　A端带负电　B端带正电 二、元电荷 1．电荷量：物体所带电荷数量的多少叫作电荷量，用Q或q表示．单位是库仑．符号是C. 2．元电荷：人们把一个电子(或质子)所带电量的绝对值叫作元电荷，用e表示． 3．元电荷的值：现在公认的元电荷e的值为e＝1.602 176 462(83)×10－19 C，在计算中可取e＝1.60×10－19 C. 4．比荷：电子的电量e与电子的质量me之比，叫作电子的比荷.＝1.76×1011 C/kg. [判断] (1)元电荷就是质子或电子．(×) (2)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍．(√) 三、电荷守恒定律 1．内容：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其他物体，或者从物体的一部分转移到另一部分．在任何转移的过程中，电荷的总量保持不变． 2．更普遍的表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变． [判断] (1)感应起电产生了电荷，不符合电荷守恒定律．(×) (2)摩擦起电、感应起电、电荷中和等都遵守电荷守恒定律．(√) 四、静电现象的解释 1．摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体的过程． 2．静电感应的实质是在带电体上的电荷的作用下，导体上的正负电荷重新分布，使电荷从导体的一部分转移到另一部分． [判断] (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)摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程．(√) (3)无论是摩擦起电还是感应起电，都是电子的转移．(√) [对应学生用书P2] 探究点一　三种起电方式 　中央电视台某节目中介绍说，蜜蜂在飞行过程中由于与空气摩擦产生静电，因此蜜蜂在飞行中就可以吸引带正电的花粉． (1)蜜蜂本身带什么电荷？ (2)蜜蜂飞行过程中，电子如何转移？ 提示　(1)蜜蜂飞行过程可以吸引带正电的花粉，说明蜜蜂本身带负电荷． (2)蜜蜂在飞行过程中与空气摩擦产生静电，蜜蜂带负电，说明摩擦过程中，空气中的电子转移到蜜蜂身上． 三种起电方式的比较 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 现象 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 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 (多选)如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金属箔．当枕形导体的A端靠近一带电导体C时(　　) A．A端金属箔张开，B端金属箔闭合 B．用手触摸枕形导体B端后，A端金属箔仍张开，B端金属箔闭合 C．用手触摸枕形导体B端后，将手和C都移走，两对金属箔均张开 D．选项A中两对金属箔分别带异种电荷，选项C中两对金属箔带同种电荷 BCD　[根据静电感应现象，带正电的导体C放在枕形导体附近，在枕形导体的A端出现了负电荷，B端出现了正电荷，相应的金属箔上带同种电荷，则A端和B端金属箔均张开，A错误；用手触摸枕形导体的B端后，B端不再带正电，金属箔闭合，B正确；用手触摸枕形导体的B端后，只有A端带负电，将手和C都移走，不再有静电感应，A端所带负电荷便会分布在整个枕形导体上，A、B端均带负电，两对金属箔均张开，C、D正确．] [名师点拨]　 分析静电感应的两点提醒 (1)当一个带电体靠近不带电的导体时，导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”． (2)用手触摸相当于接地，此时导体和大地应看作一个整体，由于同种电荷相互排斥，所以电荷会通过手在导体和大地之间转移，导体两端不是具有等量异种电荷，而是有多余的正电荷或负电荷． [训练1]　(多选)关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是(　　) A．摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷 B．摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体 C．感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分 D．感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体 BC　[摩擦起电的实质是电子在相互摩擦的物体间发生转移，失去电子的带正电，得到电子的带负电，此过程并非创造了电荷，而是电荷的转移，A错误，B正确；感应起电的实质是电荷从导体的一部分转移到另一部分，是电荷在同一导体内部发生了转移，C正确，D错误．] [训练2]　如图所示，A、B是被绝缘支架分别架起的金属导体，并相隔一定距离，其中A带正电，B不带电，则下列说法正确的是(　　) A．若B向A靠近，导体B左端出现负电荷，右端出现正电荷并且电荷量小于左端 B．若A不动，将B沿虚线aa′分成两部分，则这两部分所带电荷量一定不相等 C．若A向B靠近，B左端和右端的电荷量大小始终相等并且连续变化 D．若A、B接触一下，A、B均带正电，但总电荷量不变 D　[B靠近带电体A时，由于静电感应，B的左端带负电，右端带正电，B原来不带电，故靠近A后，其左、右端带电量相等，A错误；B原来显示中性，沿aa′分开，两边电荷量一定相等，B错误；A靠近B的过程，B两端电荷不能连续变化，因为所有物体带电量只能是e＝1.6×10－19 C的整数倍，C错误；A、B接触一下，A原来带的正电荷将在A、B导体上重新分配，A、B均带正电，总电荷量不变，D正确．] 探究点二　电荷守恒定律　电荷分配规律 如图，完全相同的A、B两导体球都带正电，A球所带电荷量较多．现将两球接触再分开： (1)A、B上的电荷量是否相等？ (2)从微观角度说明电荷转移的情况． 提示　(1)A、B接触后，总电量平分，故分开的A、B上的电荷量相等． (2)从微观上说，A、B接触后，B球上的自由电子转移到A球上，使A球所带的正电荷减少，B球所带的正电荷增加，最终A、B电荷量相等． 1．“中性”与“中和”的理解 (1)中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性． (2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体相遇并达到电中性的过程． 2．两金属导体接触后电荷量的分配规律 (1)当两个带同种电荷的导体材料、形状不同时，接触后再分开，只能使两者均带电，但无法确定电荷量的多少． (2)若有两个完全相同的金属球，带电荷量大小分别为q1、q2，则有 ①⇒⇒⇒ ②⇒⇒⇒ 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＝6.4×10－9 C，QB＝－3.2×10－9 C，让两绝缘金属球接触．在接触后，A、B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？ 解析　当两球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配．由于两球相同，剩余正电荷必均分．即接触后两球带电荷量QA′＝QB′＝＝ C＝1.6×10－9C.在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带QB′的正电荷．这样，共减少的电子电荷量为：Q减＝QB－QB′＝(－3.2×10－9－1.6×10－9)C＝－4.8×10－9 C. 答案　均为1.6×10－9C　电子由B球转移到了A球，转移了4.8×10－9 C [训练3]　(多选)原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电荷1.6×10－15C，丙物体带电荷量的大小为8×10－16 C，则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是(　　) A．乙物体一定带有负电荷8×10－16C B．乙物体可能带有负电荷2.4×10－15C C．丙物体一定带有正电荷8×10－16C D．丙物体一定带有负电荷8×10－16C AD　[由于甲、乙、丙原来都不带电，即都没有净电荷，甲、乙摩擦导致甲失去电子带1.6×10－15C的正电荷，乙物体得到电子而带1.6×10－15C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为1.6×10－15C－8×10－16C＝8×10－16C，故A、D正确．] [训练4]　完全相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，现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，先后与小球C接触后A、B两球的电荷量大小之比为多少？ (2)若A、B两球带异种电荷，先后与小球C接触后A、B两球的电荷量大小之比为多少？ 解析　(1)设A、B所带电荷量均为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所带电荷量为 qB＝qC′＝＝q 故A、B带电荷量大小之比为＝＝. (2)设qA＝＋q，qB＝－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 qB＝qC′＝＝－q 故A、B带电荷量大小之比为＝＝. 答案　(1)　(2) [对应学生用书P5] 1．(摩擦起电)(多选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，实验结果如图所示，由此对摩擦起电说法正确的是(　　) 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，该物体的带电荷种类可能不同 CD　[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、数量相同的电荷，故B错误，C正确；用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，棉布分别带负电与正电，说明同一物体与不同种类的物体摩擦时，该物体的带电荷种类可能不同，故D正确．] 2．(元电荷的认识)(多选)关于元电荷的理解，下列说法正确的是(　　) A．元电荷就是电子 B．元电荷是表示跟一个电子所带电荷量数值相等的电荷量 C．元电荷就是质子 D．物体所带电荷量只能是元电荷的整数倍 BD　[元电荷是最小的电荷量，等于一个电子或一个质子所带的电荷量，但不是电子或质子，故A、C错误，B正确；任何带电体的电荷量都等于元电荷或者是元电荷的整数倍，故D正确．] 3．(静电感应)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(　　) B　[把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；由于电荷间同性相斥、异性相吸，使得验电器上靠近带电金属球的一端和金属球电性相反，而远离带电金属球的一端和金属球电性相同，故B正确．] 4．(元电荷的理解)如图所示是一幅科普漫画，漫画中的英文意思是“(电子)不能被分成两半”，这幅科普漫画要向读者传达的主要物理知识应该是(　　) A．电子带负电荷 B．电子是构成原子的粒子 C．电荷既不会创生，也不会消灭 D．所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍 D　[题干中说“(电子)不能被分成两半”，表达的意思是电子所带的电荷量是最小电荷量，不能再分为更小的电荷量，所有带电体的电荷量都是电子所带电荷的整数倍，故D正确，A、B、C错误．] 5．(电荷守恒定律的理解)(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．该现象是由电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律 CD　[根据电荷守恒定律，电荷不能消灭，也不能创生，只会发生转移：故A错误；此过程中电荷仍然守恒，电荷没有消失，只是被潮湿的空气导走而已，仍然遵循电荷守恒定律，故B错误；金属小球上的负电荷减少是由于潮湿的空气将电子导走了，故C正确；该现象是潮湿的空气将电子导走了，是电子的转移引起，仍遵守电荷守恒定律，故D正确．] 学科网（北京）股份有限公司 $$