1.电荷（培优教学课件）物理人教版2019必修第三册

第九章 静电场及其应用 必修第三册•人教版2019 1. 电荷 同学们，今天开启必修第三册第九章第一节“电荷”的学习。 在这里，你将认识自然界的两种电荷，探究物体带电的奥秘，理解电荷守恒的神奇规律。从摩擦起电的现象，到微观电荷的转移，一步步揭开电的面纱。 让我们一起走进奇妙的静电世界，用科学思维解锁电荷的本质，在实验与推理中，构建起对电现象的清晰认知，开启电磁学探索之旅！ 导入新课 （1）你知道视频中小男孩的头发为什么分散开吗？ 导入新课 （2）想一想 将一个气球与头发相摩擦后，再靠近头发，你会看到什么现象？ 头发会随着气球飘起来。 然后再让气体靠近纸屑，你又会看到什么现象？ 会看到碎纸屑沾到气球上。 那为什么会发生这些现象呢？ 学习目标 物理观念 1.了解两种电荷，知道电荷量、元电荷，通过原子模型理解带电是电荷转移。 2.知道电荷守恒定律，能认识电荷量量子化，理解电荷转移总量不变 。 科学思维 1.会用原子模型分析起电现象，能推理电荷守恒与量子化特征。 2.能质疑起电问题，思考本质，培养创新思维 。 科学探究 1.会观察起电实验，能分析本质；能设计实验验电荷规律、记数据。 2.能证守恒定律，会析误差，提升探究力 。 科学态度 与责任 1.通过电现象激发好奇，主动探究生活电原理。 2.体会守恒思想普适性，理解物理学科本质。 学习目标 重点难点 重点 1.两种电荷及相互作用、电荷量概念； 2.起电方式（摩擦、感应、接触）及电荷转移本质； 3.电荷守恒定律； 4.元电荷（e=1.6×10−19 C）及电荷量量子化。 难点 1.从原子结构理解带电微观机制； 2.电荷守恒定律在接触起电等场景中的定量应用； 3.元电荷与微观粒子电荷量的关联。 1. 电荷 2. 三种起电方式 3. 电荷守恒定律 4. 元电荷 5. 课堂总结 6. 练习与应用 7. 提升训练 学习内容 一、电荷 第1节 电荷 一、电荷 王充与《论衡》 公元前600年 希腊学者泰勒斯 摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象。 公元1世纪我国学者王充 《论衡》书中写下“顿牟掇芥”一语。 16世纪英国科学家吉尔伯特 根据琥珀的希腊文创造了英语中“电”（electricity）这个词，用来表示琥珀经过摩擦以后具有的性质，认为其带有电荷。 命名了正、负电荷 美国科学家富兰克林 电荷的发现 一、电荷 1．物体带电： 物体具有吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷。 2．两种电荷： 自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。 正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷 电荷的分类 一、电荷 电荷的作用 一、电荷 注意 两个物体带异种电荷相互吸引，但是相互吸引的物体不一定是带异种电荷，因为带电体还具有吸引轻小物体的特性。 提问 相互吸引的物体一定是带异种电荷吗？ 总结： 电荷的作用 一、电荷 电荷的多少 物体带电的多少有大小多少之分吗? 如何表示电荷的大小呢？ 有 电荷量 一、电荷 电荷的多少 3、比较电荷带电的多少：电荷量的绝对值大的带电多。 说明：尽管电荷量有正负值（正号一般省略），但这里的“＋”“－”号代表_____________，正负不代表大小，只表示电性。 1、定义：电荷的多少叫作电荷量，用符号___或___来表示。 2、单位：_____，简称___，符号___。 正电荷的电荷量为_____，负电荷的电荷量为______。 思考：QA=-1.6C，QB=0.8C。A和B哪个带电体所带的电量更多？ 电荷量 Q q 库仑 库 C 正值 负值 电荷的种类 一、电荷 物质的微观结构 原子 原子核 （正电） 核外电子 （负电） 质子 （正电） 中子 （不带电） （中性） 一、电荷 【例题1】“通草球”是五加科植物通脱木的茎髓。秋天取茎，放置干燥处晾干，将其茎髓制成小球。这种小球密度很小，且绝缘，过去常用来做静电实验。现在这种东西较少见，一般中药店里有售。在图中，两个通草球甲和乙悬挂在支架上，彼此吸引。关于该现象判断正确的是（　　） A．甲小球一定带了电 B．乙小球一定带了电 C．甲、乙小球可能带有同种电荷 D．两个小球中有一个可能不带电 D 【解析】 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，同时，带电物体还可吸引轻小物质，故甲乙两个小球可能带异种电荷，也可能一个带电，一个不带电，D正确。 一、电荷 故选D。 二、三种起电方式 第1节 电荷 摩擦起电 二、三种起电方式 通过摩擦使物体带电的现象，叫摩擦起电。 思考：摩擦为什么能使物体带电？ 动画演示点击播放 ★可见：摩擦起电并不是创造了电，而只是将电子由一个物体转移到另一个物体。 注意：两个互相摩擦的物体一定同时带上异种电荷，且电荷量相等 接触起电 二、三种起电方式 带电物体与不带电的物体相互接触，使不带电的物体带上电荷的方式称为接触起电。 + + + + 验电器 金属杆 金属箔 想一想：是产生新的电荷了吗？接触起电有什么特点? 并没有产生新的电荷，而是电荷从一个物体转移到了另一物体，二者所带电量的总和不变 接触起电 二、三种起电方式 带电物体与不带电的物体相互接触，使不带电的物体带上电荷的方式称为接触起电。 思考：两个完全相同的小球接触起电的分配原则？ 先中和 再均分 感应起电 二、三种起电方式 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。这种现象叫做静电感应。 利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。 感应起电 二、三种起电方式 感应起电并没有产生新的电荷，而是在带电体的作用下，导体上的电荷从导体的一部分转移到了另一部分。 规律： 近端 ( 靠近带电体端 ) 感应异种电荷， 远端 ( 远离带电体端 ) 感应同种电荷。 近异远同 三种起电方式的比较 起电方式 摩擦起电 接触起电 静电感应 产生条件 现象 原因 实质 一般是两不同绝缘体摩擦时 导体与带电导体接触时 导体靠近带电体时 两物体带上等量异种电荷 导体上带上与带电体相同电性的电荷 导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同” 原子核对电子束缚力弱的物体失去电子，强的得到电子 自由电子从一物体转移到另一物体 导体中的自由电子从物体的一端转移到另一端 均为电子在物体之间或物体内部的转移 二、三种起电方式 验电器→静电计 二、三种起电方式 作用： ①检验物体是否带电 ②粗略判断物体带电的多少 原理：同种电荷互相排斥 结构：金属球、金属杆、金属箔等 把金属箔换成指针，并用金属制作外壳，这样的验电器又叫作静电计。静电计是通过静电感应检测带电体带电的相对数量的静电仪器。 二、三种起电方式 思考：该实验涉及了哪些物理知识？ 【例题2】如图所示，把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b两端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是（　　） A．闭合S1，有电子从枕形导体流向地 B．闭合S2，有电子从枕形导体流向地 C．闭合S1，有电子从地流向枕形导体 D．闭合S2，没有电子通过S2 C 二、三种起电方式 【解析】 枕型导体在带正电的金属棒附近时，枕型导体上的自由电子会向金属棒的右边运动，金属棒的右端因有了多余的电子而带负电，左端因缺少电子而带正电；而当闭合任何开关时，导体就会与大地连接，会使大地的电子流入枕形导体，当处于静电平衡时，枕形导体是个等势体，故C正确，A、B、D错误。 故选C。 二、三种起电方式 【例题3】富兰克林为研究雷电现象，设计了如图所示的装置，避雷针线路与接地线分开，并在分开处装上帽形的金属钟A与B，两钟之间以丝线悬挂一个金属小球C，A钟下方用导线连接两个很轻的金属小球形成验电器D，避雷针上空附近的云不带电时，三个金属小球均静止下垂。若带负电的云接近避雷针顶端时，则（　　） A．避雷针顶端带负电 B．接地线上有正电荷流入大地 C．金属小球C会在A与B之间摆动，不断来回撞击A与B D．验电器D上的两个金属小球最后会下垂并相互接触 D 二、三种起电方式 【解析】 根据异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥，可知若带负电的云接近避雷针顶端时，避雷针顶端带正电，A错误；金属内的正电荷不会移动，B错误；由A选项分析可知，验电器D下端带负电，小球C在验电器D下端的吸引下撞击A，然后和A带同种电荷负电，然后相互排斥，和B接触，此时电子通过B导入大地，然后C不带电，如此反复，验电器下端两小球始终带负电，所以两小球相互排斥，C错误，D正确。 故选D。 二、三种起电方式 三、电荷守恒定律 第1节 电荷 三、电荷守恒定律 问题： 1、电荷的中和现象，是否是电荷消失? 2、物体显中性，是否是物体中没有电荷? 3、各种起电过程是否是创造了电荷? 起电的本质：无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷. 三、电荷守恒定律 表述一： 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,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总量保持不变. 表述二： 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。 四、元电荷 第1节 电荷 四、元电荷 电荷的总量是守恒的，那么，物体的所带的电荷量是任意数值吗？ 我们可不可以测出物体所带电荷量的多少呢？ 思考与讨论 人们又是用什么方法测量电荷量的大小的呢？ 四、元电荷 1．元电荷：任何带电物体所带电荷量是最小电荷量的整数倍。电荷量是不能连续变化的。称这个最小电荷量为元电荷，用e表示。 美国的密立根通过油滴实验测得e=1.60 ×10-19 C。 注：质子/电子的电荷量与元电荷数值相等，但不能说它们是元电荷。 2．比荷(荷质比)： 带电体的电荷量与质量的比值叫做比荷。 【例题4】保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的哪一个 （　　） A．6.2×10-19 C B．6.4×10-19 C C．6.6×10-19 C D．6.8×10-19 C B 四、元电荷 【解析】 电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷，其数值为e=6.2×10-19 C，物体的带电量都为e的整数倍，即将4个选项中的电量除以e得数为整数倍的为正确的数字，只有6.4×10-19 C满足条件，B正确。 故选B。 四、元电荷 五、课堂总结 第1节 电荷 五、课堂总结 二、电荷守恒定律 电荷既不能创生,也不能消灭,它只能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,在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变。 一、电荷 三、几个基本概念: 电荷量 元电荷 比荷 1.自然界只有两种电荷 2.使物体带电的方法： 摩擦起电 感应起电 接触起电 六、练习与应用 第1节 电荷 1. 如图所示，用塑料梳快速梳头发丝多次，观察到头发散开了，产生这种现象的主要原因是（　　） A．塑料梳与头发丝之间相互摩擦起电 B．头发丝所受重力小，自然松散 C．头发丝受到空气浮力作用而散开 D．由于摩擦起电，头发丝带同种电荷而相互排斥 六、练习与应用 AD 【解析】 塑料梳与头发丝摩擦起电，头发丝上带的是同种电荷，同种电荷相互排斥，所以头发丝会向四周散开， A、D正确。 故选AD。 六、练习与应用 六、练习与应用 2. 如图所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触，使验电器的金属箔张开，关于这一现象，下列说法正确的是（　　） A．两金属箔上带异种电荷 B．两金属箔上均带负电荷 C．金属箔上有电子转移到玻璃棒上 D．若将玻璃棒移走，则金属箔会立即合在一起 C 【解析】 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，和验电器的金属球接触后，两金属箔上带同种正电荷，由于相互排斥而张开，A、B错误；因金属箔带上了正电，则金属箔上有电子转移到玻璃棒上，C正确；移走金属棒时，箔片仍带电，不会立即合在一起，D错误。 故选C。 六、练习与应用 六、练习与应用 3. 如图所示，小刘同学利用验电器做静电感应实验。她先用 包装用的气泡膜PVC和管摩擦，使PVC管因为失去电子而带 电。左手拿带电的PVC管靠近（但不接触）验电器，发现验 电器的金属箔片张开，然后用右指接触验电器上端的金属圆 球，发现箔片闭合。以下对此实验的说法中正确的是（　　） A．发现验电器箔片张开，是因为此时箔片带负电，但验电器整体仍是电中性的 B．右指接触验电器时电子从验电器流向手指 C．如果松开右手，再撤去PVC管，验电器的箔片又会张开，验电器整体带负电 D．如果松开右手，再撤去PVC管，验电器的箔片依然闭合 C 【解析】 PVC管因为失去电子而带正电，当其靠近验电器时，那么验电器的金属球会带负电，则箔片带正电，A错误；因PVC管带正，验电器的金属球感应出负电荷，相应的金属箔会出现剩余正电荷，手指接触验电器，使得验电器接地，中和金属箔上剩余的正电荷，使金属箔不带电，所以右指接触验电器时，是电子从手指流向验电器，B错误；由于手指接触验电器时，电子从手指流向验电器，验电器整体带负电，此时松开右手，再撤去PVC管，因验电器整体带负电，验电器的箔片仍会张开，C正确，D错误。 故选C。 六、练习与应用 七、提升训练 第1节 电荷 1. 如图所示为科技馆里一个趣味体验项目的简化图，核心装置为一个金属球，在干燥的空气里，体验者双脚站在绝缘凳上，手（图中为右手）按在金属球上，并远离周围其他物体。一条特殊传送带（图中未画出）给金属球不断地输送电荷，过一段时间后，体验者的头发便会四处散开，甚至倒立，十分有趣，在此状态下，下列分析正确的是（　　） A．若用左手也去摸金属球，会被电击 B．若用左手与旁边的观众握手，会被电击 C．若右手离开金属球，则头发会立刻恢复常态 D．若右手离开金属球而且走下绝缘凳，头发会立刻恢复常态 BD 七、提升训练 【解析】 若用左手也去摸金属球，不会被电击，A错误；若用左手与旁边的观众握手，会发生放电现象而被电击，B正确；若右手离开金属球，电荷不会转移，则头发仍然四处散开，C错误；若右手离开金属球而且走下绝缘凳，则电荷将进入大地，人体将不再带电，头发会立刻恢复常态，D正确误。 故选BD。 七、提升训练 2. 如图所示，不带电的导体B在靠近带正电的导体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端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带负电 B．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电 C．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将不带电 D．若用导线将P端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电 A 七、提升训练 【解析】 如图枕型导体在带正电的小球附近时，枕型导体上的自由电子会向金属棒的左边运动，金属棒的左端因有了多余的电子而带负电，右端因缺少电子而带正电；而用导线接地，接导体的任何部位，右端的正电荷被中和，因此导体将带负电，A正确，B、C、D错误。 故选A。 七、提升训练 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.64.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.64.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$