9.1.1电荷 学案 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

献县求实高级中学高一物理 主备人：马帅 校对人：高一物理组 教研日期：7.14 使用日期： 9.1.1 电荷 【学习目标】 1.理解电荷的基本概念，知道电荷分类及相互作用规律 2.掌握起电的三种方式 3.熟悉验电器的工作原理 【学习过程】 目标一：电荷的基本概念、电荷分类及相互作用规律 1.电荷的种类 自然界中有且只有正、负两种电荷，由美国科学家富兰克林命名。 （1）用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷; （2）用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷称为负电荷。 2.电荷的性质 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。带电体有吸引轻小物体的性质。 3.电荷量 电荷的多少叫作电荷量，用Q或者q表示，在国际单位制中，它的单位是库仑(C)，简称库。 电荷有正、负之分，正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值，但“+”“-”号不表示电荷量的大小，只代表电荷的性质（种类）。比较带电体带电的多少，是比较所带电荷量的绝对值，绝对值大的带电荷量就多。 【例1】下列关于电荷间的相互作用正确的是（    ） A．同种电荷相互排斥 B．异种电荷相互排斥 C．同种电荷可能相互吸引，也可能相互排斥 D．异种电荷可能相互吸引，也可能相互排斥 【变式1】下列对电现象及规律的认识中，正确的是（    ） A．自然界中只存在正、负两种电荷 B．同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥 C．摩擦起电说明了电荷可以创造 D．点电荷间的静电力随它们之间距离的增大而增大 目标二：起电的三种方式（摩擦起电、接触起电、感应起电） 1.摩擦起电 （1）定义：很多物体都会由于摩擦而带电，这种方式为摩擦起电。 （2）本质：当两个不同物体互相摩擦时，由于不同物体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负电，束缚能力弱的物体在摩擦过程中失去电子带正电。 2.接触起电 （1）产生：由于带电物体所带的同种电荷之间会相互排斥，如果和另一个导体接触，带电体上的部分电荷就会转移到这个导体上，使这个导体也带上同种电荷.例如带正电荷的物体与不带电的导体接触，电子由电中性导体转移到带正电荷的物体上.任何带电物体相互接触，转移的都是自由电荷。 （2）本质：自由电荷（电子）在带电体与导体之间发生转移。 （3）电荷量分配原则（两个完全相同的金属球） ①带同种电荷（电荷量分别为 Q1和Q2），接触后平分原来所带电荷量的总和， ②带异种电荷（电荷量分别为Q1和-Q2），接触后先中和再平分， ③接触起电时，两个完全相同的金属球相互接触电荷量分配情况简单，但不同的物体接触后电荷量分配情况复杂，大多靠实验才能确定. 3.静电感应与感应起电 静电感应：把带电体移近不带电的导体，导体的电荷分布会发生变化的现象.感应起电的对象一定是金属导体。 规律：近端感应异种电荷，远端感应同种电荷，电荷量相等. 感应起电：利用静电感应原理使导体带电的过程.其本质是导体中自由电子在带电体作用下发生转移，并不是创造了电荷. 感应起电的过程：①图甲:使带电体C(假设带正电)靠近相互接触的两导体 A、B;②图乙:保持C不动,用绝缘工具分开 A、B;③图丙:移走C,则A带负电,B带正电 4.静电感应中的接地问题 遇到接地问题时，导体与大地组成一个新的导体，且无论接地位置在何处，大地都为新导体的远端，导体靠近带电体的一端为近端，故导体与带电体带异种电荷。 如图所示，一个不带电的与外界绝缘的导体两端连有开关K1、K2，K1、K2闭合前，当带正电小球靠近时，a端为近端，b端为远端，由于静电感应，在a、b端分别出现等量负、正电荷.当闭合任何一个开关以后，整个导体与大地连接，成为一个新导体，导体上的电荷会立即重新分布，大地成了远端，带正电，a端为近端，带负电，b端的正电荷会被从大地流上来的电子中和。 5.三种起电方式的对比理解 摩擦起电 接触起电 感应起电 产生条件 两个不同物体摩擦 导体与带电体接触 带电体靠近导体 现象和结果 两物体带上等量异种电荷 导体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” 原因 不同物质的原子核对核外电子束缚能力不同而发生电子得失 自由电荷在带电体与导体之间发生转移 导体中的自由电子受带正（负）电物体吸引（排斥）而靠近（远离） 实质 电荷在物体之间或物体内部发生转移 【例2】M、N都是不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷，下列判断中正确的是（　　） 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 D．M在摩擦过程中失去了个电子 【变式2】两个大小材质完全相同的金属小球A、B，带电量分别为+3q和-q，两小球接触后分开，小球带电量为（　　） A．A为+3q，B为-q B．A为+q，B为+3q C．A为+2q，B为-2q D．A为+q，B为+q 【练习2】有三个完全相同的金属球，球A带的电荷量为q，球B和球C均不带电。现把球A、B、C以各种接触顺序经若干次接触后分开，最后球B的电荷量不可能的是（　　） A． B． C． D． 【例3】如图所示，一对用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触。把带正电的带电体C靠近导体A，下列说法正确的是（　　） A．导体A下部的金属箔张开，导体B下部的金属箔不张开 B．手摸一下导体A后，拿开手，则导体A带负电 C．手摸一下导体B后，拿开手，则导体A不带电 D．手持绝缘柱把导体A和B分开，然后移开C，则导体A和B不带电 【变式3】如图所示，AB为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是用绝缘支柱支持的带正电的小球．下列说法正确的是（　　） A．把C移近导体A时，A上的金属箔片张开，B上的金属箔片不张开 B．把C移近导体A，先把A、B分开，再把C移走，A、B上的金属箔片仍张开 C．把C移近导体A，先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开 D．把C移近导体A，先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A，B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合 目标三：检验工具——验电器 1.构造 如图所示. 在密闭壳体上有一橡胶塞，塞中插一根金属杆，杆的上端有一金属导体，下端悬挂一对金箔（或铝箔）。为了避免周围环境的影响，金属杆和箔片封闭在一个密闭壳体中，杆与壳间用绝缘材料相隔，这样的验电器叫作静电计，用于测量电势差。 2.原理 当金属球、金属杆及金属箔带电后，根据同种电荷相互排斥，两片金属箔将在斥力作用下张开。 3.使用 （1）检验物体是否带电：将物体直接接触或靠近验电器的金属导体，验电器箔片张开说明物体带电。 （2）检验物体带电的种类：先使验电器带上某种已知电荷 Q验，然后将待测带电体靠近验电器的金属导体，根据验电器箔片张角的增减判断其带电种类. 张角增大，与验电器带同种电荷;张角减小，与验电器带异种电荷，且Q＜Q验;金属箔片先闭合后张开，带异种电荷，且 Q＞Q验。 【例4】用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触不带电的验电器的金属球后，验电器的金属箔片张开，则下列说法正确的是（　　） A．金属箔片不带电 B．金属箔片带负电荷 C．部分电子由金属球转移到玻璃棒上 D．部分电子由玻璃棒转移到金属球上 【变式4】如图，用一根丝绸摩擦过的玻璃棒，靠近不带电验电器的金属小球a，然后用手指瞬间接触一下验电器小球a，然后拿开玻璃棒，验电器小球a和金箔b的带电情况是（　　） A．手指接触验电器小球a后拿开玻璃棒前，a不带电、b带正电 B．手指接触验电器小球a后拿开玻璃棒前，a、b均带正电 C．拿开玻璃棒后a、b带负电 D．拿开玻璃棒后a带负电，b带正电 小结：1. 电荷的基本概念与相互作用规律 自然界中存在正、负两种电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 电荷量表示电荷的多少，单位为库仑（C），正负号仅表示电荷性质，不表示大小。 2. 起电的三种方式:摩擦起电，接触起电，感应起电；三种方式本质均为电荷的转移，而非创造。 3. 验电器的工作原理与应用 通过金属箔片张开现象检验物体是否带电，原理是同种电荷排斥。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $$