第9章 第1节 电荷 -【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第三册五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第1节　电荷 知识导图 学科素养 物理观念：初步形成电荷的概念，理解电荷守恒定律 科学思维：明确不同的起电方式及不同起电方式的实质 科学探究：通过观察静电感应现象体会静电感应的实质 科学态度与责任：养成观察、比较、归纳分析的良好习惯 [知识梳理] 一、电荷 1．两种电荷：自然界只存在两种电荷，　正电荷　和　负电荷　. 2．电荷量：电荷的　多少　，常用Q或q表示，国际单位制单位是　库仑　，简称　库　，符号是　C　. 3．原子的组成 原子由　原子核　和核外电子组成，原子核由带正电的　质子　和不带电的　中子　组成，核外电子带　负电　.通常原子内正、负电荷的数量相同，故整个原子对外界表现为电中性． 4．自由电子和离子 金属中原子的最外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电子叫作　自由电子　，失去自由电子的原子便成为带正电的　离子　. 5．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． 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． 三、电荷守恒定律的两种表述 1．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，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持　不变　. 2．一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的　代数和　保持不变． 四、元电荷 1．定义：实验发现的最小电荷量就是　电子　所带的电荷量，这个最小的电荷量叫作元电荷，用符号e表示． 2．所有带电体的电荷量都是e的　整数倍　，电荷量是不能　连续　变化的物理量． 3．元电荷的大小：e＝1.602 176 634×10－19C，在计算中通常取e＝　1.60×10－19C　. 4．电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之　比　.其值＝1.76×1011 C/kg. 基础自测 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)两个正电荷之间的作用力互为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力．(×) (2)摩擦起电的过程就是创造电荷的过程．(×) (3)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一．(√) (4)元电荷就是质子或电子．(×) 2.某科技馆里，一位少女站在绝缘平台上，当她用手触摸一个金属球时，会看到她的头发慢慢竖起，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．头发竖起是因为她身上带了静电 B．她只有带正电荷时，头发才会竖起 C．她的头发慢慢竖起是因为电荷慢慢传到她的头发上 D．头发的带电方式属于感应起电 解析：A　[A对：头发竖起是因为她身上带了同种电荷的静电，头发相互排斥。B错：只要带同种电荷，她的头发就可以竖起。C错：电荷分布在头发上是瞬间完成的，慢慢竖起是因为头发受力后需要一个运动过程。D错：头发的带电方式属于接触起电。] 　　对感应起电的理解 [探究导入] 图甲是古老的摩擦起电机，图乙是感应起电机．结合图片，思考： 甲　　　　　　　　　乙 (1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷？ (2)感应起电能发生在绝缘体上吗？原因是什么？ 提示：(1)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．(2)感应起电不会发生在绝缘体上，因为绝缘体中的电子不能自由移动． [探究归纳] 1．感应起电的过程及现象 (1)取一对用绝缘支柱支持的导体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上都带了电荷，如图乙所示． (3)如果把A、B分开，然后移去C，可以看到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，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和． 甲　　　　　乙　　　　　丙 感应起电 2．感应起电的本质 在导体C上的电荷作用下，导体A、B上的自由电子发生定向移动，由B端移至A端，从而引起A端带负电，B端带正电，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． [例1]　如图所示，在真空中，把一个中性的绝缘导体M向带负电的球P慢慢靠近，下列说法中错误的是(　　) A．M两端的感应电荷越来越多 B．M两端的感应电荷是同种电荷 C．M两端的感应电荷是异种电荷 D．M两端的感应电荷的电荷量相等 [解析]　B　[M向P靠得越近，M中的自由电子受到P的排斥力越大，两端的感应电荷越多，根据电荷守恒定律，M两端将出现等量的异种电荷，B错误，B符合题意．] 分析感应起电问题时的三点提醒 (1)明确带电体与感应起电的导体． (2)弄清楚导体靠近带电体的一端和远离带电体的另一端，近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷． [跟进训练] 1．(多选)如图所示，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的箔片张角减小，则(　　) A．金属球可能不带电 B．金属球可能带负电 C．金属球可能带正电 D．金属球一定带负电 解析：AB　[验电器的箔片之所以张开，是因为它们都带了正电荷．张开的角度取决于带电荷量的多少．张角减小，说明箔片上的正电荷减少，A球与B球无接触，肯定发生的是静电感应．A球不带电时，由于静电感应A球靠近B球的一端带负电荷，同理，A球反过来感应B球，使B球上的正电荷增多，箔片上的正电荷减少，从而张角减小；若A球带负电，可达到同样的效果；若A球带正电，则正好相反，使张角增大，故A、B正确．] 　　元电荷与电荷守恒定律 [探究导入] 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，你认为哪些是正确的？ ①小球上原有的负电荷逐渐消失了． ②在此现象中，电荷不守恒． ③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． ④该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律． 提示：正确的观点为③④，因电荷不会消失，电荷在转移过程中是守恒的． [探究归纳] 1．对元电荷的理解 (1)元电荷e又称“基本电荷量”，是自然界存在的最小电荷量，最早是由美国科学家密立根用实验测得的．元电荷作为电荷量的单位，是物理学的基本常量之一，e＝1.60×10－19 C. (2)元电荷只是一个电荷量的单位，不是某种电荷，也没有正负，更不是物质．不能说电子或质子是元电荷，因为电子和质子是实实在在的粒子(虽然其所带电荷量为一个元电荷)． 2．对电荷守恒定律的理解 (1)电荷守恒定律不仅适用于宏观过程(电子的转移)，也适用于微观过程(核反应和粒子的转化过程)． (2)起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离或转移．摩擦起电和接触起电是电荷“从一个物体转移到另一个物体”，感应起电是电荷“从物体的一部分转移到另一部分”． (3)电荷的总量是指电荷的代数和． (4)电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0. [例2]　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 思路点拨：(1)没有第三者参与时，甲、乙两物体的总电荷量不变． (2)物体的带电荷量为物体失去或得到电子的总电荷量． [解析]　B　[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，所以选项B正确．] (1)同一物体与不同物体摩擦是失去电子还是得到电子，取决于相互摩擦的两物体的原子核对电子束缚能力的相对强弱． (2)任何起电方式都是电荷的转移，在同一隔离系统中正、负电荷的代数和不变． [跟进训练] [训练角度1]　对元电荷的认识　 2．(多选)科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电荷量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是(　　) A．电子和质子都是元电荷 B．一个带电体的电荷量为元电荷的205.5倍 C．元电荷是最小的电荷量单位 D．元电荷没有正负之分 解析：CD　[元电荷是最小的电荷量单位，而不是带电粒子，带电体的电荷量均为元电荷的整数倍，元电荷没有正负之分，故C、D正确．] [训练角度2]　对电荷守恒定律的理解　 3．关于电荷守恒定律，下列叙述不正确的是(　　) A．一个物体所带的电荷量总是守恒的 B．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电荷量总是守恒的 C．在一定的条件下，一个系统内的等量的正、负电荷即使同时消失，也并不违背电荷守恒定律 D．电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换 解析：A　[根据电荷守恒定律，单个物体所带电荷量是可以改变的，在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电荷量总是守恒的，若一个系统内的等量的正、负电荷同时消失，并不违背电荷守恒定律，电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换，故A错误，B、C、D正确．A符合题意．] [知识点一]　三种起电方式 1．两金属小球所带电荷量分别为＋3Q和－Q，将两小球接触后，它们所带的电荷量一共为(　　) A．＋3Q　　　　　　 B．＋2Q C．＋Q D．－Q 解析：B　[由电荷守恒定律知，两小球接触后带电荷量的总量为中和后剩余量，即Q总＝＋3Q－Q＝＋2Q，故选项B正确．] 2．如图所示，在用丝绸摩擦玻璃棒起电的过程中(　　) A．玻璃棒带正电，丝绸不带电 B．丝绸与玻璃棒带电情况完全相同 C．玻璃棒中的负电荷转移到丝绸上，丝绸带负电 D．丝绸中的正电荷转移到玻璃棒上，玻璃棒带正电 解析：C　[丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电，丝绸带负电，A、B选项错误；微观解释是玻璃棒上的电子转移到丝绸上，玻璃棒带正电，丝绸带负电，选项C正确，选项D错误．] [知识点二]　电荷守恒定律及应用 3．(多选)把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥．则A、B两球原来的带电情况可能是(　　) A．带有等量异种电荷 B．带有不等量异种电荷 C．带有等量同种电荷 D．一个带电，另一个不带电 解析：BCD　[两个完全相同的金属球若带有等量的异种电荷，接触后将均不带电，若带同种电荷，或一个带电，另一个不带电，接触后均带同种电荷，两球间存在相互排斥力，故B、C、D均正确，A错误．] 4．(多选)有两个完全相同的带电绝缘小球A、B，分别带电荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C.让两小球接触，接触后，A、B所带电荷正确的是(　　) A．QA′＝1.6×10－9C B．QB′＝1.6×10－9C C．QA′＝3.2×10－9C D．QB′＝0 解析：AB [知识点三]　元电荷 5．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 B．元电荷就是质子 C．元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量 D．元电荷是带电荷量最小的带电粒子 解析：C 6．(多选)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值 B．物体所带的电荷量只能为某些值 C．物体带电荷量的最小值为1.6×10－9 C D．若物体带正电荷，电荷量为1.6×10－9 C，这是因为物体失去了1.0×1010个电子 解析：BD　[物体所带的电荷量不能为任意值，只能为元电荷的整数倍，故A错误，B正确．物体带电荷量的最小值与电子的电荷量数值相等，为1.6×10－19 C，故C错误． 物体带电荷量为1.6×10－9 C，说明物体失去了＝1.0×1010个电子，故D正确．] 学科网（北京）股份有限公司 $$