9.1电荷 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

该高中物理课件围绕“电荷”核心，系统涵盖电荷概念、元电荷、三种起电方式及电荷守恒定律。以泰勒斯摩擦琥珀、王充“顿牟掇芥”等中外历史发现导入，按“基础性质—微观本质—起电规律”脉络递进，通过表格归纳、实验步骤等支架辅助理解。 其亮点在于融合科学史与实验探究，如密立根油滴实验展现科学本质（科学态度），三种起电方式比较表建构模型（科学思维），静电感应实验步骤引导科学探究。练习题与思维迁移助学生深化物理观念，教师可直接用于核心素养导向的教学，提升效率。

第九章 静电场及其应用 第1节 电荷 一个物体具有吸引轻小物体的性质，则这个物体带电，或者说有了电荷。 公元前600年左右，古希腊学者泰勒斯就发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体。 公元1世纪，我国学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥”一词。摩擦的玳瑁能够吸引微小物体 16世纪英国科学家吉尔伯特创造了英语中的“electricity”（电）这个词。 美国科学家富兰克林发现雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷。 电荷 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷 与毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷 电荷的多少叫做电荷量,符号Q。 单位：库仑，简称：库，符号C。 正负不代表大小，只表示电性。 实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫作元电荷。e＝1.602 176 634×10 -19 C 质子、正电子所带的电荷量与它相同，电性相反。 所有带电体的电荷量都是e的整数倍。 内容 比荷 密立根 元电荷是电荷量，不是指某电荷。 注意！ 元电荷 电荷的电荷量q与其质量m的比值，单位为C/kg。 电子的比荷： 4 密立根油滴实验 美国芝加哥大学物理学家罗伯特·安德鲁·密立根及其学生哈维·福莱柴尔在1909年进行了一项物理学实验 ，使罗伯特·密立根获得1923年的诺贝尔物理学奖 。 1907-1913年密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷。 为什么摩擦会起电？摩擦起电的实质是什么？ 核外电子：带负电 质子：带正电 中子：不显电性 原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等，所以整个原子呈电中性。 金属导电的原因： 金属中有自由电子， 自由电子可自由穿梭。 简化的物理 模型 绝缘体不存在这种自由电子 1.金属中原子的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（free electron）; 2.失去自由电子的原子便成为带正电的离子（ion），它们在金属内部排列起来，每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动。 金属的微观结构 不同物体对电子的束缚能力不同。摩擦过程中，（对电子的束缚能力强的）物体得到电子带负电，（对电子的束缚能力弱的）物体失去电子带正电。 例如：丝绸与玻璃棒摩擦 玻璃棒 失去电子 带正电 丝绸 得到电子 带负电 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 ★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. 三种起电方式——摩擦起电 + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - - 静电感应 实验器材： 带电体 导体 绝缘柱 金属箔 静电感应 实验步骤： ①使绝缘柱支持的导体A和B接触，它们不带电，贴在下部的两片金属箔（ ）。 ②手握绝缘棒，把带正电荷的带电体 C 移近导体A，观察到金属箔（ ）。 ③手持绝缘柱把导体A和B分开，然后移开C,则观察到金属箔（ ）。 ④再让导体A和B接触，又会看到金属箔（ ）。 1 第3步能否先移开C呢？ 3 2 4 闭合 张开 张开 闭合 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － 实验(微观分析) 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。 三种起电方式——感应起电 规律：近异远同 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 除了摩擦起电和感应起电，还有其他可以使物体带电的方法吗？ 可见：接触起电的实质电荷从一个物体转移到另一个物体(也是电子的转移).电荷总量不变. 接触后再分开 +Q +Q 　 Q 　 Q 接触后再分开 +Q -3Q -Q -Q 完全相同的两只带电金属小球接触时，电荷量分配规律： （1）两球带异种电荷的先中和后平均分配； （2）原来两球带同种电荷的总电荷量平均分配在两球上。 异种电荷先中和再均分， 其余直接均分 把带电体与中性导体接触，使中性导体带电的过程，叫做接触起电。 三种起电方式——接触起电 电荷中和现象及电荷均分原理： （1）带等量异种电荷的物体相互接触后都不显电性，这种现象叫做电中和现象。 （2）两个相同的带电金属导体接触后，电荷要重新平均分配，这种现象叫做电荷均分。 起电方式 摩擦起电 感应起电 接触起电 产生 条件 一般是两不同 绝缘体摩擦时 导体靠近带电体时 导体与带电导体接触 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，且电性与原带电体“近异远同” 导体上带上与带电体相同电性的电荷 原因 原子核对电子束缚力弱的物体失去电子，强的得到电子 导体中的自由电子在电荷间力的作用下，从物体的一端转移到另一端 在电荷间力的作用下，自由电子从一个物体转移到另一个物体 实质 均为电子在物体之间或物体内部的转移 三种起电方式比较 导体棒 金属箔 金属外壳 指针 刻度 原理：验电器本身不带电，被检验物体接触验电器金属球时，将电荷传到箔片上，使两个箔片带上同种电荷。同种电荷会相互排斥，使两个箔片张开一定角度，从而判断被检验物体带电。 验电器和静电计 静电计（指针式验电器）中金属杆下部的水平轴上装有金属指针，指针可以绕水平轴灵活转动，外面圆筒的底部有接线柱。而在验电器中金属杆的下部悬挂着两片金属箔片。 静电计的外壳一定是金属的，金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器，它在静电计工作时起着重要的作用。而验电器外壳的主要作用是为了避免气流的影响，它一般是用玻璃制作的。 验电器与静电计在结构上的不同 验电器与静电计在作用上的不同 验电器的主要作用有： （1）检验导体是否带电。 （2）粗略检验带电荷量的多少。 （3）不能检验导体所带电性。 静电计的特殊结构使得它具备验电器不能替代的某些作用： （1）定量测量两导体间的电势差。 （2）定量测量某导体的电势。 摩擦起电 感应起电 接触起电 电荷守恒定律: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。 本质：自由电子的转移 电荷守恒定律 20 近代物理实验发现： 电荷代数和没有变 正电子 负电子 高能光子 （不带电） 湮没 一定条件 都是成对产生或湮没 电荷守恒定律的另一种表述： 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 电荷守恒定律 21 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 课堂总结 A．图1中金属箔带正电，金属球带正电  B．图2中金属箔带正电，金属球带正电 C．图2中金属箔带负电，金属球带负电  D．图2中金属箔带负电，金属球带正电 例1 将丝绸摩擦过的玻璃棒靠近不带电的验电器金属球，这时验电器的金属箔片张开，如图1所示。接着将玻璃棒与验电器金属球接触，这时验电器的金属箔也张开，如图2所示。下列判断正确的是( ) 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，第一次靠近不带电的验电器的金属球时，由于静电感应，金属球带负电，金属箔带正电。第二次接触带电，金属球和金属箔都带正电，故B正确，ACD错误。 解析 B 正电荷 感应起电 接触起电 + + + + + + + + + + + + + + + - - - - 下列说法正确的是（    ） A．物体所带的电荷量可以为2×10-19 C B．不带电的物体上，既没有正电荷也没有负电荷 C．摩擦起电的过程，是靠摩擦产生了电荷 D．利用静电感应使金属导体带电，实质上是导体中的自由电子趋向或远离 带电体 解析 A.物体所带电荷量均是元电荷的整数倍，元电荷的电荷量为e=1.6×10-19C，所以物体所带的电荷量不可能为2×10-19 C，故A错误； B.不带电的物体，并不是没有正、负电荷，而是没有多余的正负电荷，故B错误； C.摩擦起电是自由电荷转移后，导致物体有多余电荷，从而使物体带上电，故C错误；  D.利用静电感应使金属导体带电，实质上是导体中的自由电子在电场中受到的电场力作用下，远离或靠近带电体，故D正确。  例2 D 只能是元电荷的整数倍 电荷的转移 24 练习1.如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触,把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开，则（ ） A．此时A带正电，B带负电 B．移去C，再分开A、B，则A带正电，B带负电 C．移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合 D．先分开A、B，再移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合 解析 A.物体C靠近A附近时，由于静电感应，A端带上负电，B端带上正电，故A错误； BC.移去C后，由于电荷间相互作用，电荷重新中和，达到电中性状态，两金属箔均闭合，A和B都不带电，故B错误，C正确； D.先把AB分开，则A带负电，B带正电，移去C后，电荷不能再进行中和，此时A所带电荷量仍然等于B的带电量，故两金属箔仍然张开，故D错误。 负电 正电 电荷重新中和 A带负电，B带正电 C 练习2.如图所示，将带正电的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成 A、B 两部分，这两部分所带电荷量分别为QA、QB；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为QA '和QB ' 。下列说法正确的是（ ） A．QA=QB，A部分带正电 B．QA=QB，A部分带负电 C．QA'＜QB'，A部分带正电 D．QA'＜QB'，A部分带负电 A A端失去的电子数目=B端得到的电子数目 解析 导体球C带正电，根据静电感应可知，导体近端感应负电荷，远端感应正电荷。导体原来不带电，只是在C的电荷的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分多带了电子而带负电；A部分少了电子而带正电。根据电荷守恒可知，A部分转移的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，故A正确。 26 思维迁移：静电感应中导体AB无论从哪一条线切开两部分的电荷量都是相等的，而接触起电中，材质相同而体积不同的两个导体球，接触之后分到的电荷量就不相等。请问以上观点是否矛盾？如果不矛盾请解释原因？ 解析 不矛盾。 静电感应：AB导体含有的正负电荷总数相等，发生静电感应时，A端失去的电子数目和B端得到的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的。 接触起电：自由电子是从D球转移到不带电的E球上的，如果材质相同，电荷量按照球体表面积大小分配，导致体积不同的导体球分到的电荷量不相等。 E D （同一个导体内转移） （不同的两个导体之间转移） Lavf58.64.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.67.100 $