第一章 1．电荷 电荷守恒定律-【名师导航】2025-2026学年高中物理必修第三册教师用书word（教科版）

本讲义聚焦“电荷 电荷守恒定律”核心知识点，从两种电荷的性质、电荷量与元电荷入手，结合原子结构阐释摩擦起电实质，通过静电感应实验分析感应起电过程，最终以电荷守恒定律整合三种起电方式，构建递进式知识支架。 资料突出科学探究与科学思维融合，如设计感应起电实验（甲、乙、丙图）引导学生观察电荷分布培养模型建构能力，结合“潮湿空气导走电子”案例渗透科学态度。课中例题解析助教师高效授课，课后分层作业与自我检测题助力学生查漏补缺，强化知识应用。

1．电荷　电荷守恒定律 [学习目标]　1．知道两种电荷及电荷量，知道电荷守恒定律及三种起电方式。2．理解三种起电方式的原理，能解决静电感应的相关问题。3．通过摩擦起电与感应起电的实验，探究起电的实质是电子的转移。4．体验人类探索电的过程，养成观察、比较、归纳分析的良好习惯，树立勤于实践的科学精神。 一、摩擦起电　两种电荷　摩擦起电的解释 1．两种电荷：自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 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。 1 μC＝10-6 C　1 nC＝10-9 C。 3．元电荷 一个电子所带电荷量的绝对值为1.6×10-19 C，它是电荷的最小单元，称为元电荷，记作e＝1.6×10-19 C。 实验发现，任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。 4．原子的组成 原子由带正电的原子核和带负电的电子构成。一般情况下，原子核所带电荷总量与电子所带电荷总量相等，因此物体通常对外不显电性。 5．摩擦起电：两个物体相互摩擦时，失去电子的物体内部正电荷的总量大于负电荷的总量，显示出带正电，得到电子的物体内部正电荷的总量小于负电荷的总量，显示出带负电。 说明：带电的实质是电荷的转移。 二、电荷守恒定律 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另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。也就是说，在任何自然过程中，电荷的代数和是守恒的。 说明：电荷守恒定律现在的表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 三、静电感应 1．静电感应：当一个带电体靠近不带电的导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会重新分布，使导体出现靠近带电体的一端带与带电体电性相反的异种电荷，远离带电体的一端带与带电体电性相同的同种电荷的现象。 2．感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。 3．验电器 (1)构造：金属球、金属杆、金属箔。 (2)使用：当验电器带电时，金属箔片由于同种电荷的排斥作用而张开，当箔片合拢时，表示验电器不带电。 注意：三种起电方式：接触起电、摩擦起电、感应起电。 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．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。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(　　) 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　[电荷量必须是元电荷e＝1.6×10-19 C的整数倍，6.4×10-19 C是e的4倍，故看不清的关键数字可能是B项，B正确。] 3．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 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。] 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。 考点1　对感应起电的理解 1．过程及现象 (1)取一对用绝缘支柱支持的金属导体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 在球C上的电荷作用下，导体A、B上的自由电荷发生定向移动，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。 【典例1】　如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电的金属球。若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，将导体分为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的有(　　) A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QB>QA B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QB＝ C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QB>QA D．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关 思路点拨：(1)由于静电感应A端带正电，B端带负电。 (2)因为是原先不带电的导体，所以电荷守恒，总有QA与之和恒定。 D　[静电感应使得A部分带正电，B部分带负电。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部分有了多余的电子而带负电，A部分缺少了电子而带正电。A部分失去的电子数目和B部分多余电子的数目是相等的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷总量总是相等的。但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C的作用力的强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布不均匀。越靠近右端，负电荷密度越大；越靠近左端，正电荷密度越大。所以从不同位置切开时，导体的带电荷量的值是不同的。故D正确。] 　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。 (3)注意拿走物体的顺序，若保持带电体不动，先分开导体的靠近端和远离端，再移走带电体，则靠近端带异种电荷，远离端带同种电荷。若先移走带电体，则导体上的电荷会立即中和，不再带电。 [跟进训练] 1．如图所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒a靠近不带电的验电器的金属球b时，发现验电器的金属箔片c张开一定的角度，下列说法正确的是(　　) A．金属球和两金属箔都带正电荷 B．b球上的电子转移到玻璃棒上，使金属球带正电 C．金属球b上的正电荷向金属箔片移动，使金属箔片带正电 D．移去玻璃棒a，金属箔片c闭合 D　[用丝绸摩擦过的玻璃棒a带正电，靠近不带电的验电器的金属球b时，金属球感应出负电荷，金属箔片c感应出正电荷，金属箔片c由于带正电而张开一定的角度，A、B错误；金属中能自由移动的是电子，是金属箔片处的电子移动到金属球b上，导致金属箔片处缺少电子而带正电，C错误；移去玻璃棒a，金属球处的负电荷和金属箔片处的正电荷再次中和掉，故金属箔片c闭合，D正确。故选D。] 考点2　电荷守恒定律 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(虽然其所带电荷量的绝对值为一个元电荷)。 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)起电过程的实质是电子的转移。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。 【典例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。 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子的转移，在同一隔离系统中正、负电荷的代数和不变。 [跟进训练] 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 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。] 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 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。] 1．毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，橡胶棒带负电。这是因为(　　) A．通过摩擦创造了电荷 B．橡胶棒上的正电荷转移到了毛皮上 C．毛皮上的电子转移到了橡胶棒上 D．橡胶棒上的电子转移到了毛皮上 C　[电荷不会产生，也不会消失，只会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，故A错误。摩擦起电是因为电子由一个物体转移到另一物体上，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。一般认为正电荷是不动的。毛皮与橡胶棒摩擦，毛皮上的电子转移到了橡胶棒上，毛皮带正电，橡胶棒得到了电子，橡胶棒带负电，故C正确，B、D错误。故选C。] 2．如图是伏打起电盘示意图，其起电原理是(　　) 甲　　　乙　　　丙　　　　丁 A．摩擦起电　　　　　　 B．感应起电 C．接触起电 D．以上三种方式都不是 B　[导电平板靠近带电的绝缘板并接地时，导电平板由于静电感应，使导电平板带上负电荷，故选项B正确。] 3．(源自粤教版教材改编)三个大小相同的导体球x、y、z，带电荷量分别为＋4 μC、0(不带电)和－10 μC，让x与y先接触，然后让y与z接触，最终y所带的电荷量为(　　) A．－4 μC　　　　　　　 B．－3 μC C．－2 μC D．－1 μC A　[由于x、y、z三个导体球大小相同，则x与y接触时，根据电荷守恒定律得Q1＝＝＝＋2 μC，故y所带的电荷量为＋2 μC；y再与z接触，两者带异种电荷，电荷先中和，余下的电荷再平分，由电荷守恒定律得Q2＝＝＝－4 μC，最终y所带的电荷量为－4 μC，A正确，B、C、D错误。] 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．自然界有几种电荷？元电荷的电荷量是多少？ 提示：两种：正电荷与负电荷。　1.6×10-19 C。 2．有哪三种起电方式？起电的实质是什么？ 提示：三种起电方式：接触起电、摩擦起电、感应起电。起电的实质是电子的转移。 3．感应起电采用了怎样的研究方法？ 提示：实验法。 课时分层作业(一)　电荷　电荷守恒定律 考点一　对感应起电的理解 1．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开，图中表示验电器上感应电荷的分布情况正确的是(　　) A　　　 B　　　　C　　　　D B　[使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器发生静电感应，若金属球带正电，验电器上的小球带负电，下端金属箔带等量的正电，金属箔张开，A、C错误；若金属球带负电，验电器上的小球带正电，下端金属箔带等量的负电，金属箔张开，B正确，D错误。] 2．(多选)如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端分别贴有一对金箔，当枕形导体的A端靠近一带电导体C时(　　) A．A端金箔张开，B端金箔闭合 B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合 C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开 D．选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷 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A端出现了负电，在B端出现了正电，这样的带电并不是导体中有新的电荷，只是电荷的重新分布，金箔上带电相斥而张开，选项A错误；用手摸枕形导体后，B端不是最远端了，人是导体，人的脚部甚至是地球为最远端，这样B端不再有电荷，金箔闭合，选项B正确；用手触摸导体时，只有A端带负电，将手和C移走后，不再有静电感应，A端所带负电便分布在枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金箔均张开，选项C正确；由以上分析看出，选项D正确。] 考点二　电荷守恒定律 3．(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实数 B．物体所带的电荷量只能是某些值 C．物体带正电荷1.6×10-9 C，这是因为失去了1.0×1010个电子 D．物体所带电荷量的最小值为1.6×10-19 C BCD　[元电荷为1.6×10-19 C，任何带电体电荷量均是元电荷的整数倍，故A错，B、C、D对。] 4．关于元电荷的理解，下列说法不正确的是(　　) A．元电荷就是一个电子 B．元电荷就是一个质子所带的电荷量 C．元电荷的值是1.6×10-19 C D．物体所带电荷量只能是元电荷的整数倍 A　[元电荷是自然界中电荷的最小单元，其值是1.6×10-19C，所以元电荷不是电子，元电荷是一个质子所带的电荷量，并且自然界任何物体所带电荷量只能是元电荷的整数倍，故A错误，B、C、D正确。本题选不正确的，故选A。] 5．如图所示，挂在绝缘细线下的轻质带电小球，由于电荷的相互作用而靠近或远离，所以(　　) A．甲图中两球一定带异种电荷 B．乙图中两球一定带同种电荷 C．甲图中两球一定都带电 D．乙图中两球至少有一个带电 B　[题图甲中两小球相互吸引，可能是两小球带异种电荷，也可能是一个小球带电，一个不带电，故A、C错误；根据同种电荷相互排斥可知，题图乙中两小球都带电，且带同种电荷，故B正确，D错误。故选B。] 6．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。现先把球A与球B接触后分开，再让球B与球C接触后分开，最后球B再次与球A接触后分开，问球B的电荷量(　　) A． B． C． D． A　[先把球A与球B接触后分开，则A、B的电荷量变为qA＝qB＝，再让球B与球C接触后分开，则B、C的电荷量变为q′B＝qC＝，最后球B再次与球A接触后分开，则球B的电荷量为q″B＝＝＝，故选A。] 7．如图所示，导体A带正电，当带负电的导体B靠近A时，A带的(　　) A．正电荷增加 B．负电荷增加 C．正、负电荷均增加 D．电荷量不变 D　[当带负电的导体B靠近导体A时，两导体之间无接触，由电荷守恒定律可知，A带的电荷量不变，只是电荷重新在导体表面上发生了分布(电荷重新分布是由电荷之间相互作用力产生的)。] 8．(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示。对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是(　　) A．摩擦使笔套带电 B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部分感应出异号电荷 C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力 D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和 ABC　[笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部分感应出异号电荷，选项B正确；圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力，选项C正确；笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷没有被中和，还带电，选项D错误。] 9．现代理论认为，反质子的质量与质子的质量相同，约为电子质量的1 836倍，若me＝0.91×10-30 kg，e＝1.6×10-19 C，求反质子的比荷。 [解析]　反质子的比荷 ＝＝≈9.58×107 C/kg。 [答案]　9.58×107 C/kg 10．(多选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验的结果如图所示，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，一定同时带上种类及数量都不同的电荷 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，该物体的带电种类可能不同 CD　[两物体摩擦时，得失电子取决于原子核对电子的束缚能力的大小，选项A错误；摩擦起电的实质是电子的转移，所以两物体带电的种类一定不同，数量相等，选项B错误，C正确；由题中例子可看出同一物体与不同种类物体摩擦，带电种类可能不同，选项D正确。] 11．(多选)如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，则(　　) A．仅有两个小球带同种电荷 B．仅有三个小球带同种电荷 C．c、d小球带同种电荷 D．c、d小球带异种电荷 BD　[由d吸a，d吸b可知a与b带同种电荷，且与d带异种电荷；由c斥a，c斥b可知c、a、b带同种电荷，c与d带异种电荷，所以A、C错，B、D对。] 12．多少个电子的电荷量等于－3.2×10-5 C？干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走，身上聚集了－4.8×10-5 C的电荷，此人身上有多少个电子？他的质量增加了多少？(电子质量me＝9.1×10-31kg，电子电荷量e＝1.6×10-19 C) [解析]　－3.2×10-5 C电荷量含有的电子数为 n＝＝＝2×1014 个 －4.8×10-5 C的电荷含有的电子数为 n＝＝＝3×1014 个 增加的质量为 ΔM＝nme＝3×1014×9.1×10-31kg＝2.73×10-16 kg。 [答案]　2×1014 个　3×1014 个　2.73×10-16 kg 13．如图所示，通过调节控制电子枪产生的电子束，使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶，经过一段时间，金属瓶上带有－8×10-12 C的电荷量，求： (1)金属瓶上收集到多少个电子？ (2)实验的时间为多长？ [解析]　(1)金属瓶上收集的电子数目为 N＝＝＝5×107 个。 (2)实验的时间：t＝＝5 000 s。 [答案]　(1)5×107个　(2)5 000 s 13 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $