1.电荷-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

1．电荷 【素养目标】　1．知道自然界中只有两种电荷及其相互作用。2．知道元电荷的概念，理解各种起电方式。3．理解电荷守恒定律的内容，能利用电荷守恒定律分析并解决相关问题。4．会运用电荷守恒定律解释生活中的静电现象。 知识点一　电荷　静电感应 【情境导入】　如图，用丝绸摩擦过的玻璃棒和用丝绸摩擦过的琥珀分别去接触碎纸屑和羽毛。能观察到什么现象？怎样解释？ 提示：用丝绸摩擦过的玻璃棒能够吸引碎纸屑，用丝绸摩擦过的琥珀能够吸引羽毛；原因是用丝绸摩擦过的玻璃棒和琥珀都带了电，带电体能吸引轻小物体。 【教材梳理】(阅读教材P2－P4，完成下列填空) 1．电荷 (1)自然界中只有两种电荷：正电荷和负电荷。 (2)电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 (3)电荷量：电荷的多少叫作电荷量，用Q或q表示，在国际单位制中的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。 (4)摩擦起电及其原因 ①摩擦起电：由于摩擦而使物体带电的方式。用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。 ②起电原因：当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上。于是，原来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。 2．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。 (2)感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。 【师生互动】　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： 任务1．两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷？ 学生用书第2页 任务2．感应起电能发生在绝缘体上吗？原因是什么？ 任务3．感应起电的导体近端所带电荷与带电体所带电荷是同种电荷还是异种电荷？ 提示：任务1．两个绝缘体发生摩擦时，其中一个物体失去电子，带上了正电荷，另一个物体得到电子，带上了负电荷。 任务2．感应起电不会发生在绝缘体上；因为绝缘体中几乎不存在能自由移动的电荷。 任务3．异种电荷。 【探究归纳】 1．三种起电方式的比较 摩擦起电 感应起电 接触起电 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 导体带上与带电体同种的电荷 原因 不同物质的原子核对电子的束缚能力不同，束缚能力强的得到电子带负电；束缚能力弱的失去电子带正电 电子在电荷间的相互作用下发生转移，近端带异种电荷，远端带同种电荷 在电荷间的相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上 实质 电荷在物体之间或物体内部的转移 说明 无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移 2．感应起电的理解 (1)当带电体靠近导体时，导体靠近带电体的一端(近端)带异种电荷，远离带电体的一端(远端)带同种电荷，如图甲所示。 (2)导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙所示。 说明：用手摸一下导体，再移开手，相当于先把导体接地，然后再与大地断开。 摩擦起电 关于摩擦起电现象，下列说法正确的是(　　) A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中创生了电子和质子 B．两种不同材料的不带电绝缘体互相摩擦后，同时带上等量同种电荷 C．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电 D．摩擦起电是摩擦导致质子从一个物体转移到另一个物体而形成的 答案：C 解析：摩擦起电现象的实质是电子在不同物体间的转移，而不是电荷的创生，故A、D错误；两种不同材料的不带电绝缘体互相摩擦后，电子发生转移，同时带上等量异种电荷，故B错误；丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电，故C正确。故选C。 感应起电 (2025·广西玉林市期中)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，下列说法正确的是(　　) A．此时A带负电，B带正电 B．此时A带的电荷量大于B带的电荷量 C．移去C，贴在A、B下部的金属箔都张开 D．把A、B分开，再移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合 答案：A 解析：带正电荷的物体C置于A附近时，由于静电感应，此时A带负电，B带正电，A正确；由于原来导体A和B不带电，根据电荷守恒定律可知，A带的电荷量等于B带的电荷量，B错误；移去C后，由于电荷间的相互作用，重新中和，导体A和B都将不带电，故贴在A、B下部的金属箔都闭合，C错误；先把A和B分开，A带负电，B带正电，移去C后两导体电荷不会中和，故贴在A、B下部的金属箔都不会闭合，D错误。故选A。 针对练．如图所示，不带电的B导体在靠近带正电荷的A导体后，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导体，则B导体将带负电 B．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A导体，则B导体将带正电 C．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A导体，则B导体将不带电 D．若用导线将P端接地，然后断开，再取走A导体，则B导体将带正电 答案：A 解析：不带电的B导体在靠近带正电荷的A导体后，B导体上的自由电子会向P端运动，B导体的P端带负电，Q端带正电，用接地导线接B导体的任何部位，大地的负电荷都会中和B导体Q端的正电荷，因此断开导线，再取走A导体，B导体将带负电。故选A。 学生用书第3页 知识点二　电荷守恒定律　元电荷 【情境导入】　(1)在摩擦起电过程中，一个物体带上了正电荷，另一个物体带上了负电荷，该过程是否创生了电荷？在一个封闭的系统中，电荷的总量会增加或减少吗？ (2)物体所带的电荷量可以是任意的吗？物体所带的电荷量可以是4×10-19 C吗？ (3)电子和质子就是元电荷吗？ 提示：(1)摩擦起电的过程并没有创生电荷；一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变。 (2)物体所带的电荷量不是任意的，它只能是元电荷的整数倍；由于4×10-19 C不是1.60×10-19 C的整数倍，所以物体所带的电荷量不能是4×10-19 C。 (3)元电荷是最小的电荷量，是一个数值，不是实物粒子；电子和质子是实物粒子，不是元电荷，电子和质子所带电荷量都等于元电荷。 【教材梳理】(阅读教材P4－P5，完成下列填空) 1．电荷守恒定律 (1)内容：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)更普遍的表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 2．元电荷 (1)元电荷：最小的电荷量。通常取元电荷e＝]C，最早由美国物理学家密立根测得，所有带电体的电荷量都是e的整数倍。 (2)比荷：带电体的电荷量与其质量的比值。 【师生互动】　任务1．两个导体带有等量的异种电荷，当两导体相互接触时发生电荷的中和，即对外不显电性，此过程是不是说明电荷消失了？ 任务2．对“电荷的总量保持不变”中“电荷的总量”是怎么理解的？ 提示：任务1．电荷的中和并不是指电荷消失，而是指带等量异种电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体达到电中性的过程。 任务2．“电荷的总量”是指电荷的代数和。 【探究归纳】 1．物体带电的实质 使物体带电不是创生了电荷，使物体不带电也不是消灭了电荷。物体带电的实质是自由电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配。摩擦起电、感应起电和接触起电，均符合电荷守恒定律。 2．“电中性”与“电荷的中和”的理解 “电中性”是指物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性；“电荷的中和”是指两个带有等量异种电荷的带电体相接触后达到电中性的过程，并不是电荷消失，此过程仍然遵循电荷守恒定律。 3．元电荷 (1)最小的电荷量叫作元电荷，元电荷不是实物粒子，无正、负之分。 (2)虽然质子、电子所带的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子就是元电荷。 对元电荷的认识 (多选)关于元电荷，下列说法中正确的是(　　) A．元电荷实质上是指电子和质子本身 B．所有带电体的电荷量不一定等于元电荷的整数倍 C．元电荷的数值通常取e＝1.60×10-19 C D．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根用油滴实验测得的 答案：CD 解析：元电荷等于一个电子或质子所带的电荷量，但元电荷不是指电子和质子本身，A错误；所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍，B错误；元电荷的数值通常取e＝1.60×10-19 C，C正确；元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根用油滴实验测得的，D正确。故选CD。 电荷守恒定律的应用 完全相同的两金属小球A、B带有大小相同的电荷量，相隔一定的距离，让第三个完全相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开。 学生用书第4页 (1)若A、B两球带同种电荷，求接触后两球所带电荷量之比； (2)若A、B两球带异种电荷，求接触后两球所带电荷量的绝对值之比。 答案：(1)2∶3　(2)2∶1 解析：(1)设A、B所带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C所带电荷量为qA′＝qC′＝q C与B接触后，B、C所带电荷量为qB′＝qC″＝q 故A、B所带电荷量的大小之比为 qA′∶qB′＝q∶q＝2∶3。 (2)设A带正电荷，所带电荷量为Q，B带负电荷，所带电荷量为－Q，则C与A接触后，A、C所带电荷量为QA′＝QC′＝Q C与B接触后，B、C所带电荷量为 QB′＝QC″＝Q 故A、B所带电荷量的绝对值之比为 |QA′|∶|QB′|＝Q＝2∶1。 接触起电中电荷的分配规律 两个完全相同的金属球相互接触，电荷量将平均分配。 (1)带同种电荷(Q1和Q2)接触后平分原来所带的总电荷量，即Q1′＝Q2′＝ 。 (2)带异种电荷(Q1和－Q2)接触后先中和再平分，即Q1′＝Q2′＝ 。　　 针对练．如图所示，A、B是两个完全相同的带绝缘棒的金属小球，A球所带电荷量为－1.6×10-9 C，B球不带电，元电荷e＝1.6×10-19 C。现将A、B接触后再分开，则(　　) A．A、B接触前，B球上没有电子 B．A、B接触前，A球上有1×1010个电子 C．A、B接触时，A球失去1×1010个电子 D．A、B接触时，B球得到5×109个电子 答案：D 解析：B球不带电，表明B球呈现电中性，但是B球上仍然有电子，故A错误；A、B接触前，A球所带电荷量为－1.6×10-9 C，表明A上的净剩电荷量为－1.6×10-9 C，其对应的电子的数目为个＝1×1010个，该电子数目是净剩电荷量对应的电子数，A球上实际的电子数还包含净剩电荷之外的与正电荷量大小相等的电子，即A球上的电子数大于1×1010个，故B错误；由于A、B完全相同，根据接触起电中电荷的分配规律，A、B接触后，A失去的电荷量为－8×10-10 C，则A 球失去的电子数目为个＝5×109个，故C错误；根据C项分析可知，A、B接触后，B球得到的电子数目为5×109，故D正确。故选D。 知识点三　验电器的原理和使用 验电器的两种应用方式及原理 1．带电体接触验电器：当带电体与验电器上面的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷(接触起电)，因相互排斥而张开，如图甲所示。 2．带电体靠近验电器：当带电体靠近验电器的金属球时，带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷，而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，两个金属箔片因排斥而张开，如图乙所示。 (2025·四川自贡期中)如图所示，小杜同学用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，看到验电器的金属箔张开，在这个过程中(　　) A．玻璃棒和验电器都带负电荷 B．玻璃棒带正电荷，验电器带负电荷 C．用丝绸摩擦过的玻璃棒产生了电荷 D．金属箔张开是因为同种电荷相互排斥 答案：D 解析：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，玻璃棒和验电器接触后，二者都带正电，故A、B错误；摩擦起电的实质是电荷的转移，并不能创造电荷，故C错误；金属箔张开是因为同种电荷相互排斥，故D正确。故选D。 针对练1．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开。下列各图中表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是(　　) 答案：B 解析：由静电感应特点可知，近端(金属球)感应出异种电荷，远端(金属箔片)感应出同种电荷。故选B。 学生用书第5页 针对练2．验电器原来带正电，用一根带大量负电荷的金属棒接触验电器的金属球，验电器的金属箔片的张角将 (　　) A．先变小后变大 B．变大 C．变小 D．先变大后变小 答案：A 解析：验电器原来带正电，如果用一根带大量负电荷的金属棒接触验电器的金属球，金属棒上的部分负电荷先中和验电器上的正电荷，验电器的金属箔片 张角变小，但是还剩余一部分负电荷又会转移到验电器上，此时金属箔片带负电，使得验电器的金属箔片的张角再次变大。故选A。 学科网（北京）股份有限公司 $