第1节 静电现象-【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（粤教版）

第一节　静电现象 【素养目标】　1.知道三种起电方式，知道什么是静电感应。2.知道元电荷的概念，掌握元电荷的数值。3.理解电荷守恒定律。4.会从微观的角度，结合电荷守恒定律分析三种起电方式。 知识点一　各种起电方式 【情境导入】　情境1：如图甲，将塑料袋剪成细长条，用手捋几下，就成了一朵塑料花。 情境2：如图乙，用手接触带电球的同学瞬间变成了“爆炸头”。 情境3：如图丙，将在头发上摩擦过的气球靠近空易拉罐，易拉罐会朝气球方向滚动。 上述三种物理现象的出现，究其原因都是由于物体带了电。物体带电主要有三种方式：接触起电、摩擦起电、感应起电，请对号入座，并分析三种情境中电荷间的相互作用。 提示：情境1属于摩擦起电，塑料条带同种电荷相互排斥，散成一朵塑料花。 情境2属于接触起电，头发带同种电荷相互排斥，变成“爆炸头”。 情境3属于感应起电，气球使易拉罐近气球端感应出异种电荷，易拉罐与气球相互吸引并靠近。 【教材梳理】 (阅读教材P2—P3完成下列填空) 1．三种起电方式 (1)摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电的过程叫作摩擦起电。 (2)接触起电：带电体与不带电物体，通过电荷传导，使原来不带电物体带上电荷。 (3)感应起电 ①静电感应：由于受附近带电体影响而引起导体中正负电荷重新分布的现象。 ②感应起电：利用静电感应使物体带电称为感应起电。 2．验电器 (1)作用：检验物体是否带电。 (2)原理：同种电荷相互排斥。 (3)应用 ①当带电的物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，因相互排斥而张开，如图甲。 ②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带异种电荷，而金属箔片上会带同种电荷(感应起电)，两个金属箔片因相互排斥而张开，如图乙。 【师生互动】　如图所示，取一对用绝缘柱支持的不带电的导体A和B，使它们彼此接触，现在把带正电荷的物体C移近导体A，发现贴在A、B下部的金属箔都张开。 学生用书第2页 任务1.此时A、B各带什么电荷？ 任务2.A和B分开后移去C，A、B上的金属箔张开还是闭合？ 任务3.先移去C，再把A和B分开，A、B上的金属箔张开还是闭合？ 提示：任务1.A带负电荷，B带正电荷。 任务2.若A、B分开后移去C，A带负电荷，B带正电荷，故A、B上的金属箔仍保持张开。 任务3.先移去C，再把A、B分开，则A、B上的负、正电荷中和，A、B将不带电，故A、B上的金属箔将闭合。 三种起电方式的理解 (多选)下列说法中正确的是(　　) A．静电感应没有创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分 B．摩擦起电和感应起电都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分 C．摩擦起电时，一个呈电中性的物体失去一些电子而带正电，另一个呈电中性的物体得到这些电子而带负电 D．一个带电导体接触一个不带电的导体，两个物体可能带上异种电荷 答案：ABC 解析：静电感应没有创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分，故A正确；摩擦起电和感应起电都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分，故B正确；摩擦起电时，一个呈电中性的物体失去一些电子而带正电，另一个呈电中性的物体得到这些电子而带负电，故C正确；一个带电导体接触另一个不带电的导体时，电荷发生转移，所以两个物体一定带同种电荷，故D错误。 验电器 如图所示，用起电机使金属球A带上正电，靠近验电器B上面的金属球，则(　　) A．验电器金属箔片不张开，因为球A没有和B接触 B．验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电 C．验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电 D．验电器金属箔片张开，因为验电器金属箔片都带上了正电 答案：D 解析：把一个带正电的金属球A，靠近一个原来不带电的验电器的金属球，验电器的金属球由于感应起电会带上负电，金属箔片由于感应起电会带上正电，所以验电器金属箔片张开，故A、B、C错误，D正确。 感应起电的分析 如图所示，不带电导体B在靠近带正电荷的导体A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接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将带负电 B．若用导线将Q接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将带正电 C．若用导线将Q接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将不带电 D．若用导线将P接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将带正电 答案：A 解析：导体B在靠近带正电荷的导体A时，导体B上的自由电子会向P端运动，导体B的P端因有了多余的电子而带负电，Q端因失去电子而带正电，用接地导线接导体B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，再取走导体A，导体B将带负电，故A正确，B、C、D错误。 1．感应出异种电荷 步骤 图示(以C带正电为例) ①使带电体C靠近接触的两导体A、B ②保持C不动，用绝缘工具分开A、B ③移走C，两导体A、B分别带上电性相反的电荷 2.感应出同种电荷 步骤 图示(以C带正电为例) ①使带电体C靠近接触的两导体A、B ②保持C不动，让导体A或导体B接地 ③断开接地开关，移走C，分开A、B，两导体带上电性相同的电荷 学生用书第3页 知识点二　元电荷 【情境导入】　把用丝绸摩擦过的玻璃棒及用毛皮摩擦过的硬橡胶棒分别悬挂起来，通过下列实验分析玻璃棒与橡胶棒所带电荷是否相同，电荷间有怎样的相互作用规律？ 提示：丝绸摩擦过的玻璃棒、毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带电荷不同；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 【教材梳理】 (阅读教材P3—P4完成下列填空) 1．电荷量 (1)定义：物体所带电荷数量的多少叫作电荷量，简称电量，符号是Q或q。 (2)单位：在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，简称库，符号是C。 2．两种电荷 自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷。 (1)用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫作正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷叫作负电荷。通常正电荷的电荷量用正数来表示，负电荷的电荷量用负数来表示。 (2)电子带有最少的负电荷，质子带有最少的正电荷，它们的电量的绝对值相等。电子的电量最早由密立根通过油滴实验测定。 3．元电荷 油滴实验发现，任何油滴所带的电量都等于电子或质子所带电量的整数倍，因此，人们把一个电子(或质子)所带电量的绝对值叫作元电荷，用e表示。在通常的计算中可取e＝1.60×10-19 C。 4．比荷：带电粒子的电量与其质量的比值。 【师生互动】　物体内部有不完整的电子吗，比如半个电子，物体所带电荷量可以不是电子或质子电荷量的整数倍？为什么？ 提示：物体内部不存在不完整的电子或质子，故物体所带的电荷量都等于电子或质子所带电荷量的整数倍。 (2025·珠海市实验中学高二月考)关于元电荷，下列说法中不正确的是(　　) 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一定等于元电荷的整数倍 C．元电荷的值通常取e＝1.60×10-19 C D．电荷量e的数值最早是由物理学家密立根通过实验测得的 答案：A 解析：元电荷是一个电子(或质子)所带电量的绝对值，不是指电子和质子本身，故A错误，符合题意；所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍，故B正确，不符合题意；元电荷的值通常取e＝1.60×10-19 C，故C正确，不符合题意；电荷量e的数值最早是由物理学家密立根通过油滴实验测得的，故D正确，不符合题意。 知识点三　电荷守恒定律　静电现象的解释 【情境导入】　手持有机玻璃棒，用力将两块起电板快速摩擦后分开，两板分别带上了等量异种电荷，如图所示。 (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，该过程是否创造了电荷？ (2)在一个封闭的系统中，电荷的总量会增多或减少吗？ 提示：(1)摩擦起电的过程并没有创造电荷，其本质是电荷转移的过程。 (2)电荷的总量保持不变。 学生用书第4页 【教材梳理】 (阅读教材P4—P5完成下列填空) 1．原子的结构和起电本质 (1)原子的结构：原子由原子核和绕核运动的电子组成，原子核带正电，核外电子带负电。原子核的正电荷数与核外电子的负电荷数相等，所以整个原子呈电中性。 (2)物体起电的本质：物体带电的过程实际上就是得失电子的过程，从而使物体内的正电荷数与负电荷数不再相等。物体失去电子带正电，得到电子带负电，但带电的两个物体所组成的系统的电量总和保持不变。 2．电荷守恒定律 (1)内容：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其他物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。在任何转移的过程中，电荷的总量保持不变。 (2)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。 3．三种起电方法的比较 使物体带 电的方法 本质 电荷的总量 起电的共性 本质 摩擦起电 电荷从一个物体转移到另一个物体 不变 本质都是电荷发生了转移，起电并不是创造了电荷，也没有电荷消失 接触起电 电荷从一个物体转移到另一个物体 不变 感应起电 在带电体上的电荷作用下，导体上正负电荷重新分布，使电荷从导体的一部分转移到另一部分 不变 (2025·广州市华侨中学高二期中)有三个完全相同的金属小球1、2、3，其中1带电q1＝＋5 C，2带电q2＝－3 C，3不带电。现使3球先后与1球和2球接触，则最终1、2、3球的带电情况是(　　) A．q1＝＋2.5 C，q2＝－0.5 C，q3＝－0.5 C B．q1＝＋2 C，q2＝0.25 C，q3＝－0.25 C C．q1＝＋2.5 C，q2＝－0.25 C，q3＝－0.25 C D．q1＝＋1.75 C，q2＝－1.5 C，q3＝＋1.75 C 答案：C 解析：3与1接触后，1和3所带电荷量均为q1′＝q3＝＝2.5 C，3再与2接触后，2和3所带电荷量均为q2′＝q3′＝＝－0.25 C，故选C。 完全相同的导体球接触后电量分配规律 带电情况 电荷分配特点 一个带电量为Q，一个不带电 均分，皆为 一个带电量为Q1，一个带电量为Q2 均分，皆为 一个带电量为－Q1，一个带电量为Q2 先中和后均分，皆为 针对练1．(2025·广东深圳高二上期中)下列三幅图反映了三种起电的方式，下列说法正确的是(　　) A．甲图是橡胶棒与毛皮摩擦后，把正电荷传给了毛皮，使橡胶棒带上了负电 B．乙图无论小球D带正电还是负电，与A接触时都把电荷传给C、C′，使箔片张开 C．丙图中先把靠近的带电小球C移开，再分开A、B，则A、B带上了等量异种电荷 D．三种起电方式的实质都是电子的转移 答案：D 解析：橡胶棒与毛皮摩擦后，橡胶棒带负电，是因为电子从毛皮转移到橡胶棒，A错误；若小球D带正电，电子从A与箔片转移到小球D，使箔片带正电，若小球D带负电，电子从小球D转移到A和箔片，使箔片带负电，两种情况均使箔片带同种电荷相斥，使箔片张开，B错误；小球C使A、B发生静电感应现象，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知A、B带上异种电荷，移开小球C后，静电感应消失，A、B上的电荷发生中和，则分开后A、B均不带电，C错误；三种起电方式的本质都是电子的转移，D正确。故选D。 针对练2.M、N都是不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10-10 C，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1.6×10-10 C D．M在摩擦过程中失去了1.6×10-10个电子 答案：C 解析：摩擦前M和N的内部都有电荷，且正电荷和负电荷数目相等，对外不显电性，故A错误；互相摩擦后M带1.6×10-10 C正电荷，说明失去了负电荷，则电子从M转移到了N，N带1.6×10-10 C的负电荷，故C正确，B错误；M在摩擦过程中失去电子数量n＝＝(个)＝109(个)，故D错误。故选C。 学生用书第5页 1．(2025·苏州中学月考)如果天气干燥，晚上脱毛衣时，会听到“噼啪”的响声，还会看到电火花，关于这种现象，下列说法正确的是(　　) A．是人身体上产生的电流造成的 B．是接触起电造成的 C．是摩擦起电造成的 D．是感应起电造成的 答案：C 解析：毛衣因摩擦带电，脱毛衣时发生放电，产生电火花，故选C。 2．关于元电荷的理解，下列说法正确的是(　　) A．元电荷就是电子或者质子 B．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍 C．元电荷的大小是1 C D．只有电子和质子的带电量等于元电荷 答案：B 解析：人们把一个电子(或质子)所带电量的绝对值叫作元电荷，用符号e表示，所以元电荷不是指电子或者质子，也不是只有电子和质子的带电量等于元电荷，任何带电体所带电量都是e的整数倍，在通常的计算中，取e＝1.6×10-19 C，故A、C、D错误，B正确。 3．(教科版P6T2)不带电的金属导体A与带正电的金属导体B接触之后也带正电，原因是(　　) A．B有部分正电荷转移到A上 B．A有部分正电荷转移到B上 C．A有部分电子转移到B上 D．B有部分电子转移到A上 答案：C 解析：原来金属导体A不带电，对外显电中性，当金属导体A与带正电的金属导体B接触时，带正电的金属导体B获电子的本领大于不带电的金属导体A，带正电的金属导体B获得电子，所以金属导体A失去电子带正电，故选C。 4．如图所示，某同学用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近一验电器的金属球(未接触)的过程中，验电器金属箔片的张角逐渐变小。则下列说法正确的是(　　) A．验电器原本带正电 B．此过程中，自由电子从金属箔片转移到了金属球 C．玻璃棒带电过程为感应起电 D．金属箔片张角变小是因为验电器上的电荷消失了 答案：B 解析：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，靠近金属球时，吸引金属箔片上的负电荷到金属球，由于金属箔片张角变小，可知验电器原本带负电，故A错误，B正确；玻璃棒通过与丝绸摩擦而带正电的过程为摩擦起电，故C错误；金属箔片张角变小，是由于金属箔片上的负电荷移动到金属球上，从而导致金属箔片的带电量减少，验电器上的电荷并没有消失，故D错误。故选B。 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