1. 电荷 电荷守恒定律-【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（教科版）

1．电荷　电荷守恒定律 【素养目标】　1.知道自然界中的两种电荷及其相互作用规律。2.理解摩擦起电和感应起电以及起电的本质。3.理解电荷守恒定律的内容，能利用电荷守恒定律分析解决相关问题。 4.能根据原子结构模型和电荷守恒定律分析生产、生活中的静电现象。 知识点一　摩擦起电　两种电荷 【情境导入】　刚梳过头发的塑料梳子可以吸引轻小的纸屑，在毛衣上摩擦过的气球能使细小的水流发生弯曲，为什么会出现上述现象？ 提示：塑料梳子与头发摩擦、气球与毛衣摩擦均可带电，而带电体可以吸引轻小物体。 【教材梳理】 (阅读教材P2－P4完成下列填空) 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。 2．两种电荷 (1)自然界中只存在两种电荷：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 (1)定义：电荷的多少叫作电荷量。用Q或q来表示。 (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。常用的电荷量单位还有微库(μC)和纳库(nC)。 (3)单位的换算关系：1 μC＝10－6 C，1 nC＝10－9 C。 4．元电荷 (1)定义：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。 (2)大小：e＝1.6×10－19 C。 (3)实验发现，任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。 5．摩擦起电的解释 (1)原子的组成 原子由带正电的原子核和带负电的电子构成。 (2)原子电性：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。 (3)摩擦起电的解释 两物体相互摩擦时，一个物体失去电子，另一个物体得到电子，失去电子的物体内部正电荷的总量大于负电荷的总量，因而显示出带正电。同理，得到电子的物体就显示出带负电。 学生用书↓第2页 【师生互动】　丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是否可以认为丝绸失去正电荷、玻璃棒得到正电荷？ 提示：不可以，丝绸摩擦玻璃棒的过程玻璃棒失去电子带正电，丝绸得到电子带负电。 　两种电荷的相互作用 (多选)(2025·陕西西安联考)悬挂在丝线下的两轻质小球由于发生相互作用，可能相互靠近，如图甲所示，也可能相互远离，如图乙所示，则(　　) A．图甲中两球一定带异种电荷 B．图乙中两球一定带同种电荷 C．图甲中两球至少有一个球带电 D．图乙中只有一个球带电 答案：BC 解析：题图甲中两球相互吸引，两球可能带异种电荷，也可能一个球带电，另一个球不带电，故C正确，A错误；题图乙中两球相互排斥，两球一定带同种电荷，故B正确，D错误。 1．电荷间有相互作用力，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，两电荷间的相互作用力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。 2．发生相互作用时未必都带电，要注意带电体不管是带正电荷还是带负电荷，都有吸引轻小物体的性质。 　对元电荷的理解 (多选)(2025·浙江温州高一期中)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：元电荷的大小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。 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。　　 　摩擦起电 (多选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，实验结果如图所示。由此对摩擦起电的说法正确的是(　　) 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，物体所带电荷的种类可能不同 答案：CD 解析：两物体摩擦时得失电子取决于原子核对电子的束缚力大小，A错误；由于摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电荷种类一定不同，但数量相等，B错误，C正确；同一物体与不同种类物体摩擦，物体所带电荷的种类可能不同，D正确。 1．两个原本不带电、靠摩擦起电的物体，同时带上种类不同的电荷，且电荷量相等。 2．因为摩擦起电时物体所带电荷的性质取决于两种物质的原子核束缚电子能力的大小，所以同一物体与不同种类的物体摩擦时，可能带上不同种类的电荷。如图所示，丝绸分别与玻璃棒、硬橡胶棒摩擦，所带电荷种类就不同。 学生用书↓第3页 针对练.如图是某物理老师做的“静电章鱼”实验。已知毛皮比塑料更容易失去电子，用两张相同的毛皮分别摩擦塑料丝和塑料管，然后把塑料丝往空中抛出，将塑料管放在下面，此时塑料丝散开静止在空中，形状像章鱼。下列分析正确的是(　　) A．塑料管经毛皮摩擦后得到电子带负电 B．毛皮经塑料丝摩擦后得到质子带正电 C．塑料丝与塑料管带异种电荷 D．塑料管和塑料丝所带的电荷量一定相等 答案：A 解析：因为毛皮比塑料更容易失去电子，所以用毛皮分别摩擦塑料丝和塑料管后，毛皮失去电子带正电，塑料丝和塑料管得到电子带负电，即塑料丝与塑料管带同种电荷，而原子中的质子不能自由移动，选项A正确，B、C错误；摩擦起电时，相互摩擦的两个物体所带的电荷量相等，由于塑料丝和塑料管是分别与两张相同的毛皮摩擦的，因此塑料丝和塑料管所带的电荷量不一定相等，选项D错误。 知识点二　电荷守恒定律 【情境导入】　在古代，希腊贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服，戴琥珀做的首饰。当时就有人发现，不管将琥珀首饰擦得多干净，它很快就会吸上一层灰尘。 (1)这是什么原因呢？ (2)经丝绸摩擦后的琥珀带哪种电荷？ (3)摩擦琥珀的丝绸是否带电，所带电荷的大小是否与琥珀所带电荷的大小相等？ 提示：(1)琥珀与丝绸摩擦后带电，带电物体能吸引轻小物体。(2)带正电。(3)丝绸带负电，所带电荷与琥珀所带电荷电性相反、大小相等。 【教材梳理】(阅读教材P4完成下列填空) 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另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。 2．电荷守恒定律更普遍的表述 在任何自然过程中，电荷的代数和是守恒的。 【师生互动】　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。 任务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？ 任务2.在一个封闭的系统中，电荷的总量会增多或减少吗？ 提示：任务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。任务2.电荷的总量保持不变。 　对电荷守恒定律的理解 (多选)用一绝缘柄将一带正电的玻璃棒a接触另一不带电的金属棒b，使之接触起电。以下说法正确的是(　　) A．在此接触起电过程中，玻璃棒a上的正电荷向金属棒b上转移 B．在此接触起电过程中，金属棒b上的电子向玻璃棒a上转移 C．在此接触起电过程中，它们的电荷的代数和不变 D．在此接触起电过程中，电荷并不一定遵循电荷守恒定律 答案：BC 解析：在物体发生的起电现象中，使物体带电的实质是电子发生转移，带正电的玻璃棒a与不带电的另一金属棒b接触时，b棒中的电子向a棒转移，此时b棒失去电子而带正电，a棒得到电子与原有的部分正电荷中和，故A错误，B正确；在此接触起电过程中，它们的电荷的代数和不变，遵循电荷守恒定律，C正确，D错误。 1．这个由实验总结出来的定律是自然界重要的基本规律之一，它既适用于静止电荷，也适用于运动电荷；不仅在宏观领域中成立，在微观领域中也同样成立。 2．使物体带电的实质不是创造了电荷，而是物体所带的电荷发生了转移，起电的过程就是物体间或物体内部电荷的重新分布。 3．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。 学生用书↓第4页 针对练．(2025·江苏连云港期中)a和b都是不带电的小球，它们互相摩擦后，a带＋1.6×10－10 C的电荷，下列判断中正确的是(　　) A．摩擦的过程中电子从b转移到了a B．b在摩擦后一定带－1.6×10－10 C的电荷 C．在摩擦前a的内部没有任何电荷 D．摩擦的过程中正电荷从b转移到了a 答案：B 解析：摩擦起电的本质是电子的转移，互相摩擦后a带＋1.6×10－10 C的电荷，则a上的电子转移到b上，正电荷不发生移动，故A、D错误；a原来是电中性，摩擦后带上1.6×10－10 C的正电荷，根据电荷守恒定律，可知b在摩擦后一定带1.6×10－10 C的负电荷，故B正确；根据电荷守恒定律，可知电荷既不能凭空产生，也不能凭空消亡，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一端转移到另一端，故在摩擦前a内部有电荷，故C错误。 　两个相同的金属球接触后的电荷量分配 半径相同的两个金属小球A、B相隔一定的距离，A球带的电荷量为7Q，B球带的电荷量为－Q，一与A、B两球大小相同的C球不带电，C球反复与A、B两球多次接触，最后移走C球，则A、B两球最后所带的电荷量分别为(　　) A．6Q，0 B．3Q，3Q C．2Q，2Q D．3.5Q，－0.5Q 答案：C 解析：由于C与A、B两球反复接触，A、B两球原先所带电荷量的总和最后在三个相同的小球间均分。所以，将三个小球互相接触，正、负电荷先中和后平分，则A、B两球最后所带的电荷量均为＝2Q，故C正确。 带电情况 电荷分配特点 一个带电荷量为Q，一个不带电 均分，皆为 一个带电荷量为Q1，一个带电荷量为Q2 均分，皆为 一个带电荷量为－Q1，一个带电荷量为Q2 先中和后均分，皆为 针对练．(2025·吉林长春外国语学校高二期中)有两个完全相同的带电金属小球A、B，分别带有电荷量为QA＝6.4×10－9 C、QB＝3.2×10－9 C，让两个金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少个电子？ 答案：电子由B球转移到A球　1.0×1010个 解析：在接触过程中，由于A球带的正电比B球多，B球上的电子会转移到A球上，直至两球带上等量的正电荷。接触后两小球各自的带电荷量为QA′＝QB′＝＝4.8×10－9 C，共转移的电荷量为ΔQ＝QB′－QB＝4.8×10－9 C－3.2×10－9 C＝1.6×10－9 C，转移的电子数为n＝＝＝1.0×1010 个。 知识点三　静电感应 【情境导入】　如图所示，验电器主要由金属球、金属杆、金属箔片、绝缘外壳等构成。其工作原理是当金属球、金属杆及金属箔片带电后，根据同种电荷相互排斥，两片金属箔片将在排斥力作用下张开。若一带电小球靠近一不带电的验电器，验电器的两金属箔片会张开。这说明了什么？ 提示：验电器的金属箔片带电。 【教材梳理】 (阅读教材P4－P6完成下列填空) 1．定义：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。这种现象称为静电感应。如图所示，带正电的小球靠近验电器的小金属球，由于静电感应，金属球带负电，金属箔片带正电。 2．感应起电 利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。 【师生互动】　如图所示，将带正电荷的球C移近不带电的导体A、B(A、B相互接触)。 进行以下操作步骤，如图所示： 学生用书↓第5页 任务1.如图甲：使C靠近两导体的A端，金属箔有什么变化？ 任务2.如图乙：保持C不动，用绝缘工具分开A、B，然后移去C，金属箔又有什么变化？ 任务3.如图丙：移走C，再让A和B接触，又会看到什么现象？ 提示：任务1.电荷间的作用特点：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。当带正电的球C移近A、B时，导体A、B中的自由电荷在电荷作用力的影响下运动并重新分布，导体A、B分别带负电和正电，金属箔由闭合变为张开。 任务2.在带电体C的影响下，分开导体A、B，A仍带负电，B仍带正电。移去带电体C，负电荷在A内重新分布，正电荷在B内也重新分布，所以A、B两端的金属箔仍然张开，但张角稍微变小。 任务3. A、B接触，A、B中等量异种电荷发生“中和”，A、B对外表现为“电中性”，因而A、B两端的金属箔都闭合。 　三种起电方式的比较 (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，一个电中性物体失去一些电子而带正电，另一个电中性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，一个电中性物体失去一些电子而带正电，另一个电中性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。 起电方式 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性的电荷 原因 不同物质的原子核对电子的束缚能力不同，束缚能力强的得电子，带负电；束缚能力弱的失电子，带正电 电子在电荷间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 针对练.人站在绝缘板上，手扶着起电球，头发竖起来，则头发带电的方式属于(　　) A．摩擦起电 B．接触起电 C．感应起电 D．以上方式都不属于 答案：B 解析：人站在绝缘板上，手扶着起电球，电荷通过人体传向头发，使头发带同种电荷，因为同种电荷相互排斥，因此出现头发竖起来的现象，头发带电的方式属于接触起电，所以B正确。 　感应起电 如图所示，不带电导体B在靠近带正电的导体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端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带负电 B．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电 C．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将不带电 D．若用导线将P端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电 解题导引： 答案：A 解析：当导体B靠近带正电的导体A后，由于静电感应，靠近A的P端带负电，而远离A的Q端带等量的正电，此时无论哪一端接地，导体B与大地成为一个新的导体，这时大地变成了这个新导体的远端，而P端仍然是近端，故负电荷仍然留在P端，而Q端原来感应出的正电荷被从大地流来的负电荷中和了，当断开导线再取走A后，P端的负电荷就留在导体B上，所以导体B带负电，故选A。 学生用书↓第6页 1.感应起电的操作步骤 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，则A带上与C电性相反的电荷，B带上与C电性相同的电荷 2.感应起电中接地问题的理解 感应起电中遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个更大的导体，而且该导体可视为近端，带异种电荷，地球可视为远端，带同种电荷，如图甲、乙所示。 针对练1.(2025·四川成都树德中学高二校考期中)观察物理现象是学习物理的基础。某同学利用如图所示的装置观察静电感应现象，绝缘立柱支持的导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在A、B下部的金属箔D、E是闭合的。该同学进行了如下操作： ①手握绝缘棒，把带正电的导体C移近导体A，观察金属箔的变化； ②接着手持绝缘立柱把导体A、B分开，然后移开C，观察金属箔的变化； ③再让A、B接触，观察金属箔的变化。 上述实验步骤中，能观察到金属箔张开的是(　　) A．只有步骤① B．只有步骤①② C．只有步骤②③ D．步骤①②③ 答案：B 解析：①手握绝缘棒，把带正电的导体C移近导体A，由于静电感应，导体A带负电，导体B带正电，则 能观察到金属箔张开；②接着手持绝缘立柱把导体A、B分开，导体A仍带负电，导体B仍带正电，然后移开C，则能观察到金属箔张开；③再让A、B接触，则导体A与导体B正、负电荷中和，最终均不带电，不能观察到金属箔张开。故选B。 针对练2.(2025·宁乡市教育研究中心高二期末)如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触。现使带负电的橡胶棒C靠近A(C与A不接触)，然后先将A球用导线接地一下后迅速断开，再将C移走，最后将A、B分开。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是(　　) A．A、B均不带电　 B．A、B均带正电 C．A带负电，B带正电　 D．A带正电，B带负电 答案：B 解析：最初A、B均不带电，C带负电，将C靠近A球，由于感应起电，A带正电，B带负电，然后A球用导线接地一下时，A球依然带正电荷，B球所带负电荷经导线流入大地，将C移走后，A球的正电荷分到B球上一部分，再将A、B分开后，A、B均带正电荷，故选B。 1.(2025·河南重点高中高二上阶段性测试)如图是一幅科普漫画，漫画中的英文意思是“(电子)不能被分成两半”，这幅科普漫画要向读者传达的主要物理知识应该是(　　) A．电子带负电荷 B．电子是构成原子的粒子 C．电荷既不会创生，也不会消灭 D．所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍 答案：D 解析：题干中说“(电子)不能被分成两半”，主要表达的意思是最小电荷量就是电子所带的电荷量，所有带电体的电荷量都是元电荷e的整数倍，故D正确。 2．(2025·四川攀枝花高二统考期末)不带电的金属导体M与带电的金属导体N接触之后带上了负电，原因是(　　) A．M有部分正电荷转移到N上 B．N有部分正电荷转移到M上 C．M有部分电子转移到N上 D．N有部分电子转移到M上 答案：D 解析：金属导体带电的本质是电子的转移，所以M带负电的原因是N有部分电子转移到了M上。故选D。 学生用书↓第7页 3.(人教版教材P5T3改编)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，则下列结论正确的是(　　) 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＝QA 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，且QB＝QA 答案：D 解析：静电感应使得A端带正电，B端带负电。导体原来不带电，只是在C中正电荷的作用下，导体中的自由电子向B端移动，使B端有多余的电子而带负电，A端少了电子，因而带正电。A部分失去的电子数目和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，两部分所带电荷量大小都是相等的。故D正确。 4．完全相同的两金属小球A、B带有相同大小的电荷量，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。 (1)若A、B两球带同种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？ (2)若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？ 答案：(1)2∶3　(2)2∶1 解析：(1)设A、B带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C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带电荷量大小之比为＝＝。 (2)设A带正电，B带负电，且所带电荷量大小均为Q，则C与A接触后，A、C带电荷量为qA′＝qC″＝Q C与B接触后，B、C带电荷量为 qB′＝qC＝＝－Q 故A、B带电荷量大小之比为＝＝。 学科网（北京）股份有限公司 $