第1节 静电的产生及其微观解释-【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（鲁科版）

第1节　静电的产生及其微观解释 【核心素养目标】 物理观念 知道两种电荷、电荷量的概念及其单位，知道三种起电方式及电荷守恒定律。 科学思维 能用原子结构模型和电荷守恒定律分析静电现象并解决简单的问题。 科学探究 探究感应起电的实验，会分析静电感应现象。 科学态度与责任 通过对三种起电方式的学习，养成观察、比较、归纳、分析的良好科学习惯。 一、静电的产生 1．电荷及相互作用 (1)两种电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷规定为正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷规定为负电荷。 (2)相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 2．电荷量：电荷的多少称为电荷量。在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，简称库，符号为C。 3．常见三种起电方式 (1)摩擦起电：通过摩擦的方式使物体带电。 (2)接触起电：通过与带电体接触的方式使物体带电。 (3)感应起电：通过静电感应的方式使物体带电。 4．静电感应：受附近带电体影响而使导体上的电荷重新分布的现象。 二、产生静电的微观解释 1．原子结构：物质由分子、原子等微粒组成。原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。原子核由呈电中性的中子和带正电的质子组成。原子的电子数与质子数相等，呈电中性。 2．电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体。在转移的过程中，电荷的总量不变。 3．对两种带电现象的解释 (1)摩擦起电 当两个由不同物质组成的物体互相摩擦时，由于不同物质原子核对电子的束缚能力不同，部分电子挣脱了原子核的束缚，从一个物体转移到另一个物体上。根据电荷守恒定律，从整体上看，一个物体失去电子带正电，另一个物体就得到了电子带负电。如玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒失去了电子带正电，丝绸获得了电子而带等量负电。 学生用书第2页 (2)感应起电 当带电体靠近导体时，导体内的自由电子会受到带电体上电荷的作用，向靠近或远离带电体的方向移动。 1．判断正误 (1)电荷间的相互作用规律是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。(　　) (2)一导体靠近带正电的物体，其靠近端带负电。(　　) (3)带电体靠近导体，导体感应起电，拿走带电体，导体仍然带电。(　　) (4)原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分别带上了异种电荷，说明通过摩擦可以创造电荷。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　 2．链接实景 把彩色塑料袋剪成细长条，用手捋几下，就成了一束塑料花，其中包含着怎样的物理知识？ 提示：摩擦起电和同种电荷相互排斥。 知识点一　三种起电方式的理解 如图所示是感应起电机，结合图片，思考并回答问题： (1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷？ (2)感应起电能发生在绝缘体上吗？原因是什么？ 提示：(1)两个绝缘体摩擦时，其中一个物体失去电子，另一个物体得到电子，分别带上了正、负电荷。 (2)感应起电不会发生在绝缘体上，因为绝缘体中的电子几乎都被束缚在原子范围内，不能自由移动。 1．三种起电方式的比较 摩擦起电 感应起电 接触起电 现象 两绝缘体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷 导体带上与带电体相同的电荷 原因 不同物质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 导体中的电子在电荷间相互作用下发生转移，使靠近带电体一端所带的电荷电性与带电体相反；远离带电体一端与带电体所带电荷电性相同 在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上 2．三种起电方式的本质 三种起电方式都不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到了另一个物体，或者从物体的一部分转移到了另一部分，它们的本质都是电荷的转移，电荷总量保持不变。 学生用书第3页 (多选)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产生电子和质子 B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷 C．摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的 D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电 答案：BD 解析：摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同而发生电子得失。若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带上了正电；若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带上了负电。使物体带电并不是创造出电荷，B、D正确。 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、B分开，再将C移走。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是(　　 ) A．A带正电，B带负电 B．A带负电，B带正电 C．A、B均不带电 D．A、B均带负电 思路点拨：解此题关注以下两点信息： (1)“带负电的橡胶棒C靠近A”发生的应是感应起电现象。 (2)“先将A、B分开，再移走C”，A、B将带等量异种电荷。 答案：A 解析：带负电的橡胶棒C靠近A，金属球A和B由于感应起电带上异种电荷，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以此时A带正电，B带负电，先将金属球A和B分开，再移走C，则A和B的电荷不能中和，最终A带正电，B带负电，选项A正确。 感应起电的判断方法 1．当带电体靠近导体时，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，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。 　　 针对练1．使物体带电的方式有三种：摩擦起电、接触起电和感应起电。下列关于使物体带电的方式的论述中，正确的是(　　 ) A．用毛皮摩擦橡胶棒时，毛皮和橡胶棒都带上了负电荷 B．用丝绸摩擦玻璃棒时，丝绸上的电子因摩擦而转移到了玻璃棒上 C．摩擦起电和感应起电都是两个或几个物体接触时发生的 D．接触起电和感应起电都是电荷的转移而非电荷的创造 答案：D 解析：用毛皮摩擦橡胶棒时，毛皮上的电子因摩擦而转移到了橡胶棒上，可见毛皮失去电子带上了正电荷，橡胶棒得到电子带上了负电荷，A错误；用丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒上的电子因摩擦而转移到了丝绸上，B错误；摩擦起电和接触起电都是两个或几个物体接触时发生的，C错误；电荷不是凭空产生的，接触起电和感应起电都是电荷的转移而非电荷的创造，D正确。 针对练2．如图所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触，使验电器的金属箔片张开，关于这一现象，下列说法正确的是(　　 ) A．两片金属箔片上带异种电荷 B．两片金属箔片上均带负电荷 C．金属箔片上有电子转移到玻璃棒上 D．将玻璃棒移走，则金属箔片立即合在一起 答案：C 解析：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，若将其接触验电器的金属球，此时两个箔片上均带正电荷；在此过程中，一部分电子会从验电器向玻璃棒转移；移走玻璃棒后，箔片仍带电，不会立即合在一起，选项C正确。 学生用书第4页 知识点二　电荷守恒的理解与应用 如图所示为带有等量异种电荷的相同的金属球A和B。两金属球接触时，电荷发生了怎样的变化？是电荷消失了吗？ 提示：金属球B中的电子移向金属球A，中和了金属球A上的正电荷。电荷中和时，电荷并没有消失，只是正、负电荷数值相等，对外不显电性。 1．“中性”“中和”的区别 (1)电中性的物体是有电荷存在的，只是正、负电荷的代数和为零，对外不显电性。 (2)电荷的中和是指等量正、负电荷完全抵消的过程，但正、负电荷本身依然存在，并没有消失。 2．三种带电的微观解释 均为电荷在物体之间或物体内部的转移，电荷的总量不变。 3．完全相同的金属球接触时电荷量的分配情况 (1)用带电荷量是Q的金属球与不带电的金属球接触后，两小球均带的电荷量，电性与原带电金属球电性相同。 (2)若两金属球带同种电荷Q1、Q2，则每个金属球所带的电荷量均为总电荷量的一半，即Q1′＝Q2′＝，电性与两金属球原来所带电荷的电性相同。 (3)若两金属球带异种电荷Q1、－Q2，接触后先中和等量的异种电荷，剩余的电荷量平均分配即Q1″＝Q2″＝，电性与接触前带电荷量大的金属球的电性相同。 有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA＝6.4×10-9 C，QB＝－3.2×10-9 C，让两绝缘金属小球接触。在接触后，A、B带电荷量各是多少？此过程中电子发生了怎样的转移，转移了多少电荷量？ 思路点拨：解此题注意以下两点： (1)A、B两小球带异种电荷，接触后要先中和后平分。 (2)电子在转移过程中电荷总量保持不变。 答案：均为1.6×10-9 C　电子由B球转移到了A球，转移了4.8×10-9 C电荷量 解析：接触后两小球带电荷量QA′＝QB′＝ C＝1.6×10-9 C。 在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带QB′的正电荷。 共转移的电子电荷量为：ΔQ＝QB－QB′＝(－3.2×10-9－1.6×10-9) C＝－4.8×10-9 C。 针对练．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，今让一个与A、B小球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″＝。 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＝。 学生用书第5页 知识点三　验电器的原理及使用 1．验电器的结构及工作原理 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。 2．带电体接近验电器 带电体接近验电器时发生静电感应现象。 (1)用带正电的物体接近验电器的金属球，若验电器原来不带电，由于静电感应，金属球感应出负电荷，而金属箔片则由于带正电而张开一定角度。 (2)用带正电的物体接近验电器的金属球，若验电器原来带正电，由于静电感应，金属球的正电荷减少，金属箔片上的正电荷增加，张角增大。 (3)用带正电的物体接近验电器的金属球，若验电器原来带负电，由于静电感应，异种电荷相吸，金属球的负电荷增加，金属箔片上的负电荷减少，张角减小；也可能金属箔片上的负电荷先减少到零，然后金属箔片带正电且电荷量增加，此时张角先减小后增大。 3．带电体接触验电器 带电体接触验电器时发生电子转移。 (1)若验电器原来不带电，接触后验电器带上与带电体电性相同的电荷，金属箔片由于带同种电荷，相互排斥而张开一定角度。 (2)用带正电的物体接触验电器的金属球，若验电器原来带正电，则验电器带的电荷量可能减少，也可能增加，因此其张角可能减小，也可能增大。 (3)用带正电的物体接触验电器的金属球，若验电器原来带负电，则验电器上的电荷量可能减少，也可能减少为零后验电器带正电且电荷量增加，因此其张角可能减小，也可能先减小后增大。 如图所示，第一次用带正电的金属球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；第二次用带正电的金属球A与验电器的金属球B接触一下，同样金属箔片C张开一定角度。第一次金属球B带________电荷，金属箔片C带________电荷；第二次金属球B和金属箔片C都带________电荷。(均选填“正”或“负”) 答案：负　正　正 解析：第一次属于感应起电，金属球A带正电，自由电子由于受到引力作用，转移到金属球B，使B带负电，金属箔片C因失去电子带正电；第二次属于接触起电，自由电子由B、C转移到A，则第二次金属球B和金属箔片C都带正电。 如图所示，用起电机使金属球A带正电，靠近验电器B，则(　　) A．验电器金属箔不张开，因为球A没有和B接触 B．验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电 C．验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电 D．验电器金属箔张开，因为验电器下部箔片带上了正电 答案：D 解析：金属球A带正电，靠近验电器B时，根据同种电荷相斥、异种电荷相吸的原理，验电器金属箔中的电子就会被金属球A中正电荷吸引到验电器的上端小球上，所以下端的验电器箔片就会带上正电。因为同种电荷相互排斥，故箔片张开，D正确。 学生用书第6页 1．如图所示，在用丝绸摩擦玻璃棒起电的过程中(　　 ) A．通过摩擦创造了电荷 B．丝绸得到电子带负电 C．玻璃棒得到电子带正电 D．玻璃棒带正电，丝绸不带电 答案：B 解析：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，其原因是玻璃棒的原子核束缚电子的能力较弱，使一部分电子从玻璃棒上转移到丝绸上，丝绸得到电子带负电，玻璃棒因失去电子而带正电。选项B正确。 2．如图，人站在绝缘板上，手扶着起电机，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：通过接触的方式使人与起电机带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以人的头发才会竖起来，B正确。 3．(多选)一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上电荷几乎不存在了，这说明(　　 ) A．小球上原有的负电荷逐渐消失了 B．在此现象中，电荷不守恒 C．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 D．该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律 答案：CD 解析：绝缘小球上电荷量减少是由于电子通过空气导电转移到外界，只是小球上的电荷量减少，但是这些电子并没有消失，故A、B错误，C正确；就小球和整个外界组成的系统而言，其电荷的总量仍保持不变，故D正确。 4．如图所示，用起电机使金属球A带正电，靠近验电器B，则(　　 ) A．验电器的金属箔片不张开，因为球A没有和B接触 B．验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电 C．验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电 D．验电器的金属箔片张开，因为验电器下部的两金属箔片都带上了正电 答案：D 解析：带正电的A球靠近验电器B，据电荷“同性相斥、异性相吸”的特点可知，验电器金属杆下端金属箔片中的电子会被A球上的正电荷吸引到验电器上端，则金属杆下端的金属箔片就会因带正电荷而相斥，使箔片张开，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $