9.1 电荷 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件围绕电荷的种类、相互作用、起电方式、守恒定律及元电荷展开，通过冬日脱毛衣、梳头发等生活静电现象导入，结合王充“顿牟掇芥”、吉尔伯特命名“electricity”的历史案例，搭建从生活到科学概念的学习支架，衔接原子结构与电荷微观本质。 其亮点在于结合摩擦起电实例、接触起电验电器实验、感应起电静电感应现象等实验演示，及三种起电方式比较表格，通过科学探究建立物理观念，用科学思维中的模型建构和科学推理深化理解。例题与随堂练习巩固知识，学生能联系生活实际，教师可高效开展概念教学与能力培养。

电荷 人教版高中物理必修第三册 · 第9章第1节 1.7.2013 同学们好，欢迎来到今天的物理课堂。在开始今天的课程之前，我想问问大家，冬天脱毛衣时，有没有听到过“噼啪”的声响？或者在触摸门把手时，突然感到一阵轻微的刺痛？这些看似平常的现象背后，都隐藏着一个共同的科学秘密。今天，就让我们一起走进微观世界，揭开这个秘密——电荷的神秘面纱。 ‹#› 引入：身边的静电世界 场景一：冬日的“烦恼” 脱毛衣时听到“噼啪”声，黑暗中还能看到蓝色火花；触碰金属门把手时会感到轻微刺痛。这些都是生活中最常见的静电放电现象。 场景二：“失控”的头发 用塑料梳子梳干燥的头发，发丝会变得蓬松杂乱，甚至能吸附桌上的碎纸屑。这种“吸引力”正是静电在发挥作用。 这些看似神秘的现象，背后都指向同一个核心科学概念——“电荷”，它是构成一切电现象的基石。 1.7.2013 让我们先从身边最熟悉的现象开始。冬天脱毛衣时听到的噼啪声，或者用塑料梳子梳完头后，头发变得乱糟糟的，这些都是静电在“作祟”。就像大家看到的这两张图，无论是衣物间的火花，还是梳子吸引纸屑，都证明了一种看不见但真实存在的力——静电力。这些现象的主角，就是我们今天要学习的“电荷”。 ‹#› 公元1世纪，我国学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥”一语。你知道是什么意思吗？ 此语意为摩擦过的琥珀能吸引像草芥一类的轻小物体。 16世纪，英国科学家吉尔伯特在研究这类现象时首先根据希腊文的琥珀创造了英语中的“electricity”（电）这个词，用来表示琥珀经过摩擦以后具有的性质，并且认为摩擦过的琥珀带有电荷。 概念：两种电荷及其相互作用 正电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒，所带的电荷被规定为正电荷。 丝绸的原子核束缚电子的能力比玻璃棒强，摩擦时玻璃棒失去电子，从而带正电。 负电荷 用毛皮摩擦过的橡胶棒，所带的电荷被规定为负电荷。 橡胶棒的原子核束缚电子的能力比毛皮强，摩擦时橡胶棒得到电子，从而带负电。 核心概念：两种电荷及其相互作用 同种电荷：相互排斥 两个带同种电荷的物体靠近时，会产生相互排斥的力，如两根带正电的玻璃棒会互相推开。 异种电荷：相互吸引 带正电荷的物体与带负电荷的物体靠近时，会产生相互吸引的力，如带正电的玻璃棒吸引带负电的橡胶棒。 + + - - + - 原子 （中性） 原子核 （正电） 核外电子 （负电） 质子（正电） 中子（不带电） 质子 中子 核外电子 原子核 每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外界表现为电中性。 结论：摩擦起电、接触起电等起电现象的本质，并不是创造了电荷，而是电荷（主要是自由移动的电子）从一个物体转移到了另一个物体。 原子结构与电荷的微观本质 三种起电方式： 摩擦起电 通过两个不同物体相互摩擦，使一个物体失去电子带正电，另一个物体得到电子带负电，是日常生活中最常见的起电方式。 接触起电 带电体与不带电的导体相互接触时，电荷会从带电体转移到导体上，使导体带上与带电体同种性质的电荷，实现电荷的重新分配。 感应起电 利用静电感应原理，使导体中的自由电荷在电场力作用下重新分布，从而在导体两端出现等量异种电荷，而无需直接接触带电体。 1.7.2013 既然起电的本质是电荷的转移，那么具体有哪些方式可以实现这种转移呢？接下来，我们将进入本节课的重点内容，学习三种让物体带上电的方式：摩擦起电、接触起电和感应起电。 ‹#› – – – – – – – – – – – – + – – – – – – – – – + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + – – – – – – – – – – – + – – – – – – – – – 摩擦起电演示图： 三种起电方式：摩擦起电 原理：不同物质的原子核束缚电子的能力不同。摩擦时，束缚能力弱的物质会失去电子，带正电；束缚能力强的物质会得到电子，带负电。本质上是电荷从一个物体转移到另一个物体，使正负电荷分开。 玻璃棒 + 丝绸 玻璃棒对电子的束缚能力较弱，摩擦后失去电子，因此带正电；丝绸得到电子，因此带负电。 橡胶棒 + 毛皮 毛皮对电子的束缚能力较弱，摩擦后失去电子，因此带正电；橡胶棒得到电子，因此带负电。 规律：相互摩擦的两个不同物体，必然带上等量的异种电荷，即一个带正电，另一个带负电，且电荷总量保持不变。 1.7.2013 第一种方式是摩擦起电。这是我们最熟悉的方式。为什么摩擦能起电呢？因为不同物质的原子核，对电子的束缚能力不一样。比如玻璃棒和丝绸摩擦，玻璃棒的原子核“抓不住”电子，电子就跑到丝绸那边去了。结果就是玻璃棒因失去电子带正电，丝绸因得到电子带负电。记住一个规律：相互摩擦的两个物体，一定是带上等量的异种电荷。 ‹#› 三种起电方式：接触起电 实验演示：带电的橡胶棒接触验电器金属球，箔片因带同种电荷相互排斥而张开，直观展示了接触起电的过程。 定义 指一个带电体与一个不带电体通过直接接触，将电荷转移并使不带电体带上相同性质电荷的方式。 本质 其实质是电荷的重新分配。当带电体与不带电导体接触时，导体内的自由电子在静电力作用下发生定向移动，直到接触面的电势相等，系统达到静电平衡状态。 1.7.2013 第二种方式是接触起电。顾名思义，就是让一个带电的物体和一个不带电的物体接触。比如这张图，带电的橡胶棒接触验电器的金属球，验电器的箔片就张开了，说明它也带上了电。这个过程的本质是电荷的重新分配。如果两个完全相同的金属球接触，电荷会平分。如果是异种电荷接触，它们会先中和一部分，剩下的电荷再平分。 ‹#› +2q 接触分开后 +1q +1q 平分 +1q 接触分开后 -1q -1q 先中和后平分 -3q 不带电的物体与带电的物体接触，能使不带电的物体带上同种电荷。两个完全相同的金属小球接触后，会使电荷量相等。 【例1】绝缘细线上端固定,下端挂一个轻质金属小球a；在a旁有一绝缘金属球b,开始时a、b都不带电,如图所示，现使b带电，则( ) 　A.b将吸引a，吸住后不放开 　B.b先吸引a，接触后又把a排斥开 　C.a、b之间不发生相互作用 　D.b立即把a排斥开 B a b 实验器材 一对用绝缘柱支持的导体 A 和 B，且分别在A、B下部贴有两片金属箔、绝缘棒、带电体 C。 静电感应 A B C （1）演示实验：观察静电感应现象 三种起电方式：感应起电 （2）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。这种现象叫作静电感应。 （3）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。 【例2】如图所示，把带正电金属球A，靠近不带电的验电器B，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 D 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带上了正电 三种带电方式： 摩擦起电 感应起电 接触起电 本质：都是电荷的转移 三种起电方式：感应起电 三种起电方式的比较 起电方式 摩擦起电 感应起电 接触起电 产生 条件 一般是两不同绝缘体摩擦时 导体靠近带电体时 导体与带电导体接触时 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，且电性与原带电体“近异远同” 导体上带上与带电体相同电性的电荷 原因 原子核对电子束缚力弱的物体失去电子，强的得到电子 导体中的自由电子在电荷间力的作用下，从物体的一端转移到另一端 在电荷间力的作用下，自由电子从一物体转移到另一物体 实质 均为电子在物体之间或物体内部的转移 电荷守恒定律 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。 成立的关键：孤立系统 定律的前提是研究对象为“孤立系统”，即系统与外界没有电荷交换。 起电现象的本质溯源 无论是摩擦起电，还是感应起电，本质上都没有创造或消灭电荷，只是电荷的重新分布。 1.7.2013 学习了三种起电方式，我们发现它们有一个共同点：电荷只是在不同物体或物体的不同部分之间“搬家”，并没有凭空产生或消失。这就引出了自然界的一条基本定律——电荷守恒定律。它告诉我们，电荷的总量是守恒的。无论是摩擦、接触还是感应，都只是电荷的转移过程，总量保持不变。 ‹#› 元电荷——迄今为止，自然界中最小电荷量 电荷的多少叫电荷量，国际单位制度中，电荷量的单位是库伦，简称库，用C表示。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。 思考：你知道带电物体最少要带多少库伦的电荷量吗？ 元电荷——电荷量的最小单位 任何带电物体所带电荷量是最小电荷量的整数倍。我们称这个最小电荷量为元电荷，用e表示。 密立根 Millikan （1868－1953） 密立根利用油滴实验测量出电子的电荷量，获得1932年的诺贝尔物理学奖。在计算中，我们可以取 电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫做电子的比荷。 元电荷——电荷量的最小单位 不是粒子本身 元电荷是电荷量的最小单位，而非指电子或质子这类微观粒子实体。 基本电荷当量 一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，在数值上就等于1个元电荷。 电荷量子化 任何带电体的电荷量 Q = n·e，说明电荷只能取分立、不连续的数值。 【例3】下列说法正确的是（　　） A．元电荷实质上是指电子和质子本身 B．摩擦起电说明电荷是可以创造出来的 C．元电荷的值通常取e＝1.6×10-19C D．电荷量e的数值最早是由库仑通过实验测得的 C 课堂小结 一、电荷 1.自然界中有两种电荷 2.电荷及其相互作用 3.使物体带电的方法： 摩擦起电 接触起电 感应起电 二、电荷守恒定律 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，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。 三、几个基本概念 电荷量 元电荷 比荷 1.根据电荷守恒定律，使两个相同的金属球A、B分别带+5q和-q的电荷，把它们接触后分开，则A带电量为（ ） A．-4q B．+2q C．+4q D．-2q B 随堂练习： 2.如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带负电的小球，下列说法正确的是( ) 　　A.把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开 　　B.把C移近导体A，先把A、B分开，然后移走C，A、B上的金属箔片仍张开 　　C.先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开 　　D.先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片已闭合 AB － A B 感谢观看 THANKS FOR WATCHING 1.7.2013 今天的课程到此结束，感谢同学们的认真聆听。希望通过本节课的学习，大家对电荷有了更深刻的认识。课后请大家完成相关练习，巩固所学知识。下课！ ‹#› $