9.1 静电现象 电荷（教学课件）物理沪科版必修第三册

该高中物理课件聚焦静电现象与电荷，系统涵盖两种电荷及相互作用规律、电荷量、三种起电方式、电荷守恒定律和元电荷等核心知识。课堂从梳头发、脱毛衣等生活静电现象导入，结合古今静电发现史，逐步揭示电荷本质，构建起电方式与守恒定律的逻辑脉络，形成完整学习支架。 其亮点在于注重科学探究与科学思维培养，通过摩擦起电、感应起电实验活动引导学生动手实践，借助原子结构模型推演起电本质，结合密立根油滴实验理解电荷量子化。融入静电应用与防护案例体现科学态度与责任，例题和巩固练习强化知识应用，助力学生深化理解，教师可直接利用结构化内容提升教学效率。

第九章 静电场 第1节 静电现象 电荷 作者：徐圣钦 微信：894665727 高中物理必修第三册•沪科版 引言 　　人类很早就观察到了静电现象。公元前 600 年左右，古希腊人发现摩擦过的琥珀能够吸引羽毛、头发等轻小物体；我国东汉时期，王充在《论衡》中记载的“顿牟掇芥”，描述的也是同样的现象。 　　然而，为什么摩擦能够使物体带电？自然界究竟有几种电荷？它们之间遵循怎样的相互作用规律？电荷在转移过程中又遵守哪些规律？从这一节开始，我们一起走进静电的世界。 　　本节我们将认识静电现象，学习电荷、电荷量和元电荷，掌握摩擦起电、接触起电、感应起电三种起电方式，并理解电荷守恒定律。 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 能说出电荷的两种类型及相互作用规律，理解电荷量的含义与单位；形成“起电的本质是电子转移”的微观认识，能从电中性角度解释宏观静电现象。 02 科学思维 能借助原子结构模型，从电子得失与转移的角度推演摩擦、接触、感应三类起电过程；体会由宏观测量推断微观量的科学思维方法。 03 科学探究 经历摩擦起电、静电感应等探究活动，学会依据实验现象作出解释；通过分析油滴实验数据，体会“电荷量不能连续变化”的得出过程。 04 科学态度与责任 从琥珀拾芥到《论衡》的记载，感受人类认识静电的漫长历程；关注静电在生产生活中的应用与防护，体会物理与社会的联系。 教学重难点 教学难点 教学重点 电荷量的含义与单位；元电荷概念及电荷量的量子化；两种电荷的判定与相互作用规律；电荷守恒定律 从电子转移的角度揭示摩擦、接触、感应三类起电的共同本质；理解“完全相同”的导体接触时电荷先中和再均分的过程；区分元电荷与电子的电荷量 情境引入 课堂引入 　　梳头时头发会“飘”起来，脱毛衣时会听到“噼啪”的声响，这些都是静电留下的印记。物体究竟是怎样带上电的？带电的多少又该怎样量度？这节课我们就一起寻找答案。 知识点1 静电现象与电荷 静电现象的发现 约公元前 600 年 · 古希腊 琥珀摩擦后能吸引轻小物体 公元 1 世纪 · 东汉王充 《论衡》记载“顿牟掇芥” 两种电荷 富兰克林区分正负电荷 电荷只有正、负两种 正电荷、负电荷 同种相斥，异种相吸 与丝绸摩擦的玻璃棒 与毛皮摩擦的橡胶棒 电荷间的相互作用 同种电荷相斥，异种电荷相吸；带电体也能吸引轻小物体。 电荷量 1. 电荷的多少叫作电荷量，用 Q（或 q）表示，它只有大小、没有方向，是标量。 2. 电荷量的国际单位是库仑，简称库，符号是 C。 3. 更小的单位是微库（μC）：1 μC ＝ 10-6 C。 如何描述物体所带电荷的多少？ 物体带电的本质 物体带电的本质是什么？ - - - - - - - - - - 原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成。 原子核内的质子带正电，中子不带电；正常时核内正电荷总数与核外电子负电荷总数相等，原子对外呈电中性。 如何让物体对外显电性？ 知识点2 三种起电方式 情境：摩擦起电 为什么 摩擦起电 　　摩擦起电的本质是什么？相互摩擦的两个物体分别带什么电？对两个物体有何要求？ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 两个不带电的不同物体相互摩擦时，原子核束缚电子能力较弱的物体失去电子，能力较强的物体得到电子， 失去电子的带正电 得到电子的带负电 情境：接触起电 为什么 接触起电 - - - - - - - - - - 让一个不带电的物体 - - - - - - - - - - - - - - 让一个不带电的物体 接触 接触起电中，电荷是如何分配的？ “完全相同”的导体接触，电荷先中和再平分 接触起电 · 例题 【例】甲、乙是两个完全相同的金属小球，甲球带电荷量 ＋6×10-8 C，乙球带电荷量 －2×10-8 C。将两球接触后再分开，求甲、乙两球各自的电荷量，并说明接触过程中电子由哪个球转移到哪个球、转移了多少个电子？（元电荷 e ＝ 1.6×10-19 C） 【答案】甲、乙各带 ＋2×10-8 C；电子由甲转移到乙，共 2.5×1011 个 【提示】两个完全相同的导体接触后再分开，电荷先中和、后均分。 【考点】接触起电中电荷的分配规律 导体与绝缘体 离子 自由电子 情境：感应起电 为什么 感应起电 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 由于静电感应，导体两端出现等量异号电荷，这种现象叫作静电感应。 【大家谈】 1. 导体各部分分别带什么电？ 2. 如果先移开带电体，再分开，还会带电吗？ 3. 移去带电体后，导体能否恢复电中性？ 拓展视野：两种常用的起电机 【手摇起电机】 转动手柄带动圆盘旋转，电荷因静电感应不断分离并在两个放电球上积累，当电压足够高时发生放电，产生明亮的火花。 【范德格拉夫起电机】 电动机带动传送带，把电荷源源不断地输送到空心金属球的外表面，球面电荷可积累到数百万伏特的高电压，常用于原子核物理实验和静电演示实验。 【想一想】 为什么范德格拉夫起电机把金属球做成空心球壳，电荷却能够全部“存”在球面上？ 应用：生活中的静电 为什么 应用：验电器 验电器：检验物体是否带电的装置 甲 乙 【大家谈】 1. 甲、乙两仪器叫什么？ 2. 它们的原理是什么？ 3. 操作上有什么不同？ 知识点3 电荷守恒定律 大家谈：三种起电方式的相同点 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 电荷守恒定律 电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，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；在转移过程中，电荷的总量保持不变。 【大家谈】三种起电各属哪种转移？ 若系统与外界没有电荷交换，其电荷量的代数和不变。 知识点4 元电荷 拓展视野：密立根油滴实验 【实验装置】 两块水平放置的平行金属板，接可调直流电源；用喷雾器向两板之间喷入带电油滴，用显微镜观察油滴的运动。 【实验原理】 调节电压使油滴所受电场力与重力平衡（qE ＝ mg），由 U、d、m 即可算出油滴所带电荷量 q。 【实验结论】 对大量油滴反复测量，所得电荷量总是 1.60×10-19 C 的整数倍，说明电荷量不能连续变化，即电荷是量子化的。 【资料】密立根因此获得 1923 年诺贝尔物理学奖。 元电荷 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 物体所带电荷量是元电荷 e 的整数倍 迄今为止，实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量——元电荷 e。 e ＝ 1.60×10-19 C（2019 年精确值：e ＝ 1.602176634×10-19 C）。 质子带电荷量 ＋e，电子带电荷量 －e。 【大家谈】生活中还有哪些例子的数量是不连续的？ 元电荷 · 例题 【例】关于电荷量与元电荷，下列说法中正确的是（　　） A．元电荷实质上就是电子 B．任何带电体的电荷量都只能是元电荷的整数倍 C．电荷量可以取任意连续的数值 D．质子的电荷量大于元电荷 B 【提示】带电体的电荷量总是元电荷的整数倍，不能连续取值 【考点】电荷量的量子化 课堂小结 课堂巩固 【例】用干燥的丝绸摩擦一根玻璃棒，玻璃棒因失去电子而带上正电。若玻璃棒共失去 8.0×1012 个电子，已知元电荷 e ＝ 1.6×10-19 C，电子质量 m ＝ 9.1×10-31 kg。求： (1) 玻璃棒所带的电荷量； (2) 玻璃棒的质量减少了多少？ 【答案】(1) 1.28×10-6 C　(2) 7.28×10-18 kg 【考点】摩擦起电与电荷量的计算 课后作业 练习与思考 1. 完成课本第九章第 1 节“练习与应用”各题。 2. 用表格归纳摩擦起电、接触起电、感应起电在起电原因和电荷转移方向上的异同。 3. 查阅静电除尘、静电喷涂或静电复印的资料，写一段 100 字左右的说明。 自主活动：观察数字式静电计 【活动目的】 了解数字式静电计的结构和工作原理，学会用它测量带电体周围的电势差。 【活动器材】 数字式静电计、摩擦起电后的橡胶棒和玻璃棒、导线、接地线等。 【活动步骤】 ① 把静电计的输入端（IN）用导线与带电体相连，接地端（GND）接地； ② 打开电源，选择合适的量程，读出显示屏上的电势差数值； ③ 改变带电体与探头之间的距离，观察并记录读数的变化。 【想一想】与验电器相比，数字式静电计有哪些优点？ 自主活动：观察验电器 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $