13.1 两种电荷 课件 2026-2027学年沪粤版九年级上册物理

第十三章 简单电路 13.1 两种电荷 沪粤版九年级物理 1.7.2013 同学们好，今天我们来学习第十三章第一节——两种电荷。 在开始新课之前，大家先看这张闪电的图片，闪电是自然界中最壮观的静电现象之一。 这节课我们将从摩擦起电现象入手，认识自然界中只有两种电荷，掌握电荷间的相互作用规律。 让我们一起走进电的世界，探索电荷的奥秘。 ‹#› 学习目标 01 观察摩擦起电现象，知道带电体能吸引轻小物体 02 知道自然界只有两种电荷，掌握电荷间相互作用规律 03 了解摩擦起电的实质是电子转移 04 知道验电器的原理，会检验物体是否带电 05 了解静电现象的应用与防护 1.7.2013 这节课我们要达成五个学习目标。 首先，通过观察摩擦起电实验，认识带电体的基本性质——能吸引轻小物体。 其次，掌握自然界只有两种电荷以及它们之间的相互作用规律。 第三，从微观角度理解摩擦起电的本质是电子的转移，而不是创造了电荷。 第四，学会使用验电器检验物体是否带电。最后，了解静电在生活和生产中的应用与防护。 ‹#› 学习重难点 重点 电荷间相互作用规律 同种电荷互相排斥 异种电荷互相吸引 难点 摩擦起电的微观本质 电子转移，而非创造电荷 1.7.2013 这节课有一个重点和一个难点。 重点是电荷间的相互作用规律——同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。这个规律是本章后续学习电路的基础，必须牢固掌握。 难点在于理解摩擦起电的微观本质。很多同学会误以为摩擦创造了电荷，实际上摩擦起电只是电子从一个物体转移到另一个物体，电荷的总量是守恒的。 学习时要特别注意区分这一点。 ‹#› 情境导入 思考一 电风扇用久了，扇叶为什么特别容易积灰？ 思考二 雷雨天，划破长空的闪电又是从何而来？ 闪电——自然界最壮观的静电现象 1.7.2013 同学们，生活中有很多现象都和电有关。 大家有没有注意过，电风扇用久了，扇叶上总是沾满灰尘，擦都擦不干净？为什么偏偏是扇叶积灰最多呢？ 再看右边这张图片，雷雨天划破天空的闪电，壮丽而震撼。这么巨大的能量，又是从哪里来的呢？ 其实，这两个看似不相关的现象，背后都藏着同一个物理原理——静电。今天我们就一起来揭开这个秘密。 ‹#› 活动1：观察摩擦起电 实验操作 1. 取一把塑料梳子或玻璃棒 2. 用头发或丝绸反复摩擦几次 3. 将摩擦后的物体靠近碎纸屑 观察现象 摩擦后的梳子/玻璃棒 能够吸引轻小的纸屑 图：摩擦后的梳子吸引纸屑 1.7.2013 现在我们来做一个简单的小实验。 请大家拿出准备好的塑料梳子，在头发上反复摩擦几下，然后靠近桌上的碎纸屑。 大家看到了什么现象？——纸屑被梳子吸起来了！ 这说明摩擦后的物体带上了一种我们看不见的东西，它能吸引轻小物体。我们把这种现象叫做摩擦起电。 这个现象虽然简单，但它是我们认识电的起点。 ‹#› 什么是摩擦起电？ 用摩擦的方法使物体带电，叫做摩擦起电 带电体的基本性质 带电体具有吸引轻小物体的性质 生活中的例子：塑料梳子梳头发时吸引头发丝、脱毛衣时听到"啪啪"的火花声 1.7.2013 刚才的实验告诉我们，用摩擦的方法可以让物体带电，这种方法就叫做摩擦起电。 那么，一个物体带不带电，我们怎么知道呢？最简单的判断方法就是看它能不能吸引轻小物体。 这是带电体最基本的性质——只要一个物体能吸引纸屑、头发丝这类轻小物体，我们就说它带了电。 生活中这样的例子很多：用塑料梳子梳干燥的头发，梳子会吸住头发丝；冬天脱化纤毛衣时，常常听到"啪啪"的响声，甚至能看到小火花，这些都是摩擦起电现象。 ‹#› 自然界只有两种电荷 经过大量实验研究，人们发现自然界中只存在两种电荷： + 正电荷（+） 丝绸摩擦过的玻璃棒 所带的电荷 − 负电荷（−） 毛皮摩擦过的橡胶棒 所带的电荷 1.7.2013 人们通过大量实验发现，无论用什么方法摩擦，物体所带的电荷要么与丝绸摩擦过的玻璃棒相同，要么与毛皮摩擦过的橡胶棒相同，没有发现第三种电荷。 所以，自然界中只有两种电荷。 我们规定：丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做正电荷，用"+"号表示；毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫做负电荷，用"−"号表示。 这个规定是物理学界统一的标准，大家要记住这两个经典的摩擦组合。 ‹#› 摩擦起电的本质：电子转移 原子核 （正电） 核外电子（负电） 为什么摩擦会起电？ 不同物质的原子，束缚电子的能力不同。 束缚电子能力弱 失去电子 → 带正电 束缚电子能力强 得到电子 → 带负电 核心结论：摩擦起电不是创造了电荷， 而是电子从一个物体转移到了另一个物体 1.7.2013 这是本节课的难点，大家一定要认真听。 我们知道，物质是由原子组成的，原子由带正电的原子核和带负电的核外电子构成。通常情况下，原子核带的正电荷数等于核外电子带的负电荷数，所以原子整体不显电性。 但是，不同物质的原子核对核外电子的束缚能力是不一样的。当两个物体摩擦时，束缚电子能力弱的物体，它的电子就会跑到束缚能力强的物体那边去。 失去电子的物体，正电荷就多了，所以带正电；得到电子的物体，负电荷就多了，所以带负电。 所以大家一定要记住：摩擦起电不是创造了电荷，只是电子发生了转移。 ‹#› 摩擦起电的微观过程 摩擦前（中性） 物体 A + 正负电荷数量相等 摩擦 摩擦后（电子转移） 物体 A 失去电子 + 正电荷多 → 带正电 物体 B 得到电子 负电荷多 → 带负电 电子从束缚能力弱的物体转移到束缚能力强的物体，两物体同时带上等量异种电荷 1.7.2013 我们再用一个示意图来更直观地理解摩擦起电的过程。 摩擦前，物体A和物体B都是中性的，正电荷和负电荷数量相等。 摩擦后，电子从物体A转移到了物体B。物体A因为失去了电子，正电荷多于负电荷，所以带正电；物体B因为得到了电子，负电荷多于正电荷，所以带负电。 注意：转移的是电子，不是质子。质子在原子核里，不会随便跑出来。 而且，两个物体带的电荷是等量的，一个失去多少电子，另一个就得到多少电子，电荷的总量是守恒的。 ‹#› 探究：电荷间的相互作用 实验一 丝绸摩擦的玻璃棒 靠近丝绸摩擦的玻璃棒 + + 相互排斥 实验二 毛皮摩擦的橡胶棒 靠近毛皮摩擦的橡胶棒 − − 相互排斥 实验三 玻璃棒靠近橡胶棒 （正电荷靠近负电荷） + − 相互吸引 1.7.2013 现在我们来做三组实验，看看电荷之间到底是怎么相互作用的。 实验一：用丝绸摩擦两根玻璃棒，让它们都带上正电，然后靠近。大家看到了什么？——两根玻璃棒互相推开了，也就是排斥。 实验二：用毛皮摩擦两根橡胶棒，让它们都带上负电，再靠近。——两根橡胶棒也互相排斥。 实验三：现在让带正电的玻璃棒靠近带负电的橡胶棒。——它们互相吸引了！ 从这三组实验，我们能总结出什么规律呢？ ‹#› 电荷间的相互作用规律 同种电荷互相排斥 + + 异种电荷互相吸引 + − 1.7.2013 从刚才的三组实验，我们可以总结出电荷间相互作用的基本规律。 第一，同种电荷互相排斥。不管是两个正电荷，还是两个负电荷，只要是同种电荷，它们之间就会互相推开。 第二，异种电荷互相吸引。正电荷和负电荷之间，会互相拉向对方。 这两句话是本节课的核心重点，大家一定要记住。 这个规律非常简洁，但它能解释很多现象，后面我们学习验电器的原理，还有判断物体带电情况的题目，都要靠这个规律。 ‹#› 闪电与放电现象 闪电是什么？ 闪电是带异种电荷的云层之间，或者云层与大地之间发生的大规模放电现象。 放电时产生的光就是闪电，产生的声音就是雷声。 尖端放电 带电体的尖端部分电荷密集，容易发生放电现象。 避雷针就是利用尖端放电原理来保护建筑物的。 手摇感应起电机——实验室中的放电现象 1.7.2013 现在我们回到开头的问题：闪电是怎么来的？ 其实，闪电就是一种大规模的放电现象。云层在运动过程中，因为摩擦而带上了不同的电荷。当两片带异种电荷的云靠近到一定程度，或者带电的云靠近地面时，空气就会被击穿，发生大规模放电。 放电时发出的强光就是我们看到的闪电，放电时产生的冲击波就是我们听到的雷声。 在实验室里，我们可以用手摇感应起电机来模拟这个过程。大家看右边这台仪器，转动手柄，两个金属球之间就会产生电火花，这就是小型的放电现象。 另外，电荷还有一个特点：容易聚集在物体的尖端，而且尖端更容易放电。避雷针就是利用这个原理来保护建筑物的。 ‹#› 验电器——检验物体是否带电 验电器实物图 主要构造 • 金属球：接触待测物体 • 金属杆：传导电荷 • 金属箔：两片极薄的金属箔片 工作原理 同种电荷互相排斥 （箔片带同种电荷 → 互相排斥张开） 1.7.2013 刚才我们说，带电体能吸引轻小物体，这是检验物体带不带电的一种方法。但更准确、更灵敏的仪器是验电器。 验电器的构造很简单：顶部一个金属球，下面连一根金属杆，杆的底部挂着两片非常薄的金属箔。 它的工作原理就是我们刚学的——同种电荷互相排斥。 当带电物体接触金属球时，电荷会通过金属杆传到下面的两片金属箔上。两片金属箔带上了同种电荷，就会互相排斥而张开。物体带电越多，箔片张角就越大。 所以，只要看到箔片张开了，就说明被检验的物体带电了。 ‹#› 验电器的使用方法 操作步骤 将待测物体接触验电器的金属球 → 观察金属箔片是否张开 张角大小与带电量的关系 不带电 箔片闭合 带少量电 箔片小角度张开 带很多电 箔片大角度张开 1.7.2013 验电器的使用方法很简单：把要检验的物体接触一下金属球，然后观察下面的金属箔片。 如果箔片张开了，说明物体带电；如果箔片仍然闭合，说明物体不带电。 而且，我们还能从张角的大小粗略判断物体带电的多少。 大家看这三组对比：不带电的时候，两片箔片自然下垂，紧紧靠在一起；带少量电的时候，箔片稍微张开一个小角度；带的电越多，箔片张开的角度就越大。 这是因为物体带的电越多，传到箔片上的电荷就越多，同种电荷之间的排斥力就越大，箔片张得就越开。 不过要注意：验电器只能检验物体是否带电，不能直接判断带的是正电还是负电。 ‹#› 易错辨析："吸引"不一定是异种电荷 注意：两个物体互相吸引，有两种可能，不能直接判断为带异种电荷！ 情况一：带异种电荷 甲带正电，乙带负电 → 异种电荷互相吸引 这是真正的电荷间相互作用 情况二：一个带电，一个不带电 甲带电，乙不带电 → 带电体吸引轻小物体 这是带电体的基本性质 1.7.2013 这里有一个非常容易出错的地方，大家一定要注意。 很多同学一看到两个物体互相吸引，就马上说"它们带异种电荷"，这是不对的。 因为"吸引"有两种情况：第一种，确实是两个带异种电荷的物体之间互相吸引。 第二种，一个带电，另一个不带电，这时候带电体也会吸引轻小的不带电物体。 所以，看到"互相吸引"，我们只能确定：两个物体不可能带同种电荷。但它们到底是带异种电荷，还是一个带电一个不带电，还需要更多信息才能判断。 但是反过来，如果两个物体互相排斥，那就一定是带同种电荷，因为不带电的物体之间不会排斥。 这个知识点考试经常考，大家一定要分清楚。 ‹#› 静电的应用 生活中的静电应用 静电喷涂 让油漆微粒带电，在电场作用下均匀吸附到工件表面，涂层更均匀、更节省油漆。 静电除尘 让粉尘颗粒带电，吸附到电极上，净化工厂废气。 静电复印 利用静电吸附墨粉，在复印机和激光打印机中广泛应用。 图：工业静电喷涂生产线 1.7.2013 静电虽然有时候会给我们带来麻烦，但如果利用好了，也能为我们服务。 第一个应用是静电喷涂。在喷漆的时候，让喷出的油漆微粒带上电，然后让工件带上相反的电荷。这样油漆微粒就会在电场力的作用下，均匀地飞向工件并吸附在上面。这样喷出来的漆更均匀，而且大大节省了油漆，减少了浪费和污染。 第二个是静电除尘。工厂排放的废气里有很多粉尘，我们让这些粉尘颗粒带上电，然后通过带相反电荷的电极，粉尘就会被吸附到电极上，废气就变干净了。这就是电厂烟囱里的静电除尘装置。 第三个是静电复印。我们用的复印机和激光打印机，都是利用静电来吸附墨粉，然后转印到纸上的。 大家看右边这张图，就是工业上的静电喷涂生产线。 ‹#› 静电的防止 图：油罐车尾部的拖地铁链 常见的防静电措施 油罐车拖地铁链 油罐车行驶时油和罐壁摩擦会产生静电，拖地铁链把静电导入大地，防止火花引爆汽油。 避雷针 利用尖端放电原理，把雷电的电流引导入大地，保护建筑物免受雷击。 工厂保持适当湿度 潮湿的空气能导电，及时导走静电，减少静电积累。 1.7.2013 静电虽然有很多用处，但如果不加以控制，也会带来危险。 比如油罐车，大家看左边这张图，油罐车的尾部总是拖着一条铁链，一直拖到地面。这是为什么呢？ 因为油罐车在行驶的时候，罐子里的油会不停地晃动，和罐壁摩擦产生静电。如果静电积累多了，打出火花，就可能引爆汽油，造成严重事故。所以用一条铁链把静电随时导入大地，就安全了。 还有避雷针。高楼顶上的避雷针，也是利用我们刚才讲的尖端放电原理，把云层的电荷通过尖端慢慢导下来，或者把雷电的电流引入大地，保护建筑物。 另外，在一些有易燃易爆物品的工厂里，会保持空气有一定的湿度。因为潮湿的空气能导电，可以及时把产生的静电导走，不让它积累起来。 ‹#› 静电的应用与防止 静电的应用 静电的防止 静电喷涂 油罐车拖地铁链 静电除尘 避雷针 静电复印 工厂保持湿度 同一个物理现象，既可以为我们所用，也需要加以防范——关键在于理解原理，趋利避害。 1.7.2013 我们来把静电的应用和防止放在一起对比一下。 左边是利用静电为我们服务的例子：静电喷涂、静电除尘、静电复印。这些都是主动利用静电的特性来提高生产效率、改善生活。 右边是防止静电带来危害的措施：油罐车拖地铁链、避雷针、工厂保持湿度。这些都是为了避免静电积累过多，造成事故或者干扰生产。 大家可以看到，科学技术是一把双刃剑。同样是静电现象，我们理解了它的原理，就可以一方面利用它来为人类服务，另一方面采取措施防止它造成危害。 这就是物理学的价值——认识自然规律，然后利用规律为人类造福。 ‹#› 课堂小结：知识脉络 两种电荷 摩擦起电 带电体吸引轻小物体 本质：电子转移 两种电荷 正电荷（+）：玻璃棒 负电荷（−）：橡胶棒 相互作用规律 同种电荷互相排斥 异种电荷互相吸引 验电器 原理：同种电荷排斥 用途：检验物体是否带电 1.7.2013 好，我们来把这节课的知识梳理一下。 这节课我们从摩擦起电现象出发，认识了什么是摩擦起电，它的本质是电子的转移，不是创造电荷。 然后我们学习了自然界只有两种电荷——正电荷和负电荷，并且掌握了它们之间相互作用的规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。 接下来我们认识了验电器，它的工作原理就是利用同种电荷互相排斥，用来检验物体是否带电。 最后我们还了解了静电在生活和生产中的应用，以及如何防止静电带来的危害。 这些知识点是环环相扣的，大家要把它们串起来理解，不要孤立地记忆。 ‹#› 例题1：基础题 用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近一个轻质小球，小球被吸引，则这个小球（ ） A. 一定带正电 B. 一定带负电 C. 一定不带电 D. 可能带负电或不带电 答案：D 解析：玻璃棒带正电，吸引小球 → 小球可能带负电（异种电荷吸引），也可能不带电（带电体吸引轻小物体）。 1.7.2013 我们来看第一道例题，这是一道基础题，也是我们刚才讲的易错点。 题目说：用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近一个轻质小球，小球被吸引。问小球的带电情况。 首先，丝绸摩擦过的玻璃棒带什么电？对，带正电。 它吸引小球，有两种可能：第一种，小球带负电，异种电荷互相吸引；第二种，小球不带电，因为带电体能吸引轻小物体。 所以小球可能带负电，也可能不带电。我们不能确定它一定带电，也不能确定它一定带什么电。 所以正确答案是D。 这道题考的就是我们刚才强调的易错点：吸引不一定是异种电荷，还可能是带电体吸引不带电的轻小物体。 ‹#› 例题2：微观理解 用吸管在餐巾纸上摩擦几下后，吸管带负电，说明________失去了电子。 思考： • 带负电 = 得到电子 还是 失去电子？ • 电子从哪里转移到了哪里？ 答案：餐巾纸 解析：吸管带负电 → 吸管得到了电子 → 电子是从餐巾纸转移来的，所以餐巾纸失去了电子。 1.7.2013 这道题考的是摩擦起电的微观本质。 题目说：吸管和餐巾纸摩擦后，吸管带负电。问谁失去了电子。 我们来推理一下：首先，带负电意味着什么？意味着负电荷比正电荷多，也就是得到了多余的电子。 所以吸管带负电，说明吸管得到了电子。 那电子是从哪里来的呢？摩擦起电中，电子是从一个物体转移到另一个物体。吸管得到的电子，肯定是从餐巾纸那里转移过来的。 所以餐巾纸失去了电子，带正电；吸管得到了电子，带负电。 做这类题目的关键是：先判断谁得到电子、谁失去电子，再根据"得到电子带负电、失去电子带正电"来对应。 ‹#› 例题3：规律应用 有A、B、C、D四个带电小球，已知： ① A排斥C；② C吸引D；③ D带负电；④ A吸引B。 则B带________电。 推理过程： 第一步：D带负电，C吸引D → C带正电（异种电荷吸引） 第二步：A排斥C → A与C同种电荷 → A带正电 第三步：A吸引B → B带负电（异种电荷吸引） 答案：负电 1.7.2013 这道题是电荷间相互作用规律的综合应用，我们一步一步来推理。 首先，已知D带负电，C吸引D。因为题目说四个小球都是带电的，所以不存在一个带电一个不带电的情况，C吸引D就说明它们带异种电荷。D带负电，所以C一定带正电。 第二步，A排斥C。排斥说明什么？说明它们带同种电荷。C带正电，所以A也带正电。 第三步，A吸引B。同样，因为四个球都是带电的，所以A吸引B说明B带异种电荷。A带正电，所以B带负电。 做这种题目的技巧是：从已知带电的那个球开始，一步一步推。记住：排斥一定是同种电荷，吸引可能是异种电荷，也可能是一个带电一个不带电。但如果题目说所有物体都带电，那吸引就一定是异种电荷。 ‹#› 讨论：生活中的静电 问题一 为什么油罐车的尾部总要拖一条铁链到地面？ 问题二 为什么冬天晚上脱毛衣的时候，常常能看到火花、听到"啪啪"声？ 1.7.2013 现在我们来讨论两个生活中的问题。 第一个问题：为什么油罐车的尾部总要拖一条铁链到地面？大家可以结合我们刚才讲的静电防止的知识想一想。 （停顿，让学生思考） 对，油罐车在行驶过程中，油和罐壁摩擦会产生静电。如果静电积累多了，打出火花，就可能引爆汽油。拖一根铁链到地面，就是为了把静电随时导走，防止发生危险。 第二个问题：为什么冬天晚上脱毛衣的时候，常常能看到小火花，听到"啪啪"的声音？ 这也是因为摩擦起电。冬天空气干燥，毛衣和身体摩擦产生了静电。脱衣服的时候，静电放电，就产生了小火花和声音。 为什么冬天特别明显呢？因为冬天空气干燥，静电不容易导走，容易积累；夏天空气潮湿，静电随时就导走了，所以不容易感觉到。 ‹#› 作业布置 书面 教材课后练习：第 1、2、3 题 要求：写出完整解题过程，注意格式规范 实践 用塑料尺在头发上摩擦几下，然后慢慢靠近水龙头放出的细水流 观察：水流有什么变化？ 思考：这个现象说明了什么物理原理？ 1.7.2013 今天的作业有两部分。 第一部分是书面作业：教材课后练习第1、2、3题。大家要写出完整的解题过程，特别是今天学的电荷间相互作用规律的应用题，一定要把推理过程写清楚。 第二部分是一个小实验实践作业：大家回家后，拿一把塑料尺，在头发上摩擦几下，然后慢慢靠近水龙头放出的细细的水流。 大家猜一猜，水流会有什么变化？ 对，水流会被塑料尺吸引，发生弯曲。 为什么呢？因为塑料尺摩擦后带了电，带电体能吸引轻小物体，水流就被吸引过来了。 大家回去做一下这个小实验，下节课我们一起来交流观察到的现象和你的解释。 ‹#› 谢谢聆听 1.7.2013 好，这节课我们就上到这里。 今天我们学习了两种电荷，认识了摩擦起电现象，掌握了电荷间的相互作用规律，还了解了静电的应用和防护。 下一节课我们将学习13.2——电路的组成和连接方式。 请大家回去预习一下，思考一个问题：一个最简单的电路，需要哪些基本组成部分？ 大家可以观察一下家里的手电筒，想想它是由哪几部分组成的，为什么按下开关灯泡就亮了。 下节课我们来一起学习电路的知识。下课！ ‹#› Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $