1.1 静电的产生及其微观解释 课件-2026-2027学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

1.1静电的产生及其微观解释 学习目标、重难点 1 新课讲解 3 新课导入 2 课堂练习 4 教考衔接 5 课堂小结 6 目录 【学习目标】 物理观念：了解摩擦起电、感应起电等静电产生方式；理解电荷守恒定律；掌握静电现象的微观解释（电子转移）。 科学思维：能从微观粒子运动角度分析宏观静电现象；体会“宏观现象-微观机制”的科学推理方法。 科学探究：能通过实验观察不同起电方式；能运用电荷守恒定律解释简单的静电问题。 科学态度与责任：认识静电在生活生产中的利与弊，增强安全用电意识与科学防范责任感。 【学习重难点】 重点： 三种起电方式的本质均为电子转移，而非创造电荷。 电荷守恒定律的内容理解及其在定量问题中的应用。 难点： 从微观电子转移角度统一解释各类宏观起电现象。 理解感应起电中导体内部电荷重新分布的动态过程与静电平衡条件。 【新课导入】 将梳过头发的塑料梳立刻靠近细小纸屑，纸屑会被吸起(如图)。雷雨天，你能看到撕裂长空的闪电，听到震耳欲聋的雷声。这些都是静电现象。那么，产生静电的常见方式有哪几种？ 【新课讲解】 一、静电的产生 公元前600年左右，古希腊学者泰勒斯就发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体。 公元1世纪，我国学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥”一词。 【新课讲解】 16世纪英国科学家吉尔伯特创造了英语中的“electricity”（电）这个词。 美国科学家富兰克林发现雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷。 【新课讲解】 摩擦起电是常见的使物体带电的方式之一。例如梳头发时起电，在地毯上行走时起电，脱毛衣时起电……这类静电现象都是由摩擦引起的。 1.摩擦起电 我们知道，摩擦后的物体所带电荷有两种:用丝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。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷的多少称为电荷量(electric quantity)。在国际单位制中，电荷量的单位是库仑(coulomb)，简称库，符号为C。 【新课讲解】 正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。 负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。 自然界中只存在正、负两种电荷 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 思考：你有办法得到正电荷和负电荷吗？ 摩擦起电 【新课讲解】 接触起电是使物体带电的又一种方式。例如，将一 根用毛皮摩擦而带电的橡胶棒跟验电器的金属球接触(如图 ),会发现验电器原来闭合的金属箔片张开了，表明接触后的验电器带电了。验电器是检验物体是否带电和估测物体带电多少的仪器。当带电的橡胶棒与验电器的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开。金属箔片张开角度越大，物体所带电荷越多。 2.接触起电 【新课讲解】 探究实验： 带电体接触验电器 定义： 不带电的物体与带电体接触，能使不带电的物体带上电， 这种方式称为接触起电 微观解释： 带电体接触验电器时，带电体与验电器之间有电子转移，使验电器带电 实质： 电子的转移 接触时电荷分配原则 若不受外界影响，两个完全相同的带电导体,接触后再分开,二者将原来所带电量的总和平均分配 【新课讲解】 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。这种现象叫做静电感应。 利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。 感应起电并没有产生新的电荷，而是在带电体的作用下，导体上的电荷从导体的一部分转移到了另一部分。 【新课讲解】 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 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，自由电子从一个物体转移到另一个物体 实质 均为电子在物体之间或物体内部的转移 【新课讲解】 对比以上三种起电方式我们发现，无论是摩擦起电还是感应起电都没有创造电荷，只是电荷的分布发生了变化。 追寻守恒量是物理学研究物质世界的重要方法之一，它常使人们揭示出隐藏在物理现象背后的客观规律。那么，电荷是否也满足某种守恒的规律呢？ 【新课讲解】 金属球 金属箔片 金属杆 金属外壳 验电器 验电器是检验物体是否带电和估测物体带电量多少的仪器。 【新课讲解】 验电器的两种应用方式及原理 1.当带电的物体与验电器上面的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开，如图甲。 2.当带电体靠近验电器的金属球时，带电体会使验电器的金属球带异种电荷，而金属箔片上会带同种电荷(感应起电)，两个金属箔片在斥力作用下张开，如图乙。 【新课讲解】 二、产生静电的微观解释 原子的结构 原子 （+） （不带电） （中性） （—） （+） 原子核 核外电子 质子 中子 一个电子的电荷量与一个质子的电荷量数值相同，约为1.60×10-19 C，原子的电子数与质子数相等，因此物体不显电性 原子核的结构一般是很稳定的 【新课讲解】 电荷守恒定律 电荷既不会被创造，也不会被消灭，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，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫作电荷守恒定律 +Q2 +Q1 + + -Q4 +Q3 即一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变 【新课讲解】 两个由不同物质组成的物体相互摩擦时，由于摩擦力做功，一个物体中某些原子的电子获得了能量，挣脱了原子核的束缚，转移到另一个物体上。根据电荷守恒定律，从整体上看，一个物体失去了电子带正电，另一个物体就得到电子带等量负电。 摩擦起电的实质： 摩擦为什么能使物体带电？ 用丝绸摩擦玻璃棒使其带电 思考 【新课讲解】 摩擦起电演示图： – – – – – – – – – – – – + – – – – – – – – – + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + – – – – – – – – – – – + – – – – – – – – – 失去电子：带正电 得到电子：带负电 两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷 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 （electrification by induction） 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 【新课讲解】 【新课讲解】 感应起电的实质： 在附近带电体所带电荷的作用下，由于电荷间的相互作用，导体中的自由电子从导体的一部分转移到了另一部分。 【新课讲解】 梳过头发的塑料梳子为何能吸引轻小纸片呢？如图1-8所示，当摩擦后带电的梳子靠近纸片时，纸片在梳子所带电荷的影响下，会出现如图所示的正、负电荷分布（这是电介质的极化现象，其表面出现的是极化电荷，图中仅近似画出纸片两端的极化电荷）。因为靠近梳子端的极化电荷与梳子所带电荷是异种电荷，它们之间相互吸引，所以轻小纸片便被梳子吸引过去了。 梳子为何能吸引纸片 【课堂检测】 (多选)如图所示，有一带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则(　　) A.金属球A可能不带电 B.金属球A一定带正电 C.金属球A可能带负电 D.金属球A一定带负电 AC 【课堂检测】 解析：验电器的金属箔片之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相互排斥，张开角度的大小决定于两金属箔片带电荷量的多少。如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金属箔片上的正电荷“上移”，从而使两金属箔片张角减小，选项C正确，B错误；如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球靠近B球的一面出现负的感应电荷，而远离B球的一面出现正的感应电荷。A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用，由于负电荷离验电器较近而表现为吸引作用，从而使金属箔片张角减小，选项A正确，D错误。 【课堂检测】 如图所示，不带电的导体B在靠近带正电的导体A后，P端和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 A 【课堂检测】 答案：A 解析：导体B靠近带正电的导体A后，由于静电感应，靠近A的P端感应出负电荷，而远离A的Q端感应出等量的正电荷。接地后，导体B与大地成为一个新的导体，无论哪一端接地，大地都是这个新导体的远端，而P端仍然是近端，故负电荷仍然在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，断开导线，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。 【课堂检测】 两个相同的金属小球M、N，带电荷量分别为－4q和＋2q。两球接触后分开，M、N所带的电荷量分别为(　　) A.＋3q，－3q B.－2q，＋4q C.＋2q，－4q D.－q，－q D 【课堂检测】 答案：D 解析：两个相同的金属小球接触，电荷先中和后均分，则有QM′＝QN′＝ ＝－q，选项D正确。 【教考衔接】 1．带正电的金属球靠近不带电验电器金属小球a，则关于验电器金属小球a和金属箔b，下列说法正确的是(      )   A.a、b都带正电 B.a、b都带负电 C.a带负电、b带正电 D.a带正电、b带负电 【教考衔接】 1．答案：C 解析：验电器本来不带电，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，带正电的金属球靠近不带电验电器金属小球a，使得金属小球a带负电荷，金属箔b带正电荷，故选C. 【教考衔接】 2．三个大小相同的导体球 ，带电荷量分别为 （不带电）和 ，让x与y先接触，然后让y与z接触，最终y所带的电荷量为( ) A. B. C. D. 【教考衔接】 2．答案：A 解析：由于 三个导体球大小相同，则x与y接触时，根据电荷守恒定律得 ，故y所带的电荷量为 ；y再与z接触，两者带异种电荷，电荷先中和，余下的电荷再平分，由电荷守恒定律得 ，最终y所带的电荷量为 ，A正确，BCD错误。 【课堂总结】 静电的产生及其微观解释 静电的产生 产生静电的 微观解释 电荷 三种起电方式 电荷守恒定律 摩擦起电的实质 感应起电的实质 34 谢谢观看 Lavf58.64.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $