2023新教材高中物理第九章静电场及其应用1电荷课件新人教版必修第三册

1电荷核心素养点击物理观念(1)知道自然界中的两种电荷及三种起电方式。(2)掌握电荷守恒定律。(3)知道电荷量及元电荷的概念。科学思维理解金属的微观结构模型，知道无论哪种起电方式，都没有创造电荷，而是电荷在物体之间或物体的各部分之间发生了转移。科学探究通过观察静电感应现象，理解带电体靠近导体时感应起电的过程。1．填一填(1)自然界中有两种电荷：

电荷和

电荷。(2)电荷间的相互作用：同种电荷相互

，异种电荷相互

。(3)电荷量：电荷的多少，用Q或q表示，国际单位制中的单位是

，符号是C。正负排斥吸引库仑(4)摩擦起电：当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会到另一个物体上。于是，原来电中性的物体由于得到电子而带__电，失去电子的物体那么带电。(5)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带电体，使导体靠近带电体的一端带_____电荷，远离带电体的一端带电荷。这种现象叫作静电感应。利用使金属导体带电的过程叫作感应起电。转移正负远离异种同种静电感应2．判断(1)丝绸与任何物体摩擦后都带负电。

(

)(2)两个正电荷相互排斥，两个负电荷相互吸引。

(

)(3)摩擦起电的过程就是自由电荷转移的过程。

(

)××√3．想一想如图9.1­1用摩擦过丝绸的玻璃棒和摩擦过的琥珀分别去接触碎纸屑和羽毛。能观察到什么现象？怎样解释？图9.1­1提示：摩擦过的玻璃棒能够吸引碎纸屑，摩擦过的琥珀能够吸引羽毛；原因是摩擦过的玻璃棒和琥珀都带了电，带电体能吸引轻小物体。1．填一填(1)电荷守恒定律：电荷既不会，也不会，它只能从一个物体转移到，或者从物体的一局部转移到；在转移过程中，电荷的保持不变。(2)电荷守恒定律的另一表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，_____________保持不变。(3)元电荷：叫作元电荷，用e表示。所有带电体的电荷量都是。元电荷e的数值最早是由美国物理学家测得的，在计算中，可取e＝C。(4)比荷：带电粒子的与的比值。创生消灭另一个物体另一局部总量电荷的代数和最小的电荷量e的整数倍密立根1.60×10－19

电荷量质量2．判断(1)电荷守恒定律是自然界中最根本的守恒定律之一。()(2)元电荷就是质子或电子。()(3)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍。()√√×3．选一选如图9.1­2所示，在真空中，把一个中性的绝缘导体M向带负电的球P慢慢靠近，以下说法中错误的选项是()图9.1­2A．M两端的感应电荷越来越多B．M两端的感应电荷是同种电荷C．M两端的感应电荷是异种电荷D．M两端的感应电荷的电荷量相等解析：M向P靠得越近，M中的自由电子受到P的排斥力越大，两端的感应电荷越多，根据电荷守恒定律，M两端将出现等量的异种电荷，B错误。答案：B

[问题驱动](1)如图9.1­3所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的。图9.1­3①把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么变化？②这时把导体A和B分开，然后移去C，金属箔片又有什么变化？③再让导体A和B接触，又会看到什么现象？

提示：①C移近导体A，两侧金属箔片都张开；②两侧金属箔片仍张开，但张角变小；③导体A、B接触，两侧金属箔片都闭合。(2)带正电的导体A与不带电的导体B接触，使导体B带上了什么电荷？在这个过程中电荷是如何转移的？提示：正电荷，在这个过程中，有电子从导体B转移到导体A，导体B中电子数量减少，因此带正电。

【重难释解】三种起电方式的比较名称摩擦起电感应起电接触起电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导体带上与带电体同种的电荷原因不同物质原子核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，带正电电子在电荷间相互作用下发生转移，近端带异种电荷，远端带同种电荷在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体名称摩擦起电感应起电接触起电实质电荷在物体之间或物体内部的转移说明无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移[解析]感应起电是使物体带电的一种方法，根据电荷间的相互作用规律可知，把C移近导体A时，有电子从导体B转移到导体A，所以导体两端的金属箔片都张开，且左端带负电，右端带正电，此时把A和B分开，A带负电，B带正电，金属箔片仍张开，故A、B正确；先把C移走，A、B不再带电，再把A、B分开，A、B上的金属箔片不会张开，故C不正确；先把A、B分开，再把C移走，A、B仍带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，A、B上的金属箔片都不会张开，故D错误。[答案]

CD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9.1­5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9.1­5乙、丙所示。图9.1­5说明：用手摸一下导体，再移开手，相当于先把导体接地，然后再与大地断开。【素养训练】1．不带电的玻璃棒与丝绸相互摩擦后都带上了电，如图9.1­6所示。其原因是

(

)图9.1­6A．丝绸创造了负电荷B．玻璃棒创造了正电荷C．玻璃棒上有些电子转移到丝绸上D．丝绸上有些电子转移到玻璃棒上解析：不带电的玻璃棒与丝绸相互摩擦后玻璃棒带正电，丝绸带负电，是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上，玻璃棒由于失去电子带正电，丝绸由于得到电子带负电，应选C。答案：C2.如图9.1­7所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形金属导体上电荷的移动情况是

(

)图9.1­7A．枕形金属导体中的正电荷向B端移动，负电荷不移动B．枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动解析：金属导体中能够移动的自由电荷是电子(负电荷)，自由电子的移动导致A、B端带不同的电荷，B正确，A、C、D错误。答案：B

3．如图9.1­8所示，放在绝缘支架上带正电荷的导体球A，靠近放在绝缘支架上不带电的导体B，导体B用导线经开关接地，现把S先合上再断开，再移走A，那么导体B()图9.1­8A．不带电 B．带正电荷C．带负电荷 D．不能确定解析：根据静电感应现象和电荷间的相互作用，可判断导体B带负电荷，应选项C正确。答案：C[问题驱动](1)在摩擦起电过程中，一个物体带上了正电荷，另一个物体带上了负电荷，该过程是否创造了电荷？在一个封闭的系统中，电荷的总量会增多或减少吗？提示：摩擦起电的过程并没有创造电荷。一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变。(2)物体所带的电荷量可以是任意的吗？物体所带的电荷量可以是4×10－19C吗？提示：物体所带的电荷量不是任意的，它只能是1.60×10－19C的整数倍。由于4×10－19C是1.60×10－19C的2.5倍，所以物体所带的电荷量不能是4×10－19C。(3)电子和质子就是元电荷吗？提示：元电荷是最小的电荷量，不是实物粒子；电子和质子是实物粒子，不是元电荷。

【重难释解】1．使物体带电的实质不是创造了电荷，而是物体所带的电荷发生了转移，起电的过程就是物体间或物体内部电荷的重新分布。2．电荷的中和并不是指电荷消失，而是指带等量异种电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体到达电中性的过程。3．元电荷(1)元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分。(2)虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷。(3)电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫作电子的比荷。接触起电时电荷量的分配规律1．导体接触起电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关。2．当两个完全相同的金属球接触后，电荷量将平均分配。(1)假设两个金属球最初带同种电荷，接触后电荷量相加后均分；(2)假设两个金属球最初带异种电荷，那么接触后电荷量先中和再均分。【素养训练】4．(多项选择)关于电荷量，以下说法中正确的选项是()A．物体所带的电荷量可以为任意实数B．物体所带的电荷量只能是某些值C．物体因摩擦带电荷量为＋1.60×10－9C，这是因为失去了1.0×1010个电子D．物体所带电荷量的最小值为1.60×10－19C5．甲、乙两个原来不带电荷的物体相互摩擦(没有第三者参与)，结果发现甲物体带了1.6×10－15C的电荷量(正电荷)，以下说法正确的选项是()A．乙物体也带了1.6×10－15C的正电荷B．甲物体失去了104个电子C．乙物体失去了104个电子D．甲、乙两物体共失去了2×104个电子解析：甲、乙两个物体相互摩擦，甲物体带1.6×10－15C的正电荷，那么由电荷守恒定律可知，乙物体应带1.6×10－15C的负电荷，即甲物体失去了104个电子，乙物体得到了104个电子，所以B正确，A、C、D错误。答案：B

【重难释解】验电器的两种应用方式及原理1．带电体接触验电器：当带电的物体与验电器上面的金属球接触时，有一局部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9.1­9甲所示。2．带电体靠近验电器：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感应出异种电荷，而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，两箔片在斥力作用下张开，如图9.1­9乙所示。[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逐渐“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；而背向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A球上的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。[答案]AC【素养训练】6.(2021·郑州高中检测)如图9.1­11所示，用起电机使金属球A带上正电荷，并靠近验电器B，那么()图9.1­11A．验电器金箔不张开，因为球A没有和验电器上的金属球接触B．验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了正电荷C．验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了负电荷D．验电器金箔张开，因为验电器的下部箔片感应出了正电荷解析：当一个带正电荷的金属球A靠近原来不带电的验电器的金属小球时，小球由于静电感应会带上负电荷，金属箔片由于静电感应会带上正电荷，而整个验电器不带电，所以验电器的金属箔片张开的原因是箔片感应出了正电荷，应选项D正确。答案：D一、培养创新意识和创新思维1.如图9.1­12所示，在桌上间隔一定距离放两本书，将一块洁净的玻璃板放置于两书之上，使玻璃板离开桌面2～3cm。用宽0.5cm的纸条剪出各种姿态的人形小纸片，放在玻璃板下面，然后用一块硬泡沫塑料在玻璃上摩擦，可见小纸人翩翩起舞。图9.1­12(1)小纸人为什么会翩翩起舞？(2)如果实验前把“舞区〞烤一烤，实验效果会更好。这是为什么？提示：(1)玻璃板与硬泡沫塑料摩擦后，分别带上等量异种电荷，带电玻璃板能够吸引小纸人，小纸人接触玻璃板，带上与玻璃板相同性质的电荷而相互排斥，小纸人落下，如此反复，小纸人就翩翩起舞了。(2)说明在枯燥环境中容易摩擦起电，其原因是枯燥的空气不会把摩擦后玻璃板上所带的电荷导走。二、注重学以致用和思维建模2．古代琥珀价格昂贵，常有人鱼目混珠。南朝陶弘景写道“惟以手心摩热拾芥为真〞，南北朝时的雷敩(音xiào)在?炮炙论?中也有“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也〞的说法，以此作为识别真假琥珀的标准。这些识别方法主要是利用了()A．摩擦生热使琥珀温度升高B．尖端放电现象C．手心和琥珀之间的热传递D．摩擦起电使琥珀带电从而能够吸引轻小物体解析：“惟以手心摩热拾芥为真〞，“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也〞，这些识别方法主要是通过摩擦起电方式使琥珀带电，利用带电体能够吸引轻小物体