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

1.电荷第九章静电场及其应用学习目标1.通过摩擦起电形成电荷的概念,理解电荷守恒定律。(物理观念)2.明确三种不同起电方式的本质。(科学思维)3.通过静电感应实验和验电器的使用实验体会电荷间的同斥异吸。(科学探究)4.会用原子结构模型解释摩擦起电的原因,激发对自然的好奇心。(科学态度与责任)基础落实•必备知识全过关一、电荷1.两种电荷(1)正电荷:和用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷性质一样的电荷。(2)负电荷:和用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷性质一样的电荷。2.电荷的多少叫作_______,在国际单位制中,单位是_____,符号是_____。

3.原子是由带__________的质子、不带电的中子以及带__________的电子组成的。每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量________,所以整个原子对外界表现为电中性。

4.金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电子叫作__________。电荷量

库仑

C正电

负电

一样多

自由电子

5.金属的微观结构:金属由不移动、带正电的离子和__________、带___电的电子组成。如图所示。

自由运动负6.三种起电方式(1)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_____会转移到另一个物体上。于是,原来电中性的物体由于______电子而带负电,

_______电子的物体则带正电。

(2)感应起电①静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互__________,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______电荷,远离带电体的一端带________电荷。这种现象叫作静电感应。

②感应起电:利用__________使金属导体带电的过程。

(3)接触起电:带电体接触导体时,电荷转移到导体上,使导体带同种性质的电荷。电子

得到

失去

吸引或排斥

异种

同种

静电感应

二、电荷守恒定律及元电荷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__________保持不变。

2.电荷守恒定律更普遍的表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的__________保持不变。

可类比能量守恒定律理解

创生

消灭

总量

代数和

3.元电荷(1)实验发现,电子、质子和正电子所带的电荷量最小,人们把这个__________的电荷量叫作元电荷,用e表示。

最小

(2)所有带电体的电荷量都是e的__________。这就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。

(3)电子的比荷:电子的电荷量e与电子的质量me之比。整数倍

情境链接

提示

水流向气球弯曲。气球与毛巾摩擦后带电,吸引水流。

如图所示,把气球与毛巾摩擦后靠近很细的水流,会看到什么现象?请解释产生该现象的原因。

教材拓展

阅读教材第4页

“做一做”,思考怎样利用验电器判断物体带正(或负)电?提示

先把待测带电物体与验电器接触一下,使金属箔片张开,然后用带足够多正电荷的物体接触验电器。如果金属箔片张开的角度更大,则表示待测物体带正电;如果金属箔片张开的角度减小,或先闭合而后张开,则表示待测物体带负电。易错辨析

(1)丝绸摩擦过的玻璃棒带正电说明丝绸上的正电荷移动到玻璃棒上。

(

)(2)感应起电说明电荷可以使不带电的物体创造出电荷。(

)提示

原子核是稳定的,正电荷并不移动,移动的是核外电子,玻璃棒和丝绸摩擦时,电子会由玻璃棒转移到丝绸上,所以玻璃棒因缺失电子对外显示带正电。

××提示

感应起电的实质是电荷在同一导体内部从一部分转移到另一部分,此过程中并非创造了电荷。(3)元电荷就是电子。(

)(4)带电体的电荷量不可能是6.5×10-19

C。(

)(5)质子和电子的比荷不相等。(

)

√×√提示

最小的电荷量叫作元电荷,数值为1.60×10-19

C;电子带负电,电荷量与元电荷相等,但它是微观粒子。提示

任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍,6.5×10-19

C不是1.60×10-19

C的整数倍。

提示

质子和电子的电荷量相等,但质子的质量远大于电子的质量,所以电子的比荷大于质子的比荷。

重难探究•能力素养全提升探究点一电荷及三种起电方式导学探究图甲是古老的摩擦起电机,图乙是感应起电机。结合图片,思考下列问题。(1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷?(2)感应起电能发生在绝缘体上吗?原因是什么?提示

(1)两个绝缘体摩擦时,其中一个物体失去电子,另一个物体得到电子,分别带上了正、负电荷;(2)感应起电不会发生在绝缘体上,因为绝缘体中的电子不能自由移动。知识归纳三种起电方式的比较

比较项摩擦起电接触起电感应起电产生条件两种不同物质构成的绝缘体摩擦导体与带电体接触带电体靠近导体实验毛皮摩擦橡胶棒带电体接触验电器带电体靠近验电器结果两物体带上等量异种电荷验电器带上与带电体相同电性的电荷验电器两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同”比较项摩擦起电接触起电感应起电起电原因不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子的得失电荷之间的相互作用导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)带电体起电实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移特别提示

三种带电方式的实质都是电子的转移。

典例剖析【例1】

(多选)如图甲所示,A、B为相互接触的用绝缘柱支撑的金属导体,在它们的下部贴有金属箔片,起初它们不带电,C是带正电的小球,把C靠近A时,A、B上的金属箔片都张开。下列说法正确的是(

)DAA.把C靠近A稳定后,先把A、B分开,然后移走C,A、B上的金属箔片仍张开B.把C靠近A稳定后,先移走C,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍张开C.把C靠近A稳定后,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上的金属箔片闭合D.把C靠近A稳定后,通过导线让B接地,如图乙所示,则A上的金属箔片仍张开,而B上的金属箔片闭合解析

带正电的C对A、B内的电荷有力的作用,使A、B中的自由电子向左移动,A积累了负电荷,B积累了正电荷,其下部贴的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷,由于同种电荷间有斥力,所以金属箔片都张开。把C靠近A稳定后,先把A、B分开,则A、B分别带上了等量的异种电荷,移走C后,A、B上的电性和电荷量不变,两金属箔片仍张开,选项A正确;如果先移走C,A、B上的感应电荷会在其相互之间力的作用下中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开,选项B错误;先把A、B分开,再移走C,A、B仍然带电,但重新让A、B接触后,A、B上的感应电荷完全中和,金属箔片都不会张开,选项C错误;B接地时,A、B和大地组成了新的大导体,AB是大导体的近端,大地为远端,B右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,即A左端带负电,B中任何一部分均不带电,A上的金属箔片仍张开,B上的金属箔片闭合,选项D正确。方法技巧

感应起电的三点点拨1.只有导体中的电子才能自由移动,绝缘体中的电子不能自由移动,所以导体能够发生感应起电,而绝缘体不能。2.凡是遇到接地的感应起电问题时,该导体与地球可视为一个导体,而且该导体可视为近端,带异种电荷,地球就成为远端,带同种电荷,与导体接地位置无关,如图乙、丙所示。3.感应起电的方法(1)使带正电的C靠近相互接触的两导体A、B,如图丁所示;(2)保持C不动,用绝缘工具分开A、B,如图戊所示;(3)移走C,则A带负电,B带正电,如图己所示。对点演练1.(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。一同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示。对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是(

)A.摩擦使笔套带电B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异种电荷C.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和D.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环上部的感应电荷数量不断增加BDA解析

笔套与头发摩擦后,由于摩擦使笔套带电,A正确;带电的笔套靠近圆环时,圆环上部感应出与笔套所带电荷异种的电荷,圆环下部感应出与笔套所带电荷同种的电荷,B正确;圆环中的总电荷为零,不能中和笔套所带电荷,笔套碰到圆环后,笔套和圆环将带同种电荷,C错误;圆环和笔套距离越近,感应效果越明显,感应电荷越多,D正确。2.如图所示,在绝缘支架上的导体A和导体B按图中方式接触放置,原先A、B都不带电,先让开关K1、K2均断开,现在将一个带正电小球C放置在A左侧,下列判断正确的是(

)A.只闭合K1,则A左端不带电,B右端带负电B.只闭合K2,接着移走C,最后将A、B分开,A带负电C.K1、K2均闭合时,A、B均不带电D.K1、K2均闭合时,A左端带负电,B左端不带电D解析

A、B接触,把C靠近A,K1、K2均断开时,A左端是近端(会感应出负电荷),B右端是远端(会感应出正电荷);只闭合K1、只闭合K2或K1、K2均闭合时,A、B均和大地构成一个更大的导体,A左侧为大导体的近端(会感应出负电荷),大地变为大导体的远端,B中没有感应电荷,此时若将C移开,A端的负电荷会流向大地。只闭合K1时,B右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,所以B不再带有电荷,A左端带负电,A错误;同理可知C错误,D正确;只闭合K2时,B右端不再带有电荷,A左端带负电,接着移走C,A左端的负电荷会被中和而不带电,最后A、B分开,则A、B均不带电,B错误。探究点二电荷守恒定律导学探究某同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示,验电器带负电,经过一段时间后,该同学发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。①金属球上原有的负电荷逐渐消失了。②在此现象中,电荷不守恒。③金属球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了。④该现象是由于电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律。关于此问题,他跟学习小组讨论后形成了下列观点,你认为哪些是正确的?提示

带负电的验电器在潮湿的空气中,经过一段时间后,金属球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了,但电荷在转移的过程中仍然守恒,故③④正确。知识归纳1.物体带电的实质使物体带电不是创造了电荷,使物体不带电也不是消灭了电荷。物体带电的实质是电荷在物体间或同一物体不同部分间的重新分配。摩擦起电、感应起电和接触起电均符合电荷守恒定律。2.两金属导体接触后电荷量的分配规律(1)当两个导体材料、形状不同时,接触后再分开,只能使两者均带电,但无法确定电荷量的多少。(2)若使两个完全相同的金属球电荷量的绝对值分别为q1、q2,则有①若带同种电荷⇒金属球相接触⇒总电荷量平分⇒②若带异种电荷⇒金属球相接触⇒先中和再平分⇒特别提示

1.中性:物体内有电荷存在,但正、负电荷的绝对值相等,对外不显电性。2.中和:两个带有等量异种电荷的带电体相接触达到电中性的过程。典例剖析【例2】

有两个完全相同的带电金属球A、B,分别带有电荷量QA=8×10-9C、QB=-3.2×10-9C。让两金属球接触后,A、B所带电荷量各是多少?此过程中电荷发生了怎样的转移,转移了多少?答案

均为2.4×10-9C

电子由B转移到了A,转移的电荷量为5.6×10-9C规律方法

带电导体接触时电子转移规律(1)带正电的导体A与带负电的导体B接触,电子由B转移到A。(2)带正电的导体A与不带电的导体B接触,电子由B转移到A。(3)带负电的导体A与不带电的导体B接触,电子由A转移到B。对点演练3.(2025浙江期末)干燥的天气里,一个人脱了鞋在地毯上走,身上聚集了-4.8×10-5C的电荷。已知电子质量me=9.1×10-31kg,电子电荷量e=1.6×10-19C。(1)求多少个电子的电荷量等于-3.2×10-5C?(2)求此人身上多出的电子的个数。(3)他的质量增加了多少?探究点三验电器导学探究制作一个验电器,将带电体靠近验电器上端但不与验电器接触,验电器的金属箔片是否会张开?提示

会张开。

知识归纳验电器的两种应用方式及其原理(1)带电体接触验电器当带电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,与金属球相连的两金属箔片带上同种电荷,因相互排斥而张开,如图甲所示。(2)带电体靠近验电器当带电体靠近验电器上面的金属球时,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),两金属箔片在斥力作用下张开,如图乙所示。典例剖析【例3】

(多选)如图所示,使带正电的绝缘棒A与带负电的验电器B接触或靠近,则验电器金属箔片张角的变化情况是(

)

A.绝缘棒A与验电器B接触,验电器金属箔片张角一定变小B.绝缘棒A与验电器B接触,验电器金属箔片张角可能变大C.绝缘棒A与验电器B靠近,验电器金属箔片张角可能变小D.绝缘棒A与验电器B靠近,验电器金属箔片张角可能先合拢再张开BCD特别提示

验电器上电荷分布遵守静电感应的规律:“近异远同”。解析

A与B接触时,A上的正电荷先与B上的负电荷(设A的电荷量大于B)中和,然后再分一部分正电荷使金属箔片张开,张开的角度有可能比原来的角度大,也有可能小于或等于原来的角度,选项A错误,B正确;A靠近B时,由于异种电荷相互吸引,静电感应使金属箔片上的负电荷“上移”,使金属箔片张角减小,若B所带负电荷较少,则金属箔片先合拢再张开,选项C、D正确。对点演练4.如图所示,用起电机使金属球A带上正电荷,并靠近验电器B,则(

)A.验电器金属箔片不张开,因为A没有和验电器上的金属球接触B.验电器金属箔片张开,因为整个验电器都带正电荷C.验电器金属箔片张开,因为整个验电器都带负电荷D.验电器金属箔片张开,因为验电器金属箔片带正电荷D解析

当带正电的A靠近原来不带电的验电器B时,验电器上的金属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,所以验电器金属箔片张开的原因是金属箔片带正电荷。学以致用•随堂检测全达标1.(摩擦起电)(多选)关于摩擦起电现象,下列说法正确的是(

)A.摩擦起电使本来没有电子和质子的物体产生电子和质子B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量异种电荷C.摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体D.丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多于电子数而显正电解析

摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的束缚能力不相同,所以电子可以在物体间转移。若一个物体失去电子,其质子数就会比电子数多,我们说它带正电;若一个物体得到电子,其质子数就会比电子数少,我们说它带负电。使物体带电并不是创造出电荷,故B、D正确。BD2.(摩擦起电、电荷守恒定律)(多选)东汉王充在《论衡·乱龙》中有“顿牟掇芥”的描述,显示了中国古人对电的正确认知。“顿牟掇芥”意思是玳瑁的壳经摩擦后会产生静电,可以吸引芥一类的轻小物体。下列说法正确的是A.玳瑁壳摩擦后创造了电荷B.玳瑁壳摩擦后转移了电荷C.玳瑁壳摩擦后一定带正电D.若玳瑁壳带正电,则与之摩擦的物体必带等量的负电(

)BD解析

不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同,两个物体相