人教九级第两种电荷

两种电荷人教版九年级物理全一册·第十五章第1节Contents本节学习目标系统掌握电荷的基本概念与物质的导电性质01摩擦起电现象认识带电体的性质与摩擦起电的本质02两种电荷及作用规律探究正负电荷的定义与相互作用规律03原子结构与元电荷从微观角度理解电荷转移的本质04导体与绝缘体区分导电能力不同的物质及其原因PHYSICS·ELECTROSTATICS生活中的静电现象静电现象广泛存在于日常生活中，从科技馆的"怒发冲冠"实验到冬天脱毛衣时的火花，这些现象都指向同一个物理本质——物体带了电。怒发冲冠实验当人站在绝缘台上触摸静电球时，头发会根根竖起，形成"怒发冲冠"的奇特景象。这是因为人体带上电荷后，头发丝带有同种电荷，相互排斥而散开竖立，直观展示了静电力的作用。科技馆常以此作为经典演示，帮助观众理解电荷分布与静电感应的基本原理。冬天脱毛衣的火花干燥的冬天脱毛衣时，常会听到"噼啪"声，甚至在黑暗中看到闪光。这是衣服与身体摩擦产生电荷积累，达到一定程度后发生放电的现象，属于摩擦起电的典型表现。空气湿度越低，电荷越容易积累，放电现象也就越明显，这也是冬季静电问题频发的原因。CHAPTER01摩擦起电现象用摩擦的方法使物体带电，带电体具有吸引轻小物体的性质物理实验探究探究摩擦起电实验通过摩擦的方法可以使物体带上电荷，带电体具有吸引轻小物体的性质，这是判断物体是否带电的简单方法。01塑料梳子吸纸屑：用塑料梳子梳头后，梳子能吸引碎纸屑，说明梳子经过摩擦后带了电02气球粘墙壁：用毛皮摩擦过的气球可以"粘"在墙壁上不掉下来，说明气球带了电荷03玻璃棒吸引水流：用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近细水流，水流会向玻璃棒方向偏转弯曲塑料梳子摩擦后吸引碎纸屑气球经摩擦后吸附在墙壁上ELECTROSTATICS摩擦起电的定义摩擦起电是用摩擦的方法使物体带电，带电体具有吸引轻小物体的性质。需要注意，摩擦起电并非创造了电荷。带电体具有吸引轻小物体性质的物体叫做带电体，或者说物体带了电荷。带电体是电学中的基本概念，是研究静电现象的基础。吸引轻小物体摩擦起电用摩擦的方法使物体带电，叫做摩擦起电，这是最常见的起电方式。日常生活中梳子梳头发、脱毛衣时产生的静电都属于摩擦起电现象。最常见方式重要提示摩擦起电并不是创造了电荷，而是电荷从一个物体转移到另一个物体。在摩擦过程中，电子发生转移，使两个物体带上等量异种电荷。电荷转移ELECTROSTATICS生活中的摩擦起电现象摩擦起电现象在日常生活中随处可见，了解这些现象有助于我们理解电学原理并采取相应防护措施。常见摩擦起电现象及成因现象产生原因梳头时头发随梳子飘起梳子与头发摩擦，两者带上异种电荷相互吸引穿化纤衣服易吸附灰尘衣服与皮肤摩擦带电，吸引轻小的灰尘颗粒电视机屏幕易积灰屏幕工作时带静电，吸附空气中的灰尘油罐车尾部拖铁链油与罐体摩擦产生静电，铁链将电荷导入大地防止放电起火生活中常见的摩擦起电现象及其产生原因CHAPTER02两种电荷及作用规律自然界只有正电荷和负电荷两种，同种相斥、异种相吸ELECTROSTATICS探究两种电荷大量实验表明，自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷。这是电学的基本事实。01正电荷的定义：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷，用符号'+'表示02负电荷的定义：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷，用符号'-'表示03重要结论：自然界只存在两种电荷，任何带电体所带的电荷要么是正电荷，要么是负电荷丝绸摩擦玻璃棒—产生正电荷毛皮摩擦橡胶棒—产生负电荷Electrostatics电荷间的相互作用规律电荷间相互作用的基本规律是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。这一规律是理解静电现象的基础。电荷相互作用实验示意：带电棒靠近时的排斥与吸引现象01实验一：两根丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近→相互排斥（都带正电荷，同种电荷相斥）02实验二：两根毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近→相互排斥（都带负电荷，同种电荷相斥）03实验三：丝绸摩擦的玻璃棒与毛皮摩擦的橡胶棒靠近→相互吸引（正负电荷，异种相吸）04规律总结：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，这是电荷间相互作用的基本规律ELECTROSTATICS电荷的中和现象等量的异种电荷相遇时会发生中和现象，正负电荷相互抵消，物体恢复不带电状态。中和的定义等量的正电荷和负电荷放在一起，会相互抵消，使物体恢复不带电状态。这是静电学中的基本现象之一。正负抵消中和的本质中和不是电荷消失，而是正负电荷重新结合，电荷总量仍然守恒。能量以其他形式释放。电荷守恒生活实例静电除尘器利用异种电荷相吸的原理，让灰尘带电后被电极吸附，实现空气净化。静电除尘Electrostatics·Fundamentals电荷量电荷量是描述电荷多少的物理量，单位是库仑（C），这是电学的基本单位之一。电荷量定义电荷的多少叫做电荷量，简称电荷，通常用符号Q表示。Q单位电荷量的国际单位是库仑，简称库，符号是C，以纪念法国物理学家库仑。C常见量级摩擦起电产生的电荷量很小，通常只有几微库（μC）到几十微库。μCPHYSICS·ELECTROSTATICS验电器的构造与原理验电器是检验物体是否带电的仪器，其工作原理是同种电荷相互排斥，金属箔张开角度越大，说明物体带电量越大。主要构造：验电器由金属球、金属杆和两片金属箔组成，金属箔封装在玻璃瓶内防止气流干扰工作原理：带电体接触金属球后，电荷通过金属杆传到两片金属箔，同种电荷相斥使箔片张开判断带电量：金属箔张开的角度越大，说明物体所带的电荷量越多验电器结构示意图·金属箔因同种电荷排斥而张开ELECTROSTATICS检验物体是否带电的方法检验物体是否带电有三种方法：吸引轻小物体、电荷间相互作用、使用验电器，每种方法都有适用场景。检验方法带电时的现象原理说明吸引轻小物体能吸引碎纸屑等轻小物体带电体具有吸引轻小物体的性质电荷间相互作用与已知带电体靠近时发生排斥或吸引同种电荷相斥、异种电荷相吸使用验电器接触后验电器金属箔张开同种电荷相互排斥使箔片张开三种检验物体是否带电的方法及其判断依据CHAPTER03原子结构与元电荷从原子层面理解摩擦起电的本质是电子的转移AtomicStructure原子的结构原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成，正常情况下原子核所带正电荷量与电子所带负电荷量相等，原子呈电中性。原子结构示意图·原子核与核外电子01原子核位于原子中心，体积很小但质量很大，带正电荷，由质子和中子组成。02核外电子围绕原子核高速运动的带负电粒子，不同原子的电子数目不同。03电中性正常情况下，原子核的正电荷量等于核外电子的负电荷量，原子整体不带电。Electrostatics·静电学基础元电荷元电荷是电荷量的最小单位，等于一个电子或质子所带的电荷量，任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。元电荷定义人们把最小的电荷量叫做元电荷，用符号e表示，它等于一个电子所带的电荷量。元电荷是电荷量子化的基本体现，标志着电荷的不连续性。e元电荷数值e=1.6×10⁻¹⁹C，这是一个极小的电荷量，1库仑相当于6.25×10¹⁸个元电荷。该数值由美国物理学家密立根通过油滴实验首次精确测定。1.6×10⁻¹⁹C量子化特征任何带电体所带的电荷量都是元电荷e的整数倍，不存在分数倍的电荷量。电荷只能取分立的值，这是自然界的基本量子规律之一。整数倍PHYSICS·ELECTROSTATICS摩擦起电的本质摩擦起电的本质是电子从一个物体转移到另一个物体，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，电荷总量守恒。摩擦起电时电子在物体间的转移示意01电子转移：不同物质的原子核对电子的束缚能力不同，摩擦时束缚力弱的物质会失去电子02带电原因：失去电子的物体因正电荷多于负电荷而带正电，得到电子的物体带负电03电荷守恒：摩擦起电过程中，一个物体失去多少电子，另一个物体就得到多少电子，总电荷量不变摩擦起电·实例典型摩擦起电实例分析丝绸与玻璃棒摩擦时，玻璃棒失去电子带正电；毛皮与橡胶棒摩擦时，橡胶棒得到电子带负电，这取决于物质对电子束缚能力的差异。丝绸+玻璃棒01玻璃棒原子核对电子束缚能力较弱，摩擦时电子转移到丝绸上02玻璃棒失去电子→正电荷多→带正电；丝绸得到电子→带负电电子束缚能力：丝绸>玻璃失去电子→带正电毛皮+橡胶棒01橡胶棒原子核对电子束缚能力较强，摩擦时从毛皮夺取电子02橡胶棒得到电子→负电荷多→带负电；毛皮失去电子→带正电电子束缚能力：橡胶>毛皮得到电子→带负电Chapter20其他起电方式除摩擦起电外，还有接触起电和感应起电两种方式，它们的本质都是电荷的转移或重新分布。起电方式过程描述带电结果摩擦起电两个不同物体相互摩擦两物体带上等量异种电荷接触起电带电体与不带电导体接触不带电导体带上与原带电体同种电荷感应起电带电体靠近但不接触导体导体近端感应异种电荷，远端感应同种电荷三种起电方式的对比CHAPTER04导体与绝缘体根据导电能力将物质分为导体和绝缘体两大类物理·电学基础导体导体是容易导电的物体，其导电原因是内部存在大量可自由移动的电荷，金属依靠自由电子导电，溶液依靠离子导电。铜导线截面·金属是最常见的导体01导体定义容易导电的物体叫做导体，如金属、人体、大地、石墨、酸碱盐溶液等02导电原因导体内部存在大量可自由移动的电荷，金属中是自由电子，溶液中是正负离子03自由电子金属原子最外层电子受核束缚较弱，能脱离原子在金属内部自由移动，称为自由电子PHYSICS·电学基础绝缘体绝缘体是不容易导电的物体，其内部电荷被原子核紧紧束缚，不能自由移动，但绝缘体并非绝对不导电。01绝缘体定义：不容易导电的物体叫做绝缘体，如橡胶、玻璃、塑料、陶瓷、干燥空气等橡胶·玻璃·陶瓷02不导电原因：绝缘体中的电荷被原子核紧紧束缚，几乎不能自由移动，所以难以导电电荷束缚03绝缘体的应用：电线外皮用塑料或橡胶、电工工具手柄用绝缘材料，都是利用绝缘体防止触电防触电保护电工绝缘手套与绝缘工具—利用绝缘体防止触电PHYSICS·电学基础导体与绝缘体的转化导体和绝缘体之间没有绝对的界限，在一定条件下可以相互转化，如干燥木头是绝缘体，潮湿后变成导体。闪电——空气在高压下被击穿，由绝缘体变为导体没有绝对界限：导体和绝缘体的区分是相对的，在条件改变时，绝缘体可以变成导体干燥vs潮湿：干燥的木头、纸张是绝缘体，但潮湿后因含水（含离子的溶液）而变成导体高温击穿：玻璃在常温下是绝缘体，但加热到红炽状态时会变成导体；空气被高压击穿也会导电（闪电）PHYSICS·ELECTRICITY导体与绝缘体对比总结导体和绝缘体的根本区别在于内部是否存在可自由移动的电荷，掌握常见导体和绝缘体是安全用电的基础。对比项目导体绝缘体定义容易导电的物体不容易导电的物体常见实例金属、人体、大地、石墨、盐水橡胶、玻璃、塑料、陶瓷、干燥空气导电原因存在大量自由电荷（自由电子或离子）电荷被原子核紧紧束缚，不能自由移动典型应用电线芯、电极、接地线电线外皮、绝缘手套、工具手柄导体与绝缘体的系统对比拓展知识半导体与超导体导电能力介于导体和绝缘体之间的物质叫半导体，某些物质在极低温下电阻变为零的现象叫超导，它们是现代科技的重要基础。半导体01导电能力介于导体和绝缘体之间，如硅、锗等材料，是电子工业的核心基础硅·锗02可通过掺杂、光照、温度等方式精确调控其导电性能，实现灵活控制掺杂·光照·温度03广泛应用于芯片、二极管、太阳能电池等现代电子产品，支撑信息时代发展芯片·太阳能电池超导体01某些物质在极低温度下电阻突然变为零的现象，具有完全导电性零电阻02电流在超导体中可以无损耗地永久流动，具有完全抗磁性（迈斯纳效应）无损耗·完全抗磁03应用于磁悬浮列车、核磁共振成像、粒子加速器等前沿高科技领域磁悬浮·核磁共振EXERCISE·01课堂练习（一）通过典型例题检验学生对原子结构、电荷性质的理解程度，巩固基础知识。QUESTION题目：在原子核中，带正电的粒子是（）A.质子B.中子C.电子D.原子ANSWERA质子ANALYSIS解析：原子由原子核和核外电子组成，原子核又由质子和中子组成。质子带正电，中子不带电，核外电子带负电。本题考查原子内部结构的基本知识。+质子正电荷○中子不带电−电子负电荷Practice课堂练习（二）验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，金属箔片带同种电荷而张开。Question一个验电器的两个金属箔片因带电而张开，则这两个金属箔片一定（）A.带正电B.带负电C.带异种电荷D.带同种电荷AnswerD带同种电荷Analysis验电器的两片金属箔带的是同种电荷，由于同种电荷相互排斥，箔片才会张开。至于带正电还是负电，从题目无法判断，只能确定一定带同种电荷。同种电荷相互排斥EXERCISE·03课堂练习（三）综合运用电荷间相互作用规律分析多个带电体的带电情况，需要注意带电体也能吸引不带电的轻小物体。题目A、B、C三个轻质小球，已知A带负电，A和B互相吸引，C和A互相排斥，则（）ANSWERBB可能不带电，C带负电ANALYSIS01A带负电，C与A排斥→C也带负电（同种电荷相斥）02A与B吸引→B可能带正电（异种电荷相吸），也可能不带电（带电体吸引轻小物体）CLASSROOMPRACTICE课堂练习（四）将物理知识应用于实际问题，理解油罐车拖铁链的原理，体现物理与生活的联系。01题目运输油的油罐车底部都拖有一根铁链，这样做的目的是什么？请从物理角度分析这一现象。02参考答案运输过程中，油与油罐摩擦会产生静电，电荷积累到一定程度可能放电产生火花，引燃油蒸气造成危险。铁链的作用是将静电荷及时导走。03原理分析铁链是导体，可以将油罐上积累的静电荷导入大地，防止电荷积累产生放电火花，确保运输安全。这是静电防护在生活中