高中物理人教必修三第9章第1節(jié)電荷課件

1、電荷人教版高中物理 必修3新知導(dǎo)入公元前600年左右，古希臘學(xué)者泰勒斯就發(fā)現(xiàn)摩擦過(guò)的琥珀吸引輕小物體的現(xiàn)象。摩擦過(guò)的琥珀能夠吸引羽毛。古希臘學(xué)者泰勒斯新知導(dǎo)入公元1世紀(jì)，我國(guó)學(xué)者王充在論衡一書(shū)中也寫(xiě)下“頓牟掇芥”一語(yǔ)。你知道是什么意思嗎？此語(yǔ)意為摩擦過(guò)的琥珀能吸引像草芥一類的輕小物體。新知導(dǎo)入16世紀(jì)，英國(guó)科學(xué)家吉爾伯特在研究這類現(xiàn)象時(shí)首先根據(jù)希臘文的琥珀創(chuàng)造了英語(yǔ)中的“electricity”（電）這個(gè)詞，用來(lái)表示琥珀經(jīng)過(guò)摩擦以后具有的性質(zhì)，并且認(rèn)為摩擦過(guò)的琥珀帶有電荷。今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)電荷以及使物體帶電的方法等有關(guān)知識(shí)。新知講解演示實(shí)驗(yàn)：分別用絲綢摩擦過(guò)的兩個(gè)玻璃棒互相靠近，觀察發(fā)生的現(xiàn)象

2、；再用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒靠近玻璃棒，觀察發(fā)生的現(xiàn)象；這能說(shuō)明什么問(wèn)題？一、電荷1.電荷種類及其相互作用規(guī)律新知講解這說(shuō)明摩擦過(guò)的玻璃棒和硬橡膠棒都帶了電荷，并且玻璃棒和硬橡膠棒帶異種電荷；同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引?，F(xiàn)象:用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒之間相互排斥，而玻璃棒和硬橡膠棒之間卻相互吸引。新知講解迄今為止，人們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)這兩種電荷都排斥或都吸引的電荷。所以自然界的電荷只有兩種：正電荷和負(fù)電荷。被絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的電荷命名為正電荷，用” +“表示。被毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒所帶的電荷命名為負(fù)電荷，用” - “表示。（1）電荷種類美國(guó)科學(xué)家富蘭克林通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雷電的性質(zhì)與摩擦產(chǎn)生的電的

3、性質(zhì)完全相同，并命名了正電荷和負(fù)電荷。新知講解+-+-（2）兩種電荷間的相互作用規(guī)律同種電荷相互排斥；異種電荷相互吸引。新知講解2.電荷量（1）定義：電荷的多少叫作電荷量，用Q或q來(lái)表示。（2）單位：它的單位是庫(kù)侖，簡(jiǎn)稱庫(kù)，符號(hào)是C。正電荷的電荷量為正值，負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值。（3）比較電荷帶電的多少，要比較的是其電荷量的絕對(duì)值，絕對(duì)值大的帶電多。盡管電荷量有正負(fù)值（正號(hào)一般省略），要知道這里的” “”號(hào)代表電荷的種類，與數(shù)學(xué)中的正負(fù)號(hào)的含義不同。新知講解原子（中性）原子核（正電）核外電子（負(fù)電）質(zhì)子（正電）中子（不帶電）3.物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)質(zhì)子中子核外電子原子核（1）物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)每個(gè)原子中質(zhì)子

4、的正電荷數(shù)量與電子的負(fù)電荷數(shù)量一樣多，所以整個(gè)原子對(duì)外界表現(xiàn)為電中性。新知講解質(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用核力的作用。離原子核較遠(yuǎn)的核外電子容易受到外界的作用而脫離原子。金屬中原子的外層電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由運(yùn)動(dòng)，這種電子叫作自由電子。失去自由電子的原子便成為帶正電的離子。（2）金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型新知講解如圖所示：每個(gè)正離子在金屬內(nèi)部排列起來(lái)，它們都在自己的平衡位置附近振動(dòng)而不移動(dòng)，只有自由電子穿梭其中這就使金屬成為導(dǎo)體。金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型注意：絕緣體中幾乎不存在能自由移動(dòng)的電荷。新知講解1.摩擦起電（1）定義：人們發(fā)現(xiàn)，很多物體都會(huì)由于摩擦而帶電，并稱這種方式為摩擦起電。二、

5、使物體帶電的方法（2）摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同。電子從一個(gè)物體上轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，得到電子的物體帶負(fù)電，失去電子的物體帶正電，這樣兩個(gè)相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷。新知講解例如：用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的正電荷，實(shí)質(zhì)上就是由于兩者摩擦，組成玻璃棒的原子上的若干電子轉(zhuǎn)移到絲綢上，使玻璃棒失去電子帶正電，而絲綢得到電子帶負(fù)電。用絲綢摩擦玻璃棒（3）實(shí)質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移。新知講解特別提醒！同一物體分別與不同種類的物體摩擦，該物體所帶電荷的種類可能不同。所以，不要以為摩擦過(guò)的玻璃棒總是帶正電。 例如：棉布分別與丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，所帶電荷的種類是不同的。丙烯塑料板棉

6、布乙烯塑料板棉布新知講解2.靜電感應(yīng)引起的感應(yīng)起電實(shí)驗(yàn)器材一對(duì)用絕緣柱支持的導(dǎo)體 A 和 B，且分別在A、B下部貼有兩片金屬箔、絕緣棒、帶電體 C。靜電感應(yīng)ABC（1）演示實(shí)驗(yàn)：觀察靜電感應(yīng)現(xiàn)象新知講解實(shí)驗(yàn)步驟取一對(duì)用絕緣柱支持的導(dǎo)體 A 和 B，使它們彼此接觸。它們不帶電，貼在下部的兩片金屬箔是。手握絕緣棒，把帶正電荷的帶電體 C 移近導(dǎo)體 A，觀察金屬箔有什么變化？閉合的現(xiàn)象：金屬箔由閉合變?yōu)閺堥_(kāi)，表明導(dǎo)體A、B兩端都帶了電。新知講解手持絕緣柱把導(dǎo)體 A 和 B 分開(kāi)，然后移開(kāi) C，金屬箔又有什么變化？再讓導(dǎo)體 A 和 B 接觸，又會(huì)看到什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：先把A和B分開(kāi)，然后移去C時(shí)，A和B

7、兩端的金屬箔仍然張開(kāi)，但張角卻有些變小了，再讓A和B接觸，可以看到A、B兩端的金屬箔都閉合了。利用金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型，解釋看到的現(xiàn)象。新知講解參考答案：因?yàn)镃棒的正電荷吸引金屬導(dǎo)體中的自由電子，在A端有多余電子積累而帶負(fù)電，B端因失去電子帶正電，A、B分離時(shí)A帶負(fù)電。B帶正電，并且A、B兩導(dǎo)體所帶電荷等量異號(hào)。移去C棒后，積累在A端和B端的電荷會(huì)在兩部分導(dǎo)體中重新分布，原來(lái)積累在A、B兩端的電荷有一部分會(huì)分散掉。所以金屬箔張角變小。再讓A、B接觸，由于它們所帶電荷等量異號(hào)，所以電荷中和，金屬箔閉合。新知講解（2）靜電感應(yīng)當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向

8、或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷。這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng)。（3）感應(yīng)起電利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過(guò)程叫作感應(yīng)起電。新知講解從 18 世紀(jì)起，人們開(kāi)始經(jīng)常使用一種叫作驗(yàn)電器的簡(jiǎn)單裝置來(lái)檢測(cè)物體是否帶電。做一做 制作驗(yàn)電器材料：導(dǎo)體棒、玻璃瓶、兩片金屬箔、金屬絲和絕緣塞。制作過(guò)程中有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一是絕緣塞的絕緣性能要好；二是兩片金屬箔要既輕又硬，張開(kāi)合攏靈活。新知講解制作過(guò)程：如圖玻璃瓶?jī)?nèi)有兩片金屬箔，用金屬絲掛在一根導(dǎo)體棒的下端，棒的上端穿過(guò)絕緣的瓶塞從瓶口伸出就制成了驗(yàn)電器。驗(yàn)電器思考討論1：是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接觸時(shí)，金屬箔片才開(kāi)始張

9、開(kāi)？解釋下面將要看到的現(xiàn)象。新知講解參考答案：不是，當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體棒并不與其接觸時(shí)，金屬箔片也能張開(kāi)。當(dāng)帶電體直接接觸導(dǎo)體棒時(shí)，導(dǎo)體棒和兩片金屬箔帶了與帶電體同種的電荷。當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體棒并不與其接觸時(shí)，因靜電感應(yīng)，導(dǎo)體棒帶了與帶電體不同種的電荷，兩片金屬箔帶了與帶電體同種的電荷。兩種方式下，兩片金屬箔都會(huì)相互排斥而張開(kāi)，都可以判斷物體是否帶電。新知講解把金屬箔換成指針，并用金屬制作外殼，這樣的驗(yàn)電器又叫作靜電計(jì)。思考討論2：驗(yàn)電器能檢驗(yàn)電荷的種類嗎？怎樣檢驗(yàn)？參考答案：能檢驗(yàn)電荷的種類。先使金屬箔帶上某種已知電荷，再將待測(cè)帶電體靠近驗(yàn)電器的導(dǎo)體棒，根據(jù)金屬箔張角的增減判斷帶電體電荷的種類靜

10、電計(jì)靜電計(jì)是通過(guò)靜電感應(yīng)檢測(cè)帶電體帶電的相對(duì)數(shù)量的靜電儀器。針對(duì)練習(xí)：如圖所示，把帶正電金屬球A，靠近不帶電的驗(yàn)電器B，則( )新知講解A驗(yàn)電器金屬箔片不張開(kāi)，因?yàn)榍駻沒(méi)有和B接觸B驗(yàn)電器金屬箔片張開(kāi)，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都帶上了正電DC驗(yàn)電器金屬箔片張開(kāi)，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都帶上了負(fù)電D驗(yàn)電器金屬箔片張開(kāi)，因?yàn)轵?yàn)電器金屬箔片帶上了正電新知講解3.接觸起電（1）不帶電的導(dǎo)體與帶電的物體接觸后會(huì)帶上電荷，這種使導(dǎo)體帶電的方式叫做接觸起電。（2）兩個(gè)完全相同的帶電導(dǎo)體接觸后電荷的分布規(guī)律兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體，一個(gè)帶電，另一個(gè)不帶電。當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體接觸后再分開(kāi)時(shí)，兩導(dǎo)體所帶的電荷量相等，都等于原來(lái)電荷量的一半。兩個(gè)

11、完全相同的導(dǎo)體，都帶有一定量的電荷，若兩帶電體的電荷量分別為Q1、Q2，則它們接觸后再分開(kāi)都帶有 的電荷量 ，式中電荷量Q、Q均包含它們的正負(fù)號(hào)。新知講解針對(duì)練習(xí)兩金屬小球所帶電荷量分別為+3Q和-Q，將兩小球接觸后分開(kāi)，它們各自所帶的電荷量都是（ ）A+3QB+2QC-QD+QD新知講解三、電荷守恒定律無(wú)論是摩擦起電還是感應(yīng)起電都沒(méi)有創(chuàng)造電荷，只是電荷的分布發(fā)生了變化，電荷并沒(méi)有產(chǎn)生和消失。1.電荷守恒定律（1）大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的總量保持不變，這個(gè)結(jié)論叫作電荷守恒定律。新知講解

12、近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，帶電粒子可以產(chǎn)生或湮沒(méi)。例如，一個(gè)高能光子在一定條件下可以產(chǎn)生一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子；一對(duì)正、負(fù)電子可以同時(shí)湮沒(méi)，轉(zhuǎn)化為光子。不過(guò)在這些情況下，帶電粒子總是成對(duì)產(chǎn)生或湮沒(méi)的，兩個(gè)粒子帶電數(shù)量相等但電性相反，而光子又不帶電，所以電荷的代數(shù)和仍然不變。（2）電荷守恒定律另表述為： 一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的。新知講解特別提醒!(1)不論是起電現(xiàn)象還是電荷中和現(xiàn)象，其過(guò)程只是電荷的轉(zhuǎn)移，電荷本身不能被創(chuàng)生或消滅。 (2)在任何物理過(guò)程中，各個(gè)物體的電荷量可以改變，但所有物體電荷量的代數(shù)和是守恒的。新知講解四、元電荷1.元電荷（1）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

13、的最小電荷量就是電子所帶的電荷量，人們把這個(gè)最小的電荷量叫作元電荷。（2）質(zhì)子、正電子所帶的電荷量與它相同，電性相反。用e表示。（3）所有帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍。電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。新知講解（4）元電荷的數(shù)值最早是由美國(guó)科學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)測(cè)得到的。現(xiàn)在公認(rèn)的元電荷e的值為e1.602 176 63410 -19 C，在計(jì)算中，可取e1.6010 -19 C特別提醒！元電荷是電荷量的單位，不是指某電荷。例如：質(zhì)子、電子的電荷量的數(shù)值皆為1.601019 C，但它們不叫元電荷，它們電荷量的絕對(duì)值才叫元電荷。針對(duì)練習(xí)關(guān)于元電荷，下述正確的是（ ）A點(diǎn)電荷就是元電荷B元電

14、荷就是正電子C元電荷是帶電量為1C的電荷D自然界中已知的最小電荷量新知講解D新知講解2.比荷電荷的電荷量q與其質(zhì)量m的比值q/m，符號(hào)：C/kg例如：電子的電荷量e與電子的質(zhì)量me 之比，叫作電子的比荷，電子的質(zhì)量me 9.1110 -31 kg。所以電子的比荷為：2. 元電荷是（）A電荷量 B點(diǎn)電荷 C電子 D質(zhì)子課堂練習(xí)1.根據(jù)電荷守恒定律，使兩個(gè)相同的金屬球A、B分別帶+5q和-q的電荷，把它們接觸后分開(kāi)，則A帶電量為（ ）A-4qB+2qC+4qD-2qBA課堂練習(xí)3.關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A摩擦起電現(xiàn)象說(shuō)明通過(guò)做功可以創(chuàng)造電荷B摩擦起電說(shuō)明電荷可以從一個(gè)

15、物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體C感應(yīng)起電說(shuō)明帶電的物體可以使不帶電的物體創(chuàng)造電荷D感應(yīng)起電說(shuō)明電荷從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來(lái)不帶電的物體上去了B課堂練習(xí)4.關(guān)于摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電，下列說(shuō)法中不正確的是（ ）A三種方式的實(shí)質(zhì)是一樣的，都是電子的轉(zhuǎn)移B三種方式都產(chǎn)生了新電荷C三種方式都符合電荷守恒定律D摩擦起電、接觸起電要求都要接觸，而感應(yīng)起電不要接觸B課堂練習(xí)5.下列關(guān)于靜電的說(shuō)法中正確的是( )A摩擦起電創(chuàng)造了電荷B絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶負(fù)電荷C普通驗(yàn)電器能直接檢測(cè)物體帶有何種性質(zhì)的電荷D電荷量存在某最小值D拓展提高1.下列說(shuō)法正確的是（ ）A物體所帶的電荷量可以為210 -19 CB不帶電的物體上

16、，既沒(méi)有正電荷也沒(méi)有負(fù)電荷C摩擦起電的過(guò)程，是靠摩擦產(chǎn)生了電荷D利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的自由電子趨向或遠(yuǎn)離帶電體D拓展提高2.如圖所示，用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B彼此接觸，起初它們不帶電，貼在兩端下部的金屬箔是閉合的把帶正電的物體C移近A端，然后把A和B分開(kāi)較遠(yuǎn)的距離，再移去C，則（ ）AC移近A端時(shí)，A端的金屬箔張開(kāi)，B端的金屬箔閉合BC移近A端時(shí)，A端的金屬箔閉合，B端的金屬箔張開(kāi)CA和B分開(kāi)，移去C后，B端的金屬箔會(huì)立即閉合DA和B分開(kāi)，移去C后，A端的金屬箔仍會(huì)張開(kāi)D拓展提高3. 如圖所示，用起電機(jī)使金屬球A帶上正電荷，并靠近驗(yàn)電器B，則( )A驗(yàn)電器金屬箔片不張開(kāi)，因?yàn)榍駻沒(méi)有和球B接觸B驗(yàn)電器金屬箔片張開(kāi)，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都感應(yīng)出了正電荷C驗(yàn)電器金屬箔片張開(kāi)，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都感應(yīng)出了負(fù)電荷D驗(yàn)電器金屬箔片張開(kāi)，因?yàn)轵?yàn)電器的下部箔片感應(yīng)出了正電荷D 課堂總結(jié)1.自然界的電荷只有兩種：正電荷和負(fù)電荷。2.同種電荷相互排斥；異種電荷相互吸引。3.使物體帶電的方式：摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電。4.電荷守恒定律5.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的最小電荷量就是電子所帶的電荷量