2022-2023學(xué)年新教材高中物理第9章靜電場及其應(yīng)用1電荷課件新人教版必修第三冊

第九章靜電場及其應(yīng)用1．電荷課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動探究課堂達(dá)標(biāo)檢測目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建1．知道自然界的電荷只有兩種，且電荷間存在著相互作用。2．了解摩擦起電和感應(yīng)起電兩種使物體帶電的方式，學(xué)會從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識物體帶電的原因。3．理解電荷守恒定律，會解釋生活中的靜電現(xiàn)象。4．知道電荷量、元電荷、比荷的概念，知道電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

1．兩種電荷自然界中只存在兩種電荷，即_____電荷和_____電荷。2．電荷量：電荷的_______，用Q表示，有時也可用q來表示。在國際單位制中，單位是_______，簡稱_____，符號是____。3．原子的組成①原子是由帶正電的_______、不帶電的中子以及帶負(fù)電的_______組成的。②每個原子中質(zhì)子的正電荷數(shù)量與電子的負(fù)電荷數(shù)量_________，整個原子對外界表現(xiàn)為_________。知識點1電荷正負(fù)多少庫侖庫C

質(zhì)子電子一樣多電中性4．摩擦起電的原因：當(dāng)兩種物質(zhì)組成的物體相互摩擦?xí)r，一些受束縛較弱的_______會轉(zhuǎn)移到另一個物體上，原來電中性的物體由于得到電子而帶_______，失去電子的物體則帶_______。5．自由電子：金屬中原子的外層電子脫離_________的束縛而在金屬中___________，這種電子叫作自由電子。6．離子：失去自由電子的_______便成為帶正電的離子。電子負(fù)電正電原子核自由運(yùn)動原子1．靜電感應(yīng)：當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶_______電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶_______電荷，這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng)。2．感應(yīng)起電：利用___________使金屬導(dǎo)體帶電的過程。知識點2靜電感應(yīng)異種同種靜電感應(yīng)表述一：電荷既不會_______，也不會_______，它只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到___________，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到_____________。在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量___________。表述二：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和___________。知識點3電荷守恒定律創(chuàng)生消滅另一部分另一個物體保持不變保持不變1．定義：最小的_________，用e表示。2．帶電體的電荷量特征：所有帶電體的電荷量都是e的_______倍，是_______連續(xù)變化的物理量。3．元電荷e的數(shù)值：最早是由美國物理學(xué)家密立根測得的，e＝1.602176634×10－19C，計算中可取e＝_______________C。4．電子的比荷知識點4元電荷電荷量整數(shù)不能1.60×10－19

質(zhì)量1.76×1011

預(yù)習(xí)自測『判一判』(1)兩個正電荷之間的作用力為斥力，兩個負(fù)電荷之間的作用力為引力。

(

)(2)摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過程。 (

)(3)玻璃棒和其他物體摩擦后不一定帶正電。 (

)×

×

√

(4)當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，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。 (

)(5)電荷守恒定律和能量守恒定律一樣，也是自然界中最基本的守恒定律。

(

)(6)元電荷就是最小的電荷。

(

)√

√

×

『選一選』(2021·北京人大附中朝陽學(xué)校高一下學(xué)期段考)在氣候干燥的秋冬季節(jié)，人們常常會碰到這些現(xiàn)象：晚上脫衣時，常會聽到噼啪的聲響；早上起來梳頭時，頭發(fā)常會“飄”起來。這就是發(fā)生在我們?nèi)粘Ｉ钪械撵o電現(xiàn)象。有一次，小明的手指靠近金屬門把手時，突然有一種被電擊的感覺。這是因為運(yùn)動摩擦使身體帶電，當(dāng)手指靠近門把手時，二者之間形成的放電現(xiàn)象。若放電前，小明的手指帶負(fù)電。有關(guān)金屬門把手的兩端被感應(yīng)帶電的情況，下列圖中標(biāo)示正確的是 (

)A

解析：人的手指帶負(fù)電，則由于靜電感應(yīng)，門把手中離手指較近的一端感應(yīng)出正電，離手指較遠(yuǎn)的一端感應(yīng)出負(fù)電，則圖A正確?！合胍幌搿辉诟稍锏奶鞖饫?，用梳子梳頭發(fā)的時候，頭發(fā)會不聽指揮，順著梳子飛起來(如圖)，這時如果將梳子浸入水中片刻再梳，頭發(fā)就服帖了。試解釋這一現(xiàn)象。解析：梳頭發(fā)時由于摩擦起電，梳子和頭發(fā)上產(chǎn)生異種電荷，又由于異種電荷相互吸引，使得頭發(fā)順著梳子飛了起來。梳子浸入水中后再梳，潮濕的梳子能將頭發(fā)上的靜電導(dǎo)走，也就不再出現(xiàn)上面的現(xiàn)象。課內(nèi)互動探究如圖所示，在干燥的環(huán)境中，用絲綢摩擦過的玻璃棒，慢慢靠近細(xì)碎的錫箔屑，會觀察到什么現(xiàn)象？請解釋所看到的現(xiàn)象。理想化模型與質(zhì)點情景導(dǎo)入探究

一提示：觀察到的現(xiàn)象是錫箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速向空中散開。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是：帶電物體能夠吸引輕小物體，錫箔屑與玻璃棒接觸后帶上與玻璃棒相同性質(zhì)的電荷，同種電荷相互排斥，錫箔屑散開。1．兩種電荷(1)電荷的種類：電荷分為正電荷和負(fù)電荷。①用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷；②用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷稱為負(fù)電荷。(2)電荷的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引；且?guī)щ婓w有吸引輕小物體的性質(zhì)。要點提煉(3)電荷量電荷的多少叫作電荷量，用Q或者q表示，在國際單位制中，它的單位是庫侖(C)。電荷有正、負(fù)之分，正電荷的電荷量為正值，負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值。但“＋”“－”號不表示電荷量的大小，只代表電荷的性質(zhì)(種類)。比較帶電體帶電的多少，是比較所帶電荷量的絕對值，絕對值大的帶電荷量就多。2．三種起電方式(1)為什么摩擦?xí)痣姠俦举|(zhì)：當(dāng)兩個不同物體互相摩擦?xí)r，由于不同物體的原子核對核外電子的束縛能力不同，束縛能力強(qiáng)的物體在摩擦過程中得到電子帶負(fù)電，束縛能力弱的物體在摩擦過程中失去電子帶正電。例如：用毛皮摩擦橡膠棒時，毛皮上的電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上，橡膠棒因得到電子而帶負(fù)電，毛皮因失去電子而帶正電。②摩擦過的橡膠棒一定帶負(fù)電嗎？不一定。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取決于兩種物質(zhì)的原子核束縛電子的能力的大小，故同一物體與不同種類的物體摩擦?xí)r，可能帶上不同種類的電荷。例如：用棉布分別與聚丙烯塑料板和聚乙烯塑料板摩擦，實驗結(jié)果如圖甲、乙所示，說明同一物體與不同種類物體摩擦?xí)r，帶電種類可能不同。(2)靜電感應(yīng)與感應(yīng)起電①靜電感應(yīng)：把帶電體移近不帶電的導(dǎo)體，導(dǎo)體的電荷分布會發(fā)生變化的現(xiàn)象。產(chǎn)生：如圖所示，把帶電的球C移近金屬導(dǎo)體AB時，由于同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引，使導(dǎo)體上的自由電子被吸引過來，因此導(dǎo)體的A、B兩端帶上了等量的異種電荷。②感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)原理使導(dǎo)體帶電的過程。規(guī)律：近端感應(yīng)出異種電荷，遠(yuǎn)端感應(yīng)出同種電荷。帶電體移近導(dǎo)體時，導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶上和帶電體電性相反的電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶上和帶電體電性相同的電荷。導(dǎo)體所帶的電荷稱為感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的規(guī)律可總結(jié)為：近異遠(yuǎn)同，電荷量相等。本質(zhì)：導(dǎo)體中自由電子在帶電體作用下，在導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造了電荷。③感應(yīng)起電的兩種不同方式感應(yīng)起電有兩種常見的方式，感應(yīng)出異種電荷和同種電荷，分別如下，不管哪種方式均需在干燥的環(huán)境中進(jìn)行。方式一：感應(yīng)出異種電荷操作步驟如下：如圖甲，兩導(dǎo)體A、B相互接觸；如圖乙，將帶電體C靠近A、B；如圖丙，保持C不動，用絕緣棒將A、B分開，然后移走C，則A、B分別帶異種電荷?！咀⒁狻繄D丙中若先移走C，再將A、B分開，A、B不帶電，因為移走C后感應(yīng)電荷會立即中和。方式二：感應(yīng)出同種電荷操作步驟如下：【注意】圖乙中，用手接觸導(dǎo)體B端，B端電子通過人體導(dǎo)入大地，此時大地相當(dāng)于導(dǎo)體的遠(yuǎn)端；圖丙中，將手指移開，A所帶電荷不變，B不帶電；圖丁中，移去帶電體C，這時導(dǎo)體帶上了和帶電體C電性相反的電荷；圖戊中將A、B分開，A、B所帶電荷均與帶電體C電性相反。(3)三種起電方式的比較方式內(nèi)容摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生及條件兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠近帶電體時導(dǎo)體與帶電導(dǎo)體接觸時現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，且電性與原帶電體“近異遠(yuǎn)同”導(dǎo)體上帶上與帶電體相同電性的電荷原因不同物質(zhì)的原子核對核外電子的束縛力不同而發(fā)生電子得失導(dǎo)體中的自由電子受帶正(負(fù))電物體吸引(排斥)而靠近(遠(yuǎn)離)自由電荷在帶電體與導(dǎo)體之間發(fā)生轉(zhuǎn)移實質(zhì)均為電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移(1)感應(yīng)起電成功的關(guān)鍵在于先分開兩物體(或先斷開接地線)然后再移去帶電體。(2)摩擦起電中對原子核外電子束縛能力差的物體失去電子而帶正電，對原子核外電子束縛能力強(qiáng)的物體得到電子而帶負(fù)電。特別提醒

(多選)(2021·廣東佛山一中高二上段考)如圖所示，A、B為兩個相互接觸的、用絕緣支架支持的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法中正確的是

(

)A．把C移近導(dǎo)體A時，A、B上的金屬箔片都張開B．把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍然張開C．先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍然張開D．先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的箔片張開，而B上的箔片閉合典例1典例剖析AB

解析：把帶正電荷的小球C移近導(dǎo)體A后，由于靜電感應(yīng)現(xiàn)象，在導(dǎo)體A的左端會感應(yīng)出負(fù)電荷，導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出正電荷，所以導(dǎo)體兩端的金屬箔片都張開，把A和B分開，然后移去C，A帶負(fù)電，B帶正電，金屬箔片仍然張開，故A、B正確；先把C移走，A、B電荷中和，A、B都不帶電，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片不會張開，故C錯誤；先把A、B分開，再把C移走，此時A、B帶等量的異種電荷，然后重新讓A、B接觸，A與B上的電荷重新中和，A、B上的金屬箔片均閉合，故D錯誤。1．如圖是伏打起電盤示意圖，其起電原理是 (

)A．摩擦起電

B．感應(yīng)起電C．接觸起電

D．以上三種方式都不是解析：導(dǎo)電平板靠近帶電絕緣板并接地時，發(fā)生靜電感應(yīng)，使導(dǎo)電平板帶上負(fù)電荷，故選項B正確。對點訓(xùn)練B

某同學(xué)兩手各拿一帶電小球做實驗時不小心兩小球接觸了一下，結(jié)果兩小球都沒電了！電荷到哪里去了呢？是否違背了電荷守恒定律？提示：電荷“中和”了，不違背電荷守恒定律。電荷守恒定律元電荷情景導(dǎo)入探究

二1．物體帶電的實質(zhì)使物體帶電不是創(chuàng)造了電荷，使物體不帶電也不是消滅了電荷。物體帶電的實質(zhì)是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是物體間電荷的重新分配。2．守恒的廣泛性電荷守恒定律同能量守恒定律一樣，是自然界中最基本的規(guī)律，任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律。物體的起電過程，其本質(zhì)都是電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是說物體所帶電荷的重新分配。不論哪一種起電過程都沒有創(chuàng)造電荷，也沒有消滅電荷。要點提煉3．“中性”與“中和”的理解(1)中性是指原子或物體所帶的正電荷和負(fù)電荷在數(shù)量上相等，對外不顯電性，表現(xiàn)為不帶電的狀態(tài)。(2)中和是指兩個帶等量異種電荷的物體，相互接觸時，由于正、負(fù)電荷間的吸引作用，電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，最后都達(dá)到中性狀態(tài)的一個過程。4．元電荷(1)元電荷是最小的電荷量，而不是實物粒子，元電荷無正、負(fù)之分。(2)雖然質(zhì)子、電子的電荷量等于元電荷，但不能說質(zhì)子、電子是元電荷。

有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量Q1＝6.4×10－9C，Q2＝－3.2×10－9C，讓兩絕緣金屬小球接觸。在接觸后，A、B帶電量各是多少？此接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移了多少個電子？思路引導(dǎo)：(1)金屬球中發(fā)生定向轉(zhuǎn)移的是自由電子，兩球接觸時，自由電子由B向A轉(zhuǎn)移。(2)由于兩金屬完全相同，兩球接觸后帶電量相等、電性相同，電荷再分配時符合電荷均分原理。典例2典例剖析答案：均為1.6×10－9C；電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，轉(zhuǎn)移了3.0×1010個2．(多選)小明同學(xué)用自制的驗電器進(jìn)行了一些探究實驗。如圖所示，小明使驗電器帶了負(fù)電荷，經(jīng)過一段時間后，他發(fā)現(xiàn)該驗電器的金屬箔片(用包裝巧克力的錫箔紙制作)幾乎閉合了。關(guān)于此問題，他跟學(xué)習(xí)小組討論后形成了下列觀點，你認(rèn)為哪些是正確的 (

)A．小球上原有的負(fù)電荷逐漸消失了B．在此現(xiàn)象中，電荷不守恒C．小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了D．該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的，仍然遵循電荷守恒定律對點訓(xùn)練CD

解析：帶負(fù)電的驗電器在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時間后，小球上的負(fù)電荷(電子)被潮濕的空氣導(dǎo)走了，但電荷在轉(zhuǎn)移的過程中仍然守恒，故C、D正確。核心素養(yǎng)提升1．帶電體接觸驗電器：當(dāng)帶電的物體與驗電器上面的金屬球接觸時，有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗電器上，與金屬球相連的兩個金屬箔片帶上同種電荷，因相互排斥而張開。如圖甲。2．帶電體靠近驗電器：當(dāng)帶電體靠近驗電器的金屬球時，帶電體會使驗電器的金屬球感應(yīng)出異種電荷，而金屬箔片上會感應(yīng)出同種電荷(感應(yīng)起電)，兩箔片在斥力作用下張開，如圖乙。驗電器的兩種應(yīng)用方式及原理 (多選)如圖所示，有一帶正電的驗電器，當(dāng)一個金屬球A靠近驗電器上的金屬小球B時，驗電器中金屬箔片的張角減小，則

(

)A．金屬球A可能不帶電B．金屬球A一定帶正電C．金屬球A可能帶負(fù)電D．金屬球A一定帶負(fù)電案例AC

解析：驗電器的金屬箔片之所以張開，是因為它們都帶有正電荷，而同種電荷相互排斥，張開角度的大小決定于兩金屬箔片帶電荷量的多少。如果A球帶負(fù)電，靠近驗電器的B球時，異種電荷相互吸引，使金屬箔片上的正電荷逐漸“上移”，從而使兩金屬箔片張角減小，選項C正確，B錯誤；如果A球不帶電，在靠近B球時，發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象使A球靠近B球的一面出現(xiàn)負(fù)的感應(yīng)電荷；而背向B球的一面出現(xiàn)正的感應(yīng)電荷；A球上的感應(yīng)電荷與驗電器上的正電荷發(fā)生相互作用，由于負(fù)電荷離驗電器較近而表現(xiàn)為吸引作用，從而使金屬箔片張角減小，選項A正確，D錯誤。關(guān)于靜電感應(yīng)中導(dǎo)體接地問題，具體有以下幾種情況：(1)如圖甲所示，當(dāng)帶正電的帶電體C靠近不帶電的導(dǎo)體A、B時，如果導(dǎo)體不接地，由靜電感應(yīng)現(xiàn)象，靠近C的A帶負(fù)電，遠(yuǎn)離C的B帶等量的正電。靜電感應(yīng)中導(dǎo)體接地問題的分析(2)如圖乙所示，當(dāng)B接地時，在導(dǎo)線的連接下，導(dǎo)體A、B和大地組成了一個大導(dǎo)體，這時近端為A，而遠(yuǎn)端為大地。由于靜電感應(yīng)，A帶負(fù)電，而B原來感應(yīng)出的正電荷被從大地流來的負(fù)電荷(即電子，這里要注意，并非正電荷流入了大地)中和了。(3)如圖丙所示，如果是A接地，導(dǎo)體A、B和大地還是組成一個大導(dǎo)體。新的導(dǎo)體仍然是A離帶電體C最近，大地離C最遠(yuǎn)。由于靜電感應(yīng)，A仍然帶負(fù)電。(4)如果(2)(3)兩種情況不是接地，而是改為用手觸摸A或B，則結(jié)果相同。

取一對用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸，起初它們都不帶電，貼在它們下部的金屬箔片是閉合的，如圖所示?，F(xiàn)把帶正電荷的物體C移近導(dǎo)體A，下列分析正確的是 (

)A．C移近導(dǎo)體A時可以看到A上的金屬箔片張開，B上的金屬箔片閉合B．C移近導(dǎo)體A時可以看到B上的金屬箔片張開，A上的金屬箔片閉合C．C移近導(dǎo)體A后再用手摸一下B，發(fā)現(xiàn)B上的金屬箔片閉合，A上的金屬箔片張開D．C移近導(dǎo)體A后再用手摸一下A，發(fā)現(xiàn)A上的金屬箔片閉合，B上的金屬箔片張開案例C

解析：C移近導(dǎo)體A時，在A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷，在B的右端感應(yīng)出正電荷，可以看出A、B上的金屬箔片均張開，選項A、B錯誤；C移近導(dǎo)體A后，不論用手摸一下B，還是摸一下A，導(dǎo)體A成了近端，大地成了遠(yuǎn)端，帶正電A左端仍帶負(fù)電，B的右端不帶電，即B上的金屬箔片