2023新教材高中物理第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用1電荷課件新人教版必修第三冊(cè)

1電荷核心素養(yǎng)點(diǎn)擊物理觀念(1)知道自然界中的兩種電荷及三種起電方式。(2)掌握電荷守恒定律。(3)知道電荷量及元電荷的概念。科學(xué)思維理解金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型，知道無論哪種起電方式，都沒有創(chuàng)造電荷，而是電荷在物體之間或物體的各部分之間發(fā)生了轉(zhuǎn)移?？茖W(xué)探究通過觀察靜電感應(yīng)現(xiàn)象，理解帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)感應(yīng)起電的過程。1．填一填(1)自然界中有兩種電荷：

電荷和

電荷。(2)電荷間的相互作用：同種電荷相互

，異種電荷相互

。(3)電荷量：電荷的多少，用Q或q表示，國際單位制中的單位是

，符號(hào)是C。正負(fù)排斥吸引庫侖(4)摩擦起電：當(dāng)兩種物質(zhì)組成的物體互相摩擦?xí)r，一些受束縛較弱的電子會(huì)到另一個(gè)物體上。于是，原來電中性的物體由于得到電子而帶__電，失去電子的物體那么帶電。(5)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)趨向或帶電體，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)。利用使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫作感應(yīng)起電。轉(zhuǎn)移正負(fù)遠(yuǎn)離異種同種靜電感應(yīng)2．判斷(1)絲綢與任何物體摩擦后都帶負(fù)電。

(

)(2)兩個(gè)正電荷相互排斥，兩個(gè)負(fù)電荷相互吸引。

(

)(3)摩擦起電的過程就是自由電荷轉(zhuǎn)移的過程。

(

)××√3．想一想如圖9.1-1用摩擦過絲綢的玻璃棒和摩擦過的琥珀分別去接觸碎紙屑和羽毛。能觀察到什么現(xiàn)象？怎樣解釋？圖9.1-1提示：摩擦過的玻璃棒能夠吸引碎紙屑，摩擦過的琥珀能夠吸引羽毛；原因是摩擦過的玻璃棒和琥珀都帶了電，帶電體能吸引輕小物體。1．填一填(1)電荷守恒定律：電荷既不會(huì)，也不會(huì)，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到，或者從物體的一局部轉(zhuǎn)移到；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的保持不變。(2)電荷守恒定律的另一表述是：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，_____________保持不變。(3)元電荷：叫作元電荷，用e表示。所有帶電體的電荷量都是。元電荷e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家測(cè)得的，在計(jì)算中，可取e＝C。(4)比荷：帶電粒子的與的比值。創(chuàng)生消滅另一個(gè)物體另一局部總量電荷的代數(shù)和最小的電荷量e的整數(shù)倍密立根1.60×10－19

電荷量質(zhì)量2．判斷(1)電荷守恒定律是自然界中最根本的守恒定律之一。()(2)元電荷就是質(zhì)子或電子。()(3)所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍。()√√×3．選一選如圖9.1-2所示，在真空中，把一個(gè)中性的絕緣導(dǎo)體M向帶負(fù)電的球P慢慢靠近，以下說法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()圖9.1-2A．M兩端的感應(yīng)電荷越來越多B．M兩端的感應(yīng)電荷是同種電荷C．M兩端的感應(yīng)電荷是異種電荷D．M兩端的感應(yīng)電荷的電荷量相等解析：M向P靠得越近，M中的自由電子受到P的排斥力越大，兩端的感應(yīng)電荷越多，根據(jù)電荷守恒定律，M兩端將出現(xiàn)等量的異種電荷，B錯(cuò)誤。答案：B

[問題驅(qū)動(dòng)](1)如圖9.1-3所示，取一對(duì)用絕緣柱支撐的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在下部的金屬箔片是閉合的。圖9.1-3①把帶正電荷的物體C移近導(dǎo)體A，金屬箔片有什么變化？②這時(shí)把導(dǎo)體A和B分開，然后移去C，金屬箔片又有什么變化？③再讓導(dǎo)體A和B接觸，又會(huì)看到什么現(xiàn)象？

提示：①C移近導(dǎo)體A，兩側(cè)金屬箔片都張開；②兩側(cè)金屬箔片仍張開，但張角變小；③導(dǎo)體A、B接觸，兩側(cè)金屬箔片都閉合。(2)帶正電的導(dǎo)體A與不帶電的導(dǎo)體B接觸，使導(dǎo)體B帶上了什么電荷？在這個(gè)過程中電荷是如何轉(zhuǎn)移的？提示：正電荷，在這個(gè)過程中，有電子從導(dǎo)體B轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體A，導(dǎo)體B中電子數(shù)量減少，因此帶正電。

【重難釋解】三種起電方式的比較名稱摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷導(dǎo)體帶上與帶電體同種的電荷原因不同物質(zhì)原子核對(duì)電子的束縛能力不同。束縛能力強(qiáng)的得電子，帶負(fù)電；束縛能力弱的失電子，帶正電電子在電荷間相互作用下發(fā)生轉(zhuǎn)移，近端帶異種電荷，遠(yuǎn)端帶同種電荷在電荷間相互作用下，電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體名稱摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電實(shí)質(zhì)電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移說明無論哪種起電方式，發(fā)生轉(zhuǎn)移的都是電子，正電荷不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移[解析]感應(yīng)起電是使物體帶電的一種方法，根據(jù)電荷間的相互作用規(guī)律可知，把C移近導(dǎo)體A時(shí)，有電子從導(dǎo)體B轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體A，所以導(dǎo)體兩端的金屬箔片都張開，且左端帶負(fù)電，右端帶正電，此時(shí)把A和B分開，A帶負(fù)電，B帶正電，金屬箔片仍張開，故A、B正確；先把C移走，A、B不再帶電，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片不會(huì)張開，故C不正確；先把A、B分開，再把C移走，A、B仍帶電，但重新讓A、B接觸后，A、B上的感應(yīng)電荷完全中和，A、B上的金屬箔片都不會(huì)張開，故D錯(cuò)誤。[答案]

CD感應(yīng)起電的判斷方法1．當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，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，如圖9.1-5甲所示。2．導(dǎo)體接地時(shí)，該導(dǎo)體與地球可視為一個(gè)導(dǎo)體，而且該導(dǎo)體可視為近端導(dǎo)體，帶異種電荷，地球就成為遠(yuǎn)端導(dǎo)體，帶同種電荷，如圖9.1-5乙、丙所示。圖9.1-5說明：用手摸一下導(dǎo)體，再移開手，相當(dāng)于先把導(dǎo)體接地，然后再與大地?cái)嚅_?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】1．不帶電的玻璃棒與絲綢相互摩擦后都帶上了電，如圖9.1-6所示。其原因是

(

)圖9.1-6A．絲綢創(chuàng)造了負(fù)電荷B．玻璃棒創(chuàng)造了正電荷C．玻璃棒上有些電子轉(zhuǎn)移到絲綢上D．絲綢上有些電子轉(zhuǎn)移到玻璃棒上解析：不帶電的玻璃棒與絲綢相互摩擦后玻璃棒帶正電，絲綢帶負(fù)電，是因?yàn)椴ＡО羯嫌行╇娮愚D(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒由于失去電子帶正電，絲綢由于得到電子帶負(fù)電，應(yīng)選C。答案：C2.如圖9.1-7所示，當(dāng)將帶正電荷的球C移近不帶電的枕形金屬導(dǎo)體時(shí)，枕形金屬導(dǎo)體上電荷的移動(dòng)情況是

(

)圖9.1-7A．枕形金屬導(dǎo)體中的正電荷向B端移動(dòng)，負(fù)電荷不移動(dòng)B．枕形金屬導(dǎo)體中的負(fù)電荷向A端移動(dòng)，正電荷不移動(dòng)C．枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時(shí)分別向B端和A端移動(dòng)D．枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時(shí)分別向A端和B端移動(dòng)解析：金屬導(dǎo)體中能夠移動(dòng)的自由電荷是電子(負(fù)電荷)，自由電子的移動(dòng)導(dǎo)致A、B端帶不同的電荷，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。答案：B

3．如圖9.1-8所示，放在絕緣支架上帶正電荷的導(dǎo)體球A，靠近放在絕緣支架上不帶電的導(dǎo)體B，導(dǎo)體B用導(dǎo)線經(jīng)開關(guān)接地，現(xiàn)把S先合上再斷開，再移走A，那么導(dǎo)體B()圖9.1-8A．不帶電 B．帶正電荷C．帶負(fù)電荷 D．不能確定解析：根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象和電荷間的相互作用，可判斷導(dǎo)體B帶負(fù)電荷，應(yīng)選項(xiàng)C正確。答案：C[問題驅(qū)動(dòng)](1)在摩擦起電過程中，一個(gè)物體帶上了正電荷，另一個(gè)物體帶上了負(fù)電荷，該過程是否創(chuàng)造了電荷？在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，電荷的總量會(huì)增多或減少嗎？提示：摩擦起電的過程并沒有創(chuàng)造電荷。一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，電荷的總量保持不變。(2)物體所帶的電荷量可以是任意的嗎？物體所帶的電荷量可以是4×10－19C嗎？提示：物體所帶的電荷量不是任意的，它只能是1.60×10－19C的整數(shù)倍。由于4×10－19C是1.60×10－19C的2.5倍，所以物體所帶的電荷量不能是4×10－19C。(3)電子和質(zhì)子就是元電荷嗎？提示：元電荷是最小的電荷量，不是實(shí)物粒子；電子和質(zhì)子是實(shí)物粒子，不是元電荷。

【重難釋解】1．使物體帶電的實(shí)質(zhì)不是創(chuàng)造了電荷，而是物體所帶的電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，起電的過程就是物體間或物體內(nèi)部電荷的重新分布。2．電荷的中和并不是指電荷消失，而是指帶等量異種電荷的兩物體接觸時(shí)，經(jīng)過電子的轉(zhuǎn)移，物體到達(dá)電中性的過程。3．元電荷(1)元電荷是最小的電荷量，而不是實(shí)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。(3)電子的比荷：電子的電荷量e與電子的質(zhì)量me之比，叫作電子的比荷。接觸起電時(shí)電荷量的分配規(guī)律1．導(dǎo)體接觸起電時(shí)電荷量的分配與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān)。2．當(dāng)兩個(gè)完全相同的金屬球接觸后，電荷量將平均分配。(1)假設(shè)兩個(gè)金屬球最初帶同種電荷，接觸后電荷量相加后均分；(2)假設(shè)兩個(gè)金屬球最初帶異種電荷，那么接觸后電荷量先中和再均分?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】4．(多項(xiàng)選擇)關(guān)于電荷量，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．物體所帶的電荷量可以為任意實(shí)數(shù)B．物體所帶的電荷量只能是某些值C．物體因摩擦帶電荷量為＋1.60×10－9C，這是因?yàn)槭チ?.0×1010個(gè)電子D．物體所帶電荷量的最小值為1.60×10－19C5．甲、乙兩個(gè)原來不帶電荷的物體相互摩擦(沒有第三者參與)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲物體帶了1.6×10－15C的電荷量(正電荷)，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．乙物體也帶了1.6×10－15C的正電荷B．甲物體失去了104個(gè)電子C．乙物體失去了104個(gè)電子D．甲、乙兩物體共失去了2×104個(gè)電子解析：甲、乙兩個(gè)物體相互摩擦，甲物體帶1.6×10－15C的正電荷，那么由電荷守恒定律可知，乙物體應(yīng)帶1.6×10－15C的負(fù)電荷，即甲物體失去了104個(gè)電子，乙物體得到了104個(gè)電子，所以B正確，A、C、D錯(cuò)誤。答案：B

【重難釋解】驗(yàn)電器的兩種應(yīng)用方式及原理1．帶電體接觸驗(yàn)電器：當(dāng)帶電的物體與驗(yàn)電器上面的金屬球接觸時(shí)，有一局部電荷轉(zhuǎn)移到驗(yàn)電器上，與金屬球相連的兩個(gè)金屬箔片帶上同種電荷，因相互排斥而張開，如圖9.1-9甲所示。2．帶電體靠近驗(yàn)電器：當(dāng)帶電體靠近驗(yàn)電器的金屬球時(shí)，帶電體會(huì)使驗(yàn)電器的金屬球感應(yīng)出異種電荷，而金屬箔片上會(huì)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9.1-9乙所示。[解析]驗(yàn)電器的金屬箔片之所以張開，是因?yàn)樗鼈兌紟в姓姾?，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(yàn)電器的B球時(shí)，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(xiàng)C正確，B錯(cuò)誤。如果A球不帶電，在靠近B球時(shí)，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(yàn)電器上的正電荷發(fā)生相互作用，由于A球上的負(fù)電荷離驗(yàn)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(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤。[答案]AC【素養(yǎng)訓(xùn)練】6.(2021·鄭州高中檢測(cè))如圖9.1-11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，那么()圖9.1-11A．驗(yàn)電器金箔不張開，因?yàn)榍駻沒有和驗(yàn)電器上的金屬球接觸B．驗(yàn)電器金箔張開，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都感應(yīng)出了正電荷C．驗(yàn)電器金箔張開，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都感應(yīng)出了負(fù)電荷D．驗(yàn)電器金箔張開，因?yàn)轵?yàn)電器的下部箔片感應(yīng)出了正電荷解析：當(dāng)一個(gè)帶正電荷的金屬球A靠近原來不帶電的驗(yàn)電器的金屬小球時(shí)，小球由于靜電感應(yīng)會(huì)帶上負(fù)電荷，金屬箔片由于靜電感應(yīng)會(huì)帶上正電荷，而整個(gè)驗(yàn)電器不帶電，所以驗(yàn)電器的金屬箔片張開的原因是箔片感應(yīng)出了正電荷，應(yīng)選項(xiàng)D正確。答案：D一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維1.如圖9.1-12所示，在桌上間隔一定距離放兩本書，將一塊潔凈的玻璃板放置于兩書之上，使玻璃板離開桌面2～3cm。用寬0.5cm的紙條剪出各種姿態(tài)的人形小紙片，放在玻璃板下面，然后用一塊硬泡沫塑料在玻璃上摩擦，可見小紙人翩翩起舞。圖9.1-12(1)小紙人為什么會(huì)翩翩起舞？(2)如果實(shí)驗(yàn)前把“舞區(qū)〞烤一烤，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好。這是為什么？提示：(1)玻璃板與硬泡沫塑料摩擦后，分別帶上等量異種電荷，帶電玻璃板能夠吸引小紙人，小紙人接觸玻璃板，帶上與玻璃板相同性質(zhì)的電荷而相互排斥，小紙人落下，如此反復(fù)，小紙人就翩翩起舞了。(2)說明在枯燥環(huán)境中容易摩擦起電，其原因是枯燥的空氣不會(huì)把摩擦后玻璃板上所帶的電荷導(dǎo)走。二、注重學(xué)以致用和思維建模2．古代琥珀價(jià)格昂貴，常有人魚目混珠。南朝陶弘景寫道“惟以手心摩熱拾芥為真〞，南北朝時(shí)的雷敩(音xiào)在?炮炙論?中也有“琥珀如血色，以布拭熱，吸得芥子者真也〞的說法，以此作為識(shí)別真假琥珀的標(biāo)準(zhǔn)。這些識(shí)別方法主要是利用了()A．摩擦生熱使琥珀溫度升高B．尖端放電現(xiàn)象C．手心和琥珀之間的熱傳遞D．摩擦起電使琥珀帶電從而能夠吸引輕小物體解析：“惟以手心摩熱拾芥為真〞，“琥珀如血色，以布拭熱，吸得芥子者真也〞，這些識(shí)別方法主要是通過摩擦起電方式使琥珀帶電，利用帶電體能夠吸引輕小物體