9.1 电荷(培优教学课件)物理人教版2019必修第三册(共51张PPT)

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9.1 电荷(培优教学课件)物理人教版2019必修第三册(共51张PPT)

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第九章 静电场及其应用
必修第三册 人教版2019
1. 电荷
同学们,今天开启必修第三册第九章第一节“电荷”的学习。
在这里,你将认识自然界的两种电荷,探究物体带电的奥秘,理解电荷守恒的神奇规律。从摩擦起电的现象,到微观电荷的转移,一步步揭开电的面纱。
让我们一起走进奇妙的静电世界,用科学思维解锁电荷的本质,在实验与推理中,构建起对电现象的清晰认知,开启电磁学探索之旅!
导入新课
(1)你知道视频中小男孩的头发为什么分散开吗?
导入新课
(2)想一想
将一个气球与头发相摩擦后,再靠近头发,你会看到什么现象?
头发会随着气球飘起来。
然后再让气体靠近纸屑,你又会看到什么现象?
会看到碎纸屑沾到气球上。
那为什么会发生这些现象呢?
学习目标
物理观念 1.了解两种电荷,知道电荷量、元电荷,通过原子模型理解带电是电荷转移。
2.知道电荷守恒定律,能认识电荷量量子化,理解电荷转移总量不变 。
科学思维 1.会用原子模型分析起电现象,能推理电荷守恒与量子化特征。
2.能质疑起电问题,思考本质,培养创新思维 。
科学探究 1.会观察起电实验,能分析本质;能设计实验验电荷规律、记数据。
2.能证守恒定律,会析误差,提升探究力 。
科学态度 与责任 1.通过电现象激发好奇,主动探究生活电原理。
2.体会守恒思想普适性,理解物理学科本质。
学习目标
重点难点
重点 1.两种电荷及相互作用、电荷量概念;
2.起电方式(摩擦、感应、接触)及电荷转移本质;
3.电荷守恒定律;
4.元电荷(e=1.6×10 19 C)及电荷量量子化。
难点 1.从原子结构理解带电微观机制;
2.电荷守恒定律在接触起电等场景中的定量应用;
3.元电荷与微观粒子电荷量的关联。
1. 电荷
2. 三种起电方式
3. 电荷守恒定律
4. 元电荷
5. 课堂总结
6. 练习与应用
7. 提升训练
学习内容
一、电荷
第1节 电荷
一、电荷
王充与《论衡》
公元前600年
希腊学者泰勒斯
摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象。
公元1世纪我国学者王充
《论衡》书中写下“顿牟掇芥”一语。
16世纪英国科学家吉尔伯特
根据琥珀的希腊文创造了英语中“电”(electricity)这个词,用来表示琥珀经过摩擦以后具有的性质,认为其带有电荷。
命名了正、负电荷
美国科学家富兰克林
电荷的发现
一、电荷
1.物体带电:
物体具有吸引轻小物体的性质,我们就说它带了电,或有了电荷。
2.两种电荷:
自然界中只存在两种电荷:正电荷和负电荷。
正电荷:丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷
负电荷:毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷
电荷的分类
一、电荷
电荷的作用
一、电荷
注意 两个物体带异种电荷相互吸引,但是相互吸引的物体不一定是带异种电荷,因为带电体还具有吸引轻小物体的特性。
提问 相互吸引的物体一定是带异种电荷吗?
总结:
电荷的作用
一、电荷
电荷的多少
物体带电的多少有大小多少之分吗
如何表示电荷的大小呢?

电荷量
一、电荷
电荷的多少
3、比较电荷带电的多少:电荷量的绝对值大的带电多。
说明:尽管电荷量有正负值(正号一般省略),但这里的“+”“-”号代表_____________,正负不代表大小,只表示电性。
1、定义:电荷的多少叫作电荷量,用符号___或___来表示。
2、单位:_____,简称___,符号___。
正电荷的电荷量为_____,负电荷的电荷量为______。
思考:QA=-1.6C,QB=0.8C。A和B哪个带电体所带的电量更多?
电荷量
Q
q
库仑

C
正值
负值
电荷的种类
一、电荷
物质的微观结构
原子
原子核
(正电)
核外电子
(负电)
质子
(正电)
中子
(不带电)
(中性)
一、电荷
【例题1】“通草球”是五加科植物通脱木的茎髓。秋天取茎,放置干燥处晾干,将其茎髓制成小球。这种小球密度很小,且绝缘,过去常用来做静电实验。现在这种东西较少见,一般中药店里有售。在图中,两个通草球甲和乙悬挂在支架上,彼此吸引。关于该现象判断正确的是(  )
A.甲小球一定带了电 B.乙小球一定带了电
C.甲、乙小球可能带有同种电荷 D.两个小球中有一个可能不带电
D
【解析】
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,同时,带电物体还可吸引轻小物质,故甲乙两个小球可能带异种电荷,也可能一个带电,一个不带电,D正确。
一、电荷
故选D。
二、三种起电方式
第1节 电荷
摩擦起电
二、三种起电方式
通过摩擦使物体带电的现象,叫摩擦起电。
思考:摩擦为什么能使物体带电?
动画演示点击播放
★可见:摩擦起电并不是创造了电,而只是将电子由一个物体转移到另一个物体。
注意:两个互相摩擦的物体一定同时带上异种电荷,且电荷量相等
接触起电
二、三种起电方式
带电物体与不带电的物体相互接触,使不带电的物体带上电荷的方式称为接触起电。
+
+
+
+
验电器
金属杆
金属箔
想一想:是产生新的电荷了吗?接触起电有什么特点
并没有产生新的电荷,而是电荷从一个物体转移到了另一物体,二者所带电量的总和不变
接触起电
二、三种起电方式
带电物体与不带电的物体相互接触,使不带电的物体带上电荷的方式称为接触起电。
思考:两个完全相同的小球接触起电的分配原则?
先中和 再均分
感应起电
二、三种起电方式
当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,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异种电荷,远离带电体的一端带同种电荷。这种现象叫做静电感应。
利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。
感应起电
二、三种起电方式
感应起电并没有产生新的电荷,而是在带电体的作用下,导体上的电荷从导体的一部分转移到了另一部分。
规律:
近端 ( 靠近带电体端 ) 感应异种电荷,
远端 ( 远离带电体端 ) 感应同种电荷。
近异远同
三种起电方式的比较
起电方式 摩擦起电 接触起电 静电感应
产生条件
现象
原因
实质 一般是两不同绝缘体摩擦时
导体与带电导体接触时
导体靠近带电体时
两物体带上等量异种电荷
导体上带上与带电体相同电性的电荷
导体两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同”
原子核对电子束缚力弱的物体失去电子,强的得到电子
自由电子从一物体转移到另一物体
导体中的自由电子从物体的一端转移到另一端
均为电子在物体之间或物体内部的转移
二、三种起电方式
验电器→静电计
二、三种起电方式
作用:
①检验物体是否带电
②粗略判断物体带电的多少
原理:同种电荷互相排斥
结构:金属球、金属杆、金属箔等
把金属箔换成指针,并用金属制作外壳,这样的验电器又叫作静电计。静电计是通过静电感应检测带电体带电的相对数量的静电仪器。
【例题2】如图所示,把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球,由于静电感应,在a、b两端分别出现负、正电荷,则以下说法正确的是(  )
A.闭合S1,有电子从枕形导体流向地
B.闭合S2,有电子从枕形导体流向地
C.闭合S1,有电子从地流向枕形导体
D.闭合S2,没有电子通过S2
C
二、三种起电方式
【解析】
枕型导体在带正电的金属棒附近时,枕型导体上的自由电子会向金属棒的右边运动,金属棒的右端因有了多余的电子而带负电,左端因缺少电子而带正电;而当闭合任何开关时,导体就会与大地连接,会使大地的电子流入枕形导体,当处于静电平衡时,枕形导体是个等势体,故C正确,A、B、D错误。
故选C。
二、三种起电方式
【例题3】富兰克林为研究雷电现象,设计了如图所示的装置,避雷针线路与接地线分开,并在分开处装上帽形的金属钟A与B,两钟之间以丝线悬挂一个金属小球C,A钟下方用导线连接两个很轻的金属小球形成验电器D,避雷针上空附近的云不带电时,三个金属小球均静止下垂。若带负电的云接近避雷针顶端时,则(  )
A.避雷针顶端带负电
B.接地线上有正电荷流入大地
C.金属小球C会在A与B之间摆动,不断来回撞击A与B
D.验电器D上的两个金属小球最后会下垂并相互接触
D
二、三种起电方式
【解析】
根据异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥,可知若带负电的云接近避雷针顶端时,避雷针顶端带正电,A错误;金属内的正电荷不会移动,B错误;由A选项分析可知,验电器D下端带负电,小球C在验电器D下端的吸引下撞击A,然后和A带同种电荷负电,然后相互排斥,和B接触,此时电子通过B导入大地,然后C不带电,如此反复,验电器下端两小球始终带负电,所以两小球相互排斥,C错误,D正确。
故选D。
二、三种起电方式
三、电荷守恒定律
第1节 电荷
三、电荷守恒定律
问题:
1、电荷的中和现象,是否是电荷消失
2、物体显中性,是否是物体中没有电荷
3、各种起电过程是否是创造了电荷
起电的本质:无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移,并不是创造电荷.
三、电荷守恒定律
表述一:
电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,系统的电荷总量保持不变.
表述二:
一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变。
四、元电荷
第1节 电荷
四、元电荷
电荷的总量是守恒的,那么,物体的所带的电荷量是任意数值吗?
我们可不可以测出物体所带电荷量的多少呢?
思考与讨论
人们又是用什么方法测量电荷量的大小的呢?
四、元电荷
1.元电荷:任何带电物体所带电荷量是最小电荷量的整数倍。电荷量是不能连续变化的。称这个最小电荷量为元电荷,用e表示。
美国的密立根通过油滴实验测得e=1.60 ×10-19 C。
注:质子/电子的电荷量与元电荷数值相等,但不能说它们是元电荷。
2.比荷(荷质比):
带电体的电荷量与质量的比值叫做比荷。
【例题4】保护知识产权,抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个关键数字看不清,拿来问老师,如果你是老师,你认为可能是下列几个数字中的哪一个 (  )
A.6.2×10-19 C B.6.4×10-19 C
C.6.6×10-19 C D.6.8×10-19 C
B
四、元电荷
【解析】
电子电荷量的大小是最小的,人们把最小电荷叫做元电荷,其数值为e=6.2×10-19 C,物体的带电量都为e的整数倍,即将4个选项中的电量除以e得数为整数倍的为正确的数字,只有6.4×10-19 C满足条件,B正确。
故选B。
四、元电荷
五、课堂总结
第1节 电荷
五、课堂总结
二、电荷守恒定律
电荷既不能创生,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,系统的电荷总数保持不变。
一、电荷
三、几个基本概念:
电荷量
元电荷
比荷
1.自然界只有两种电荷
2.使物体带电的方法:
摩擦起电
感应起电
接触起电
六、练习与应用
第1节 电荷
1. 如图所示,用塑料梳快速梳头发丝多次,观察到头发散开了,产生这种现象的主要原因是(  )
A.塑料梳与头发丝之间相互摩擦起电
B.头发丝所受重力小,自然松散
C.头发丝受到空气浮力作用而散开
D.由于摩擦起电,头发丝带同种电荷而相互排斥
六、练习与应用
AD
【解析】
塑料梳与头发丝摩擦起电,头发丝上带的是同种电荷,同种电荷相互排斥,所以头发丝会向四周散开, A、D正确。
故选AD。
六、练习与应用
六、练习与应用
2. 如图所示,用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触,使验电器的金属箔张开,关于这一现象,下列说法正确的是(  )
A.两金属箔上带异种电荷
B.两金属箔上均带负电荷
C.金属箔上有电子转移到玻璃棒上
D.若将玻璃棒移走,则金属箔会立即合在一起
C
【解析】
用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,和验电器的金属球接触后,两金属箔上带同种正电荷,由于相互排斥而张开,A、B错误;因金属箔带上了正电,则金属箔上有电子转移到玻璃棒上,C正确;移走金属棒时,箔片仍带电,不会立即合在一起,D错误。
故选C。
六、练习与应用
六、练习与应用
3. 如图所示,小刘同学利用验电器做静电感应实验。她先用
包装用的气泡膜PVC和管摩擦,使PVC管因为失去电子而带
电。左手拿带电的PVC管靠近(但不接触)验电器,发现验
电器的金属箔片张开,然后用右指接触验电器上端的金属圆
球,发现箔片闭合。以下对此实验的说法中正确的是(  )
A.发现验电器箔片张开,是因为此时箔片带负电,但验电器整体仍是电中性的
B.右指接触验电器时电子从验电器流向手指
C.如果松开右手,再撤去PVC管,验电器的箔片又会张开,验电器整体带负电
D.如果松开右手,再撤去PVC管,验电器的箔片依然闭合
C
【解析】
PVC管因为失去电子而带正电,当其靠近验电器时,那么验电器的金属球会带负电,则箔片带正电,A错误;因PVC管带正,验电器的金属球感应出负电荷,相应的金属箔会出现剩余正电荷,手指接触验电器,使得验电器接地,中和金属箔上剩余的正电荷,使金属箔不带电,所以右指接触验电器时,是电子从手指流向验电器,B错误;由于手指接触验电器时,电子从手指流向验电器,验电器整体带负电,此时松开右手,再撤去PVC管,因验电器整体带负电,验电器的箔片仍会张开,C正确,D错误。
故选C。
六、练习与应用
七、提升训练
第1节 电荷
1. 如图所示为科技馆里一个趣味体验项目的简化图,核心装置为一个金属球,在干燥的空气里,体验者双脚站在绝缘凳上,手(图中为右手)按在金属球上,并远离周围其他物体。一条特殊传送带(图中未画出)给金属球不断地输送电荷,过一段时间后,体验者的头发便会四处散开,甚至倒立,十分有趣,在此状态下,下列分析正确的是(  )
A.若用左手也去摸金属球,会被电击
B.若用左手与旁边的观众握手,会被电击
C.若右手离开金属球,则头发会立刻恢复常态
D.若右手离开金属球而且走下绝缘凳,头发会立刻恢复常态
BD
七、提升训练
【解析】
若用左手也去摸金属球,不会被电击,A错误;若用左手与旁边的观众握手,会发生放电现象而被电击,B正确;若右手离开金属球,电荷不会转移,则头发仍然四处散开,C错误;若右手离开金属球而且走下绝缘凳,则电荷将进入大地,人体将不再带电,头发会立刻恢复常态,D正确误。
故选BD。
七、提升训练
2. 如图所示,不带电的导体B在靠近带正电的导体A后,P端及Q端分别感应出负电荷和正电荷,则以下说法正确的是( )
A.若用导线将Q端接地,然后断开,再取走A,则导体B将带负电
B.若用导线将Q端接地,然后断开,再取走A,则导体B将带正电
C.若用导线将Q端接地,然后断开,再取走A,则导体B将不带电
D.若用导线将P端接地,然后断开,再取走A,则导体B将带正电
A
七、提升训练
【解析】
如图枕型导体在带正电的小球附近时,枕型导体上的自由电子会向金属棒的左边运动,金属棒的左端因有了多余的电子而带负电,右端因缺少电子而带正电;而用导线接地,接导体的任何部位,右端的正电荷被中和,因此导体将带负电,A正确,B、C、D错误。
故选A。
七、提升训练

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