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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？
有
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
库
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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