2021-2022学年新教材高中物理 第九章 静电场及其应用 第1节 电荷学案 新人教版必修第三册

第1节电荷
学习目标
1.知道自然界中有两种电荷,知道电荷量的概念及其国际单位。

2.会用原子结构模型解释摩擦起电的原因,观察并分析静电感应现象,会用静电的原理解释生活中的现象。

3.通过对不同起电方式的分析,得出电荷守恒定律,理解电荷守恒定律,知道守恒思想的重要性。

4.知道元电荷、比荷的概念,理解电荷量的不连续性。

自主预习
一、电荷
1.很多物体由于摩擦而带电,并称这种方式为。

当两个物体互相摩擦时,一些受束缚较弱的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带,失去电子的物体则带。

如用丝绸摩擦过的硬玻璃棒带电,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带电。

2.自然界中的电荷只有两种:电荷和电荷,同种电荷相互,异种电荷相互。

3.电荷量:叫作电荷量,在国际单位制中,它的单位是,符号是,正电荷的电荷量为正值,负电荷的电荷量为负值。

二、静电感应
1.自由电子:金属中离原子核较远的能脱离原子核的束缚而在金属中的电子。

2.静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间,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电荷,远离带电体的一端带电荷的现象。

3.感应起电:利用使金属导体带电的过程。

三、电荷守恒定律
1.表述一:电荷既不会,也不会,它只能从一个物体转移到,或者从物体的一部分转移到;在转移过程中,电荷的保持不变。

2.表述二:一个与外界没有交换的系统,电荷的保持不变。

四、元电荷
1.元电荷:的电荷量叫作元电荷,用e表示。

e= 。

最早由美国物理学家测得。

2.电荷量的不连续性:所有带电体的电荷量或者等于,或者是的整数倍。

3.电子的比荷:电子的与电子的质量m e之比。

课堂探究
[情境设问]
请同学们用准备好的塑料梳子梳头,然后用梳子去接触小纸屑,请观察发生什么现象。

(一)电荷
1.物质的微观结构是怎样的?摩擦起电的原因是什么?
结论:摩擦起电没有电荷,只是电荷发生了。

2.什么是自由电子,金属成为导体的原因是什么?
金属中原子的外层电子会脱离原子核的束缚而在金属中,这就是金属导电的原因。

3.除了摩擦起电,你还能想出其他方法可以使物体带电吗?
(二)静电感应
观察实验,记录实验现象
(1)(2)
(3)
原因:电荷间的相互或,没有电荷,只是电荷的。

(三)电荷守恒定律
无论是摩擦起电还是静电感应都没有电荷,只是电荷的发生了变化。

(四)元电荷
电荷量是不能的物理量。

[例题展示]
【例题1】如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近导体的带正电金属球,若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,分导体为A、B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为Q A、Q B,则下列结论正确的是()
A.沿虚线d切开,A带负电,B带正电,且Q B>Q A
B.只有沿虚线b切开,才有A带正电,B带负电,且Q B=Q A
C.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且Q B>Q A
D.沿任意一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,而Q A、Q B的值与所切的位置有关
【例题2】(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。

小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示。

对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是()
A.摩擦使笔套带电
B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部分感应出异号电荷
C.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力
D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和
课堂练习
1.(多选)关于电荷量,以下说法正确的是()
A.物体所带的电荷量可以为任意实数
B.物体所带的电荷量只能是某些值
C.物体带正电荷1.6×10-9 C,这是因为失去了1.0×1010个电子
D.物体所带电荷量的最小值为1.6×10-19 C
2.(多选)关于元电荷,下列说法正确的是()
A.元电荷实质上是指电子或质子本身
B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
C.元电荷的数值通常取作e=1.6×10-19 C
D.元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
3.如图所示是伏打起电盘示意图,其起电原理是()
A.摩擦起电
B.感应起电
C.接触起电
D.以上三种方式都不是
4.(多选)M和N是两个都不带电的物体。

它们互相摩擦后,M带正电荷2.72×10-9C,下列判断正确的有()
A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦过程中电子从M转移到N
C.N在摩擦后一定带负电荷2.72×10-9 C
D.M在摩擦过程中失去1.7×1010个电子
核心素养专练
1.古希腊贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服,戴琥珀做的首饰。

人们发现,不管将琥珀首饰擦得多干净,它很快就会吸上一层灰尘,这主要是因为()
A.琥珀是一种树脂化石,树脂具有黏性,容易吸附灰尘
B.室外的灰尘比较多,在琥珀上积聚的速度比较快
C.经丝绸摩擦后的琥珀带电,能吸引灰尘
D.琥珀本身带电,能吸引灰尘
2.如图所示,不带电导体B在靠近带正电的导体A时,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
3.如图所示,绝缘细线上端固定,下端悬挂一个轻质小球a,a的表面镀有铝膜;在a 的近旁有一绝缘金属球b,开始时,a、b都不带电,现使a、b分别带正、负电,则()
A.b将吸引a,吸引后不放开
B.b先吸引a,接触后又与a分开
C.a、b之间不发生相互作用
D.b立即把a排斥开
4.使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开,图中表示验电器上感应电荷的分布情况正确的是()
5.(多选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验的结果如图所示,由
此对摩擦起电说法正确的是()
A.两个物体摩擦时,表面粗糙的易失去电子
B.两个物体摩擦起电时,一定同时带上种类及数量都不同的电荷
C.两个物体摩擦起电时,带上电荷的种类不同但数量相等
D.同一物体与不同种类物体摩擦,该物体的带电种类可能不同
6.(多选)如图所示,a、b、c、d为四个带电小球,两球之间的作用分别为a吸引d,b 排斥c,c排斥a,d吸引b,则()
A.仅有两个小球带同种电荷
B.仅有三个小球带同种电荷
C.c、d小球带同种电荷
D.c、d小球带异种电荷
7.如图所示,通过调节控制电子枪产生的电子束,使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带有-8×10-12C的电荷量,求:
(1)金属瓶上收集到多少个电子?
(2)实验的时间为多长?
参考答案
自主预习
一、电荷
1.摩擦起电负电正电正负
2.正负排斥吸引
3.电荷的多少库仑C
二、静电感应
1.自由移动
2.相互吸引或排斥异种同种
3.静电感应
三、电荷守恒定律
1.创生消灭另一个物体另一部分总量
2.电荷代数和
四、元电荷
1.最小1.60×10-19C密立根
2.e e
3.电荷量e
课堂探究
[情景设问]略。

(一)电荷
1.创造转移
2.自由移动
3.接触起电等
(二)静电感应
(1)张开(2)张开(3)闭合吸引排斥创造转移
(三)电荷守恒定律
创生位置
(四)元电荷
连续变化
【例题1】
例题分析:静电感应使得导体A带正电,导体B带负电,导体原来不带电,只是在金属球C的正电荷的作用下,导体中的自由电子向B移动,使B带多余的电子而带负电,A少电子而带正电。

导体A失去的电子数目和导体B得到的电子数目相同,因此无论沿哪一条虚线切开,两部分的电荷总量是相等的,但由于电荷之间的作用力与距离有关,自由电子在不同位置所受C中电荷的作用力的强弱不同,这样导致电子在导体上的分布不均匀,越靠近B负电荷密度越大,越靠近A正电荷密度越大,所以从不同位置切开时,Q A、Q B 的值不同,选项D正确。

例题解答:D
【例题2】
例题分析:笔套与头发摩擦后,能够吸引圆环,说明笔套上带了电荷,即摩擦使笔套带电,选项A正确;笔套靠近圆环时,由于静电感应,会使圆环上、下部分感应出异种电荷,选项B正确;圆环被吸引到笔套的过程是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力,选项C正确;笔套碰到圆环后,圆环整体不带电,所以笔套所带的电荷不会被中和,选项D错误。

例题解答:ABC
课堂练习
1.BCD
2.BCD
3.B
4.BCD
核心素养专练
1.C
2.A
3.B
4.B
5.CD
6.BD
7.解析:(1)金属瓶上收集的电子数目为
N===5×107个。

(2)实验的时间t= s=5 000 s。

答案:(1)5×107个(2)5 000 s。