9.1 电荷 导学案 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

9.1电荷及其守恒定律
【学习目标】
1．知道两种电荷及其相互作用。知道电量的概念。
2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开。
3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开。
4．知道电荷守恒定律及元电荷。
【学习重点】
电荷守恒定律
【学习难点】
利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
【学习过程】
一、自主学习
1．自然界中只存在两种电荷：同种电荷互相_______，异种电荷互相_______。
2．电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e＝______C。实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的_______ 。所以，电荷量e称为______。电荷量e的数值最早是由美国物理学家______测得的。
3．使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫______。常见的起电方式有 ______ 、______和 ______等。例如：一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后，两者必定带上等量同种电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带______电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带 ______电；不带电的导体在靠近带电体时，导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布，使导体的两端出现 ______ 电荷。
4．电荷守恒定律：电荷既不能 ______ ，也不会 ______，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷量的总量保持不变。电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和仍然不变，所以电荷守恒定律也常常表述为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
5．原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量一样多，所以整个原子对 表现为电中性。
6．不同物质的微观结构不同，核外电子的多少和运动情况也不同。在金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做自由电子。失去这种电子的原子便成为带正电的离子，离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中。所以金属导电时只有 ______ 在移动。
二、合作探究
例1 图1-1-1所示，A．B．C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A．B两个完全相同的枕形导体不带电。试问：（1）如何使A．B都带等量正电？（2）如何使A．B都带等量负电？（3）如何使A带负电B带等量的正电？
解析 利用静电感应的原理可以轻松解决本题。（1）把AB紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，把A与B分开后再用手摸一下B，则B所带的负电荷就被中和，再把A与B接触一下，A和B就带等量正电荷。（2）把AB紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，再用手摸一下A或B，则A所带的正电荷就被中和，而B端的负电荷不变，移去C以后再把A与B分开，则A和B就带等量负电荷。（3）把AB紧密靠拢，让C靠近A，则在A端感应出负电荷，B端感应出等量正电荷，马上把A与B分开后，则A带负电B带等量的正电。
拓展 把AB紧密靠拢，让C接触A或B，然后移去C．再把A与B分开，则A．B都带等量正电。其它的方法读者可以进一步思考。
例2　绝缘细线上端固定，下端挂一个轻质小球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，如图1-1-2所示，现使b带正电，则（ ）
A．B将吸引a，吸住后不放开
B．b先吸引a，接触后又把a排斥开
C．A．B之间不发生相互作用
D．b立即把a排斥开
解析 b带电后，由于静电感应，a的近b端和远b端分别出现等量的负电荷和正电荷，b对a的吸引作用大于排斥作用。A．B接触后带同种电荷，又相互排斥。故选项B正确。
拓展本题中如果a的表面不是镀有铝膜，则a的近b端和远b端不会分别出现等量的负电荷和正电荷，但是由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以正确的选项仍然是B。
例3　请你归纳一下，我们学习了哪些起电的方法？这些起电方法的共同特点是什么？
解析 我们学习了摩擦起电、感应起电和接触起电三种起电方法。这些起电方法的共同特点是（1）起电过程中都是负电荷在转移；（2）起电过程中电荷量是守恒的。
拓展 为什么起电过程中都是负电荷在转移呢？因为正电荷被束缚在原子核内，不能随便移动。
例4 两个完全相同的金属球，一个带+6×10-8C的电量，另一个带－2×10-8C的电量。把两球接触后再分开，两球分别带电多少？
解析 两个完全相同的金属球接触后再分开，要平均分配电量，故两球均带
q=（q1+q2）/2=[（+6×10-8）+（－2×10-8）]/2C=2×10-8C，带正电。
拓展 两个完全相同的金属球接触后再分开，再平均分配电量时，异种电荷先中和，再将剩余电荷除以2即为每个金属球所带的电量。
【达标检测】
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．物体带电荷量可能为
B．金属导体感应起电的本质是电子的移动
C．自然界中存在除正电荷和负电荷以外的电荷
D．摩擦起电过程中产生了电荷，所以不遵循电荷守恒定律
2．下列有关起电的说法正确的是（　　）
A．摩擦起电，说明电荷是可以创造的
B．摩擦起电时，物体带正电荷是因为在摩擦过程中此物体失去了电子
C．摩擦起电，是电荷从物体的一部分转移到另一部分，电荷的总量是不守恒的
D．等量的正、负电荷可以中和，说明电荷是可以被消灭的
3．关于摩擦起电、接触起电、感应起电，下列说法正确的是（　　）
A．这三种方式都创造了带负电荷的电子
B．这三种方式都创造了带正电荷的质子
C．这三种起电方式中只有接触起电是电子的转移
D．这三种方式都符合电荷守恒定律
4．如图所示，用绝缘柱支撑的导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在两端下部的金属箔是闭合的。把带正电的物体C移近A端但不接触，然后把A和B分开较远的距离，再移去C，则（　　）
A．C移近A端时，A端的金属箔张开，B端的金属箔闭合
B．C移近A端时，A端的金属箔闭合，B端的金属箔张开
C．A和B分开，移去C后，A端的金属箔会立即闭合
D．A和B分开，移去C后，A端的金属箔仍会张开
5．摩擦过的琥珀能够吸引羽毛，下列说法中正确的是（　　）
A．说明羽毛带有与琥珀所带电性不同的电荷
B．说明带电体能吸引轻小物体
C．当羽毛与琥珀接触时，琥珀所带的电荷会运动到羽毛中去
D．琥珀与琥珀摩擦也能带电
6．如图所示，用起电机使金属球A带正电，将A靠近验电器上的金属小球B，下列说法不正确的是（　　）
A．验电器的金属箔不会张开，因为球A没有和B接触
B．验电器的金属箔带上同种电荷
C．金属箔上的大量电子移动到金属小球上
D．验电器的金属箔张开，因为验电器下部的两片金属箔片都带上了正电
7．下列说法中正确的是（　　）
A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e=1.602×10-19 C
B．电子电荷量的精确值是卢瑟福测出的
C．物体所带电荷量可以是任意值
D．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
二、填空题
8．（1）自由电子：金属中原子的外层电子脱离___________的束缚而在金属中___________，这种电子叫作自由电子。
（2）离子：失去自由电子的___________便成为带正电的离子。
9．摩擦起电：当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会____________到另一个物体上。于是，原来电中性的物体由于得到电子而带____________电，失去电子的物体则带___________电。
10．比荷：带电粒子的____________与其____________的比值。
参考答案：
1．B
2．B
3．D
4．D
5．B
6．A
7．D
8． 原子核 自由运动 原子
9． 转移 负 正
10． 电荷量 质量
试卷第1页，共3页
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