高中物理人教版（2019）必修第三册 第九章静电场及其应用第1节电荷课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
第
节
1
电 荷
高中物理 必修第三册
第九章
1.分析摩擦起电和带电体间的相互作用现象，知道自然界存在两种电荷。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，进一步提高应用物理模型解释现象的能力。
3．通过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，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。
4．知道元电荷的概念，体会电荷量是不连续的。
学习目标
电荷的历史
1、公元600年左右，希腊人泰勒斯：
摩擦过的琥珀吸引轻小物体
2、公元一世纪，汉王充《论衡》：
“顿牟掇芥”
3、公元十六世纪，英国吉尔伯特创造单词
“electricity”—电；“electric charag”—电荷
4、美国科学家富兰克林：
正电荷 ：丝绸摩擦过的玻璃棒带有的电荷
负电荷 ：毛皮摩擦过的橡胶棒带有的电荷
用带电体接触物体，可以使物体带电
一、 电荷
（1）演示实验：分别用丝绸摩擦过的两个玻璃棒互相靠近，观察发生的现象；
再用毛皮摩擦过的硬橡胶棒靠近玻璃棒，观察发生的现象；这能说明什么问题？
现象:用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引。
结论：摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒都带了电荷，并且玻璃棒和硬橡胶棒带异种电荷；
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
（2）两种电荷
①被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷命名为正电荷，用” +“表示。
②被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷命名为负电荷，用” - “表示。
1.电荷种类及其相互作用规律
（3）两种电荷间的相互作用规律
2.电荷量
（1）定义：电荷的多少叫作电荷量，用Q或q来表示。
（2）单位：它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷
的电荷量为负值。
注意：
（1）物体带正电：物体的电子数少，正电荷多于负电荷
（2）物体带负电：物体的电子数多，负电荷多于正电荷
（3）比较电荷带电的多少，要比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多。
尽管电荷量有正负值（正号一般省略），要知道这里的“＋” “－”号代表电荷的种类，与数学中的正负号的含义
3.摩擦起电
活动3：结合教材第3页总结摩擦起电的原因。
提示：不同物质原子核对核外电子的束缚能力不同；束缚能力强
的得到电子带负电；束缚能力弱的失去电子带正电； 常用于绝缘
介质。
活动1：丝绸摩擦过的玻璃棒为什么带正电，丝绸带电吗？
提示：丝绸与玻璃棒摩擦的过程中，双方的外层电子由于摩擦获得能量而变得活跃，丝绸束缚电子的能力较强，在摩擦的过程中会获得电子而带负电，而玻璃棒相比较而言束缚电子的能力较弱，就失去电子而带正电。
活动2：橡胶棒与任何物体摩擦都带负电吗？
提示：橡胶棒与毛皮相比束缚电子的能力较强，故在与其相互摩擦过程中会获得电子而带负电，但是如遇到比它对电子束缚能力更强的物体它也会失去电子而带正电。
题 关于摩擦起电现象，下列说法正确的是（　　）
A.摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子
B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷
C.摩擦起电的原因是摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体上
D.丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电
BD
二、静电感应
仔细观察下列图片，思考回答以下三个问题
活动1：把带正电荷的球C移近导体A，金属箔有什么变化？说明什么问题？
提示：会发现两箔片均张开，表明A、B两导体均带了电。
活动2：若将C移走会发生什么现象？若保持C不动，先把A和B分开，然后移去C，结果又怎样？若先将C移开，再让A和B接触，又会看到什么？说明了什么？
提示：(1)金属箔立即闭合。(2)金属箔仍张开。(3)A、B上的两金属箔片又均闭合。说明A和B在静电感应中所带的是等量异种电荷。
活动3：若保持C位置不动，并保持A、B始终接触，用手触摸一下A或B，再移开C会发生什么现象？
提示：两箔片都处于张开状态，A、B带同种电荷。原因是触摸A或B时，大地变为远端，和A、B组成一个整体，手移开后再将C移开时，A、B已无法和大地进行电荷转移。
活动4：讨论、交流、展示，得出结论。
1、静电感应的原因：导体内有大量的自由电子，当带电体靠近导体时，导体中的自由电子会受到吸引或排斥而趋向或远离带电体。
2、静电感应现象：带电体靠近导体，使导体靠近带电体一端带异种电荷，远离带电体一端带同种电荷的现象。利用静电感应使金属导体带电的过程，叫作感应起电。
例 如图所示,Q是一个绝缘金属导体，把一个带正电的绝缘金属球P移近Q，由于静电感应，A端出现的感应电荷量大小为qA，B端为qB，下列结论中正确的是（　　）
A.导体Q上，qA>qB
B.导体Q上，qA=qB
C.用手接触一下Q的A端，拿走P后Q带正电
D.用手接触一下Q的B端，拿走P后Q带正电
解析：因为P带正电，所以Q上的A端出现负电荷，受P的吸引；而在B端出现正电荷，受P的排斥。不管用手接触Q的哪一处都是大地上的负电荷移动到Q上，使Q带负电。静电感应的过程是导体内的电荷重新分布的过程，由此可知qA=qB。
B
三种起电方式的比较
方式 摩擦起电 感应起电 接触起电
产生条件 两种物体摩擦 带电体靠近导体 导体与带电体接触
现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同” 导体与带电体带相同电性的电荷
原因 不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子转移 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离) 自由电荷在带电体与导体之间发生转移
思考:（1）验电器检验电荷的原理是什么？
（2）是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时,金属箔片才开始张开
解释看到的现象.
电荷的检验----验电器检验电荷原理
提示：
（1）验电原理：同种电荷互相排斥，且电荷量越大金属箔的张角越大。
（2）可以接触带电检验也可以静电感应检验，两种方式不太一样。甲图是静电感应检验，乙图是接触带电检验。
验电器与静电计
静电计(指针式验电器)
验电器
1.验电器的主要作用：
（1）检验导体是否带电。
（2）检验导体所带电性。
2. 静电计是金属外壳，作用是定量测量两导体间的电势差。
例 ［多选］如图所示，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的金属球B（不接触）时，验电器的金属箔片张角减小，则（　　）
A.金属球A可能不带电　　B.金属球A可能带负电
C.金属球A可能带正电　　D.金属球A一定带负电
AB
思考
接触带电是两个完全相同的带电导体,接触后再分开,二者将原来所带电量的总和平均分配；
摩擦起电是两个相互摩擦的物体上带上等量异种电荷；
感应起电是发生静电感应的导体两端带上等量异种电荷。
三种起电方式是否产生了电荷？起电的本质是什么？
三．电荷守恒定律—自然界重要基本规律
三种起电方式的本质
三种起电方式都不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到了另一个物体，或者从物体的一部分转移到了另一部分，它们的本质都是电荷的转移，电荷总量保持不变．
内容一：电荷既不会创生，也不能消灭，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，电荷的总量不变．
内容二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变
原因：两个电子湮灭-----变成不带电的光子
不带电的中子衰变成一个质子和一个电子
对电荷守恒定律的理解:
(1)电荷守恒定律具有广泛性,它是自然界重要的基本规律之一,任何电现象都遵从电荷守恒定律.
(2)使物体带电的实质不是创造了电荷,而是电荷发生了转移,起电的过程就是物体间或物体内部的电荷重新分布的过程.
(3)导体接触带电体时电荷量的分配与导体的材料、形状等有关,两个除带电情况不同,其他完全相同的金属球接触后,电荷量将平均分配,即最后两个球带等量的同种电荷或均不带电.
例 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.感应起电的过程中电荷总量不守恒
C.接触起电的本质是物体的电子发生了转移
D.等量的正、负电荷可以中和，说明电荷可以被消灭
C
四、元电荷
阅读教材第5页，回答以下三个问题：
1、何为元电荷，电量是多少？
2.电子和质子是元电荷吗
3.元电荷的定义有何物理意义？
1.元电荷: 最小的电荷量叫作元电荷,元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的,在计算中,可取 e=1.60×10-19C.
2.不是.质子所带的电荷量及电子所带的电荷量的绝对值与元电荷相等,但不能说电子和质子是元电荷.元电荷是最小的电荷量,而不是实物粒子,元电荷无正、负之分.
3.元电荷的定义说明自然界中物体的带电量都是不连续的，任何带电体所带电量都是元电荷的整数倍。
比荷：比荷也称为荷质比，是电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m
单位：C/kg
电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me 之比，叫作电子的比荷，电子的质量me ＝9.11×10 -31 kg。所以电子的比荷为：
例 (多选)关于元电荷,下列说法正确的是 (　　)
A.所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍
B.元电荷是最小的带电粒子,它带正电
C.元电荷是最小的带电粒子,它带负电
D.元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测出的
AD
例 放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A、B的电荷量分别为QA=6.4×10-9 C、QB=-3.2×10-9 C,让两个金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移 转移了多少个
本课小结
1.［多选］关于元电荷的理解，下列说法正确的是（　　）
A.元电荷实际上是指电子和质子本身
B.电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
C.元电荷是最小的电荷单元，等于1 C
D.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
BD
当堂检测
2. 一带负电的金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该金属小球上的净电荷几乎不存在了，这说明（　　）
A.金属小球上原来的负电荷消失了
B.此过程中电荷不守恒
C.金属小球上的负电荷减少是由于潮湿的空气将电子导走了
D.该现象是由电子的转移引起的，仍遵守电荷守恒定律
解析：A错：根据电荷守恒定律，电荷不能消灭，也不能创生，只会发生转移。
B错：此过程中电荷仍然守恒，电荷没有消失，只是被潮湿的空气导走而已，仍然遵守电荷守恒定律。
C对：金属小球上的负电荷减少是由于潮湿的空气将电子导走了。
D对：该现象是潮湿的空气将电子导走了，是由电子的转移引起的，仍遵守电荷守恒定律。
CD
3. 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开，如图所示，表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（　　）
A B C D
解析：把带电金属球移近不带电的验电器，若金属球带正电荷，则会将导体上的自由电子吸引上来，这样验电器的上部将带负电荷，箔片带正电荷；若金属球带负电荷，则会将导体上的自由电子排斥到最远端，这样验电器的上部将带正电荷，箔片带负电荷。
B
谢谢！