9.1 电荷 课件 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册(共45张PPT)

(共45张PPT)
9.1 电 荷
新人教版必修三
第九章 静电场及其应用
问题1：
憨豆先生为何能吸引纸片？
神奇的静电
摩擦过的琥珀能够吸引羽毛
古希腊学者 泰勒斯
我国学者王充
《论衡》一书中写有“顿牟掇芥”一词。
玳瑁的甲壳经过摩擦能吸引像草芥一类的微小物体。
问题1：憨豆先生为何能吸引纸片？
做一做：吸碎纸片
英国吉尔伯特：创造了英语中的“electricity”（电）这个词，认为摩擦过的琥珀带有电荷。
问题2：电荷到底是什么？电荷具有什么性质？
一、电荷
电荷是一种物质（能吸引轻小物体）的属性
①用丝绸摩擦玻璃棒，再将玻璃棒靠近小纸片；
②分别用丝绸摩擦过的两个玻璃棒棒互相靠近；
③用毛皮摩擦橡胶棒，再将橡胶棒靠近小纸片；
④用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近丝绸摩擦过的玻璃棒。
玻璃棒带电
相互排斥
橡胶棒带电
相互吸引
探究：电荷间作用规律
1、电荷种类：正电荷和负电荷。
被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷；
被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷为负电荷。
2、电荷间的作用规律
同种电荷相互排斥；
异种电荷相互吸引。
美国杰明·富兰克林：
把两种电荷命名为
正电荷和负电荷。
一、电荷
电荷是一种物质（能吸引轻小物体）的属性
+
-
物体带电的原因？（物质微观结构分析）
原子核
核外电子
质子
（正电）
原子核一般很稳定；
核外电子通常不稳定。
原子失去电子就带正电；
原子得到电子就带负电。
中子
（不带电）
物 体
原子
（负电）
-
+
-
-
-
-
+
-
-
-
-
-
失去电子
带正电
得到电子
带负电
-
-
物体导电性微观结构差别
1.金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而
在金属中自由运动，这种电子叫作自由电子;
失去自由电子的原子便成为带正电的离子（ion），它们在金属内部排列
起来，每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动
2.导体中存在大量的自由电子（如:金属、地球 、人等）;
绝缘体中几乎不存在自由移动的电荷。（橡胶、塑料等）
问题3：为什么通过摩擦，可以使原先不带电的物体带电呢？
二、使物体带电的方法：
1、摩擦起电
微观解释：
橡胶棒与任何物质摩擦一定带负电吗？
不一定
——物体得到或失去电子
不同物体原子核对电子的束缚能力不同。摩擦过程中，（对电子的束缚能力强的）物体得到电子带负电，（对电子的束缚能力弱的）物体失去电子带正电。
电子从一个物体转移到另一个物体上。
得到电子：带负电
失去电子：带正电
毛皮
橡胶棒
摩擦过程中
毛皮
橡胶棒
摩擦前
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+
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摩擦起电演示图：
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常见物质束缚电子的本领由弱到强的次序：
弱 强
毛皮＜玻璃＜云母＜羊毛＜丝绸＜硬橡胶＜松香
2、接触起电
憨豆是如何带上电的？
2、导体的接触带电：
接触
+Q
+Q
Q
Q
Q
3Q
接触
二、使物体带电的方法：
1、摩擦起电：
——物体得到或失去电子
两个完全相同的导体,接触后再分开,
二者将原来所带电量的总和平均分配。
◆相同金属小球的电荷分配原则：
电荷从一个物体转移到另一个物体
一个不带电导体与另一带电导体接触
或两带电导体相接触而使两导体上电荷重新分配。
同种电荷：等量平分
异种电荷：先“中和”
再等量平分
金属箔
绝缘支架
金属球
金属外壳
金属杆
验电器（静电计）
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
验电器解释
①带电体是否带电的判定：
②带电体带电种类的判定
同种电荷：
异种电荷：
（张角变大、不变、变小）
（张角变小、变小又变大）
√
√
（金属箔片是否张开）
+
+
+
+
作用：①检验物体是否带电,
②粗略判断物体带电的多少
+
+
+
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+
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+
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+
+
+
+
+
金属导体
简化的物理模型
金属导体微观结构：
感应起电（electrostatic induction）
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号电荷，远离带电体的一端带同号电荷。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（electrostatic induction）
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号电荷，远离带电体的一端带同号电荷。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。
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
①先让导体C带电，再将带电体C 移近导体 A、B，观察金属箔有什么变化？
②将带电体 C 移开，使它远离导体A、B，
观察金属箔有什么变化？
A
B
+
C
A
B
导体A、B两端都带电，A、B两端金属箔张开。
导体A、B不带电，A、B两端金属箔闭合。
理论探究：
一对用绝缘柱支持的导体 A 和 B，且分别在A、B下部贴有两片金属箔、绝缘棒、带电体 C。
③先把导体 A和B分开，再移去带电体C，观察金属箔有什么变化？
④在前面操作的基础上，再让导体A和B接触，观察金属箔有什么变化？
A
B
A
B
A
B
导体A、B不带电，A、B两端金属箔闭合。
导体A、B两端都带电，A、B两端金属箔张开。
3、感应起电
二、使物体带电的方法
实验演示
想一想：若把导体A和B分开，然后移开带电体C，金属箔有什么变化？
再让导体A和B接触，金属箔又有什么变化？
起电方式
2
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
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－
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＋
＋
＋
＋
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－
－
－
实验(微观分析)
想一想：在感应起电状态中，
若用手接触B端，金属箔有什么变化？
若用手接触A端，金属箔有什么变化？
起电方式
A端金属箔张开，B端闭合
A端金属箔张开，B端闭合
3、感应起电
（1）静电感应：把电荷移近不带电的导体，
可以使导体带电的现象．
（2）感应起电：
规律：
原因：
由于导体中正负电荷的分离，原来电中性的导体两端
分别带了电。
近端感应异种电荷，
远端感应同种电荷
2、导体的接触带电
二、使物体带电的方法：
1、摩擦起电
——物体得到或失去电子
利用静电感应使物体带电．
三种起电方式的比较
起电方式 摩擦起电 感应起电 接触起电
产生 条件
现象
原因
实质
注意：无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷没有转移。
一般是两不同绝缘体摩擦时
导体靠近带电体时
导体与带电导体接触时
两物体带上等量异种电荷
导体两端出现等量异种电荷， “近异远同”
导体上带上与带电体相同电性的电荷
原子核对电子束缚力弱的物体失去电子，强的得到电子
导体中的自由电子在电荷间力的作用下，从物体的一端转移到另一端
在电荷间力的作用下，自由电子从一物体转移到另一物体
均为电子在物体之间或物体内部的转移
起电的本质： 将正、负电荷分开,使电荷发生转移.
摩擦起电
接触起电
感应起电
电荷的转移
电荷没有创造出来，也没有消失。
本质
三.电荷守恒定律
无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电子发生转移，并不是创造了电荷.
电荷既不能创造,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-------电荷守恒定律
电荷守恒定律更普遍的表述：
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。
摩擦起电
接触起电
感应起电
阅读课本，回答以下问题：
（1）电荷的多少如何表示？它的单位是什么？
（2）什么是元电荷？一个电子就是一个元电荷吗？
（3）元电荷的数值是多少？
它的数值最早是由哪位物理学家测定的？
（4）什么是比荷？电子的比荷是多少？
四、元电荷
（1）电荷量（Q或q）
单位：
库仑（C）
（2）元电荷 e：
e=1.60×10-19C
（带电体所带电荷量等于元电荷的整数倍）
（3）比荷
（即q/m）
电子的比荷：
q=ne
（密立根测得）
四、元电荷
n=±1、2、3、…
物体带电的最小电荷量。
电荷量是标量，正负号不表示大小
（电子电荷量-e和质子电荷量为e）
1、关于元电荷，下列说法中正确的是（ ）
A．元电荷就是电荷量最小的电荷 B．元电荷就是电子
C．元电荷是最小的电荷量 D．元电荷就是质子
C
2、如图所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形
导体上电荷的移动情况是（ ）
A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动
B．枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动
C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D．枕形金属导体中的正、负电荷
同时分别向A端和B端移动
随堂练习：
B
╳
╳
╳
╳
╳
╳
√
√
例3：一个带电小球所带电量为q，则q可能是（ ）
A、3×1019C B、4.8×10-19C
C、0.8×10-19C D、9×10-19C
B
课堂练习
提示：所有带电体的电荷量都是e的整数倍，电荷量是不能连续变化的物理量。
如何使自来水水流弯曲
有趣的静电现象
1、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下述正确的是：
A、把质子或电子叫元电荷．
B、1.60×10-19C的电量叫元电荷．
C、电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷
D、质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷
课堂训练
√
╳
√
√
注意：元电荷是电荷量的单位。不是指某电荷．更加不是质子或电子。
1、带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的（ ）
A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 C
C．－1.6×10－18C D．4.0×10－17C
当堂检测
2、将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数 （ ）
　A．增加 B．减少
C．不变 D．先增加后减少
√
√
2、有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则 ：
　A．B、C球均带负电
　B．B球带负电，C球带正电
　C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电
　D．B、C球都不带电
C
课堂训练
╳
╳
√
╳
3、如图A、B是两个不带电
的相同绝缘金属球，它们靠
近带正电荷金属球C．在下
列情况中，判断A、B两球的带电情况：
（1）A、B接触后分开，再移去C，
则A ，B ；
（2）A、B接触，先移去C后，再把AB分开，
则A ，B ．
（3）A、B接触，用手指瞬间接触B后再移去C，
则A ， B ；
正 电
负电
不带电
不带电
负电
负电
小 结
1、自然界存在两者电荷
（1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷
（2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷
2、使物体带电的方式带电方式
(1)摩擦起电： 电子从一个物体转移到另一个物体
(2)接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体
(3)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分
规律：近异远同
3、电荷守恒定律：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。
课堂训练
3、如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置．用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷 __________ ．若手的接触点改在A端，情况又如何___________ 。
负电荷
负电荷
1、使一个物体带电的方式有三种，它们是 、
和 ，在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，只是从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分移到另一部分，而且电荷的总量不变，这个结论也被称之为 。
2、将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数 （ ）
　　A．增加 B．减少 C．不变 D．先增加后减少
3、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量为______ _ ；一个电子的电量为_________ ，一个质子的电量为____________ ；任何带电粒子，所带电量或者等于电子或质子的电量，或者是它们电量的_ _____．最早测出元电荷的数值的是美国物理学家 ，这位科学家还测出了电子电量和质量的比值，叫做电子的 。
课堂练习
C
摩擦起电
感应起电
接触带电
电荷守恒定律
1.6×10－19 C
－1.6×10－19 C
1.6×10－19 C
整数倍
密立根
比荷
4、把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是 （ ）
　 A．带有等量异种电荷 B．带有等量同种电荷
　C．带有不等量异种电荷
D．一个带电，另一个不带电
6、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，
靠近不带电验电器的金属小球a，然
后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿
开橡胶棒，这时验电器小球A和金箔
b的带电情况是 （ ）
　　A．a带正电，b带负电
　　B．a带负电，b带正电　 C．a、b均带正电
D．a、b均带负电 E．a、b均不带电
C
BCD
（3）静电感应微观解释：
把带正电的球移近金属导体A和B时，导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷．感应起电没有创造电荷，而是使物体中的正负电荷分开，将电荷从物体的一部分转移到另一部分．
flash\验电器2.swf
当带电玻璃棒靠近不带电的碎纸片时，为何能吸引碎纸片？