《学霸笔记 同步精讲》第一章 1.电荷　电荷守恒定律（课件）高中物理教科版必修三

(共44张PPT)
1.电荷　电荷守恒定律
第一章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.知道自然界中的两种电荷及其相互作用。
2.知道使物体带电的三种方式。
3.掌握电荷守恒定律及元电荷的概念。
1.通过对元电荷、电荷守恒定律的学习形成物理观念。
2.通过借助验电器感受摩擦起电、感应起电的过程开展科学探究。
3.通过对原子结构模型的学习明确物体带电的本质,知道三种起电方式的实质是相同的,形成科学思维。
自主预习 新知导学
一、摩擦起电　两种电荷
1.电荷
(1)两种电荷。
自然界中只存在两种电荷。
①用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。
②用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
(2)电荷间的相互作用。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
2.元电荷
(1)电荷量:电荷的多少叫作电荷量,常简称为电荷。在国际单位制中,它的单位是库仑,简称库,用字母C表示。通常正电荷的电荷量用正数表示,负电荷的电荷量用负数表示。
(2)元电荷:一个电子所带电荷量的绝对值为1.6×10-19 C,它是电荷的最小单元,称为元电荷,用e表示。数值为一个电子所带电荷量的绝对值,记作e=1.6×10-19 C。任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。
3.元电荷是不是电荷
提示:元电荷不是电荷,元电荷是物体所带的最小的电荷量。
二、摩擦起电的解释
1.物质的微观结构
(1)原子组成:
(2)原子电性:原子核所带电荷总量与电子所带电荷总量相等,因此物体通常对外不显电性。
2.导体和绝缘体
(1)定义:常见物质中容易导电的物体称为导体,很不容易导电的物体称为绝缘体。
(2)能否导电的原因:金属导体内存在自由电子,绝缘体内基本不存在自由电子。绝缘体也常称为“电介质”。
3.摩擦起电的实质
(1)实质:摩擦过程中一个物体失去电子,另一个物体得到电子。失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电。
(2)特点:相互摩擦后两个物体所带的电荷必然等量异号。
4.摩擦起电过程是否创造了电荷
提示:没有创造电荷,只是出现了电荷的转移。
三、电荷守恒定律
1.电荷守恒定律:电荷既不能被创造,也不能被消灭,它们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。也就是说,在任何自然过程中,电荷的代数和是守恒的。这就是通常所说的电荷守恒定律。
2.电荷守恒定律的现代表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
四、静电感应与感应起电
1.静电感应:当一个带电体靠近不带电的导体时,由于同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引,导体中可以自由移动的电荷将会重新分布,使导体靠近带电体的一端带上与带电体电性相反的电荷,远离带电体的一端带上与带电体电性相同的电荷的现象。
2.感应起电:利用静电感应使导体带电的方法。
3.感应起电能否使绝缘体带电
提示:不能,因为绝缘体中几乎没有自由移动的电荷。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,是因为正电荷从丝绸转移到玻璃棒上。(　　)
(2)摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程。(　　)
(3)原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分别带上了异种电荷,说明通过摩擦可以创造电荷。(　　)
(4)元电荷是最小的带电体。(　　)
(5)某一带电体的电荷量可能等于5×10-19 C。(　　)
×
√
×
×
×
2.带正电的物体C靠近不带电的枕形导体AB,如图所示,A端将带　　电,B端将带　　电。
答案:负　正
3.议一议
(1)不带电的物体内部是否有电荷
提示:不带电的物体内部有电荷,正负电荷的电荷量相同,故对外不显电性。
(2)带有等量异种电荷的金属球接触后会发生电荷的中和,此时电荷被消灭了吗
提示:中和时,系统所带电荷的代数和不变,电荷并没有消失,只是正、负电荷数相等,从而对外显电中性。
合作探究 释疑解惑
知识点一
三种起电方式
问题引领
(1)如图所示,取一对用绝缘柱支撑的导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的金属箔片是闭合的。
①把带正电荷的物体C移近导体A,金属箔片
有什么变化
②这时把A和B分开,然后移去C,金属箔片又
有什么变化
③再让A和B接触,又会看到什么现象
(2)带正电的物体A与不带电的物体B接触,使物体B带上了什么电荷 在这个过程中电荷是如何转移的
提示:(1)①C移近导体A,两侧金属箔片都张开;②金属箔片仍张开,但张角变小;③A、B接触,金属箔片都闭合。
(2)正电荷。在这个过程中,有电子从物体B转移到物体A,物体B中电子数量减少,因此带正电。
归纳提升
1.三种起电方式的比较
比较项 摩擦起电 感应起电 接触起电
产生 条件 两种物体摩擦 导体靠近带电体 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” 导体带上与带电体相同电性的电荷
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得失 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
2.验电器
(1)带电体接触验电器:当带电的物体与验电器上面的金属球接触时,有一部分电荷转移到验电器上,与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷,因相互排斥而张开,如图(a)所示。
(2)带电体靠近验电器:当带电体靠近验电器的金属球时,带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷,而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电),两箔片在斥力作用下张开,如图(b)所示。
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。
典型例题
【例题1】 (多选)如图所示,A、B为相互接触并用绝缘支柱支起的金属导体,起初都不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C是带正电的小球,下列说法正确的是(　　)
A.把C移近导体A时,A、B上的金属箔片都张开
B.把C移近导体A,先把A、B分开,然后移去C,
A、B上的金属箔片仍张开
C.把C移近导体A,先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍张开
D.把C移近导体A,先把A、B分开,再把C移走,最后重新让A、B接触,A上的金属箔片张开,而B上的金属箔片闭合
答案:AB
解析:A、B开始都不带电,把C移近导体A时,由于静电感应,A、B中的自由电子向左移动,使得A端积累负电荷,B端积累正电荷,所以两边的金属箔片都张开,A正确;若此时先把A、B分开再移走C,因A、B已经绝缘,所带电荷量不会改变,金属箔片仍张开,B正确;但如果先移走C,A、B上的感应电荷会马上中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开,C错误;先把A、B分开,再移走C,A、B仍然带电,但重新让A、B接触后,A、B上的感应电荷完全中和,金属箔片都不会张开,D错误。
(1)只有导体中的电子才能自由移动,绝缘体中的电子不能自由移动,所以导体能够发生感应起电,而绝缘体不能。
(2)凡是遇到接地问题时,该导体与地球可视为一个导体,而且该导体可视为近端,带异种电荷,地球就成为远端,带同种电荷,如图(a)(b)(c)所示。
【例题2】 如图所示,用起电机使金属球A带负电,靠近验电器B的金属球,则(　　)
A.验电器的金属箔片不张开,因为球A没有和B接触
B.验电器的金属箔片张开,因为整个验电器都带上了正电
C.验电器的金属箔片张开,因为整个验电器都带上了负电
D.验电器的金属箔片张开,因为验电器下部的两金属箔片都带上了负电
答案:D
解析:带负电的球A靠近验电器B的金属球,根据电荷“同性斥,异性吸”的特点知,验电器金属球上的电子会被球A上的负电荷排斥到验电器下端箔片上,则金属杆下端的两箔片就会因带负电荷而相斥,箔片张开,故选D。
【变式训练1】 (多选)如图所示,将带电棒移近两个不带电的导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下述几种方法能使两球都带电的是(　　)
A.先把两球分开,再移走棒
B.先移走棒,再把两球分开
C.先将棒接触一下其中的一个球,再把两球分开
D.棒带的电荷不变,两导体球不能带电
答案:AC
解析:先把两球分开,再移走棒,两球由于感应起电带上异种电荷,故A正确;先移走棒,此时甲、乙两球中的电荷又发生中和,不再带电,再把球分开,同样不再带电,故B错误;先将棒接触一下其中的一个球,再把两球分开,是接触带电,且带同种电荷,故C正确;感应起电时,两导体球在带电的过程中,两球中的电荷发生了移动,棒的电荷量是不变的,故D错误。
知识点二
电荷守恒定律　元电荷
问题引领
(1)在摩擦起电过程中,一个物体带上了正电荷,另一个物体带上了负电荷,该过程是否创造了电荷 在一个与外界没有电荷交换的系统中,电荷的总量会增多或减少吗
(2)物体的电荷量可以是任意的吗 物体的电荷量可以是4×10-19 C吗
(3)电子和质子就是元电荷吗
提示:(1)摩擦起电的过程并没有创造电荷。一个与外界没有电荷交换的系统中,电荷的总量保持不变。
(2)物体的电荷量不是任意的,它只能是1.6×10-19 C的整数倍。由于
4×10-19 C是1.6×10-19 C的2.5倍,所以物体的电荷量不能是4×10-19 C。
(3)元电荷是最小的电荷量,不是物质;电子和质子是实实在在的粒子,不是元电荷。
归纳提升
1.“中性”与“中和”的理解
(1)中性:物体内有电荷存在,但正、负电荷的绝对值相等,对外不显电性。
(2)中和:两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程。
2.守恒的广泛性
电荷守恒定律同能量守恒定律一样,是自然界中最基本的规律,任何电现象都不违背电荷守恒定律,也涵盖了近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律。如:由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子,一对正、负电子可同时湮灭,转化为光子。在这种情况下,带电粒子总是成对产生或湮灭,电荷的代数和不变。
3.两金属导体接触后电荷量的分配规律
(1)当两个导体材料、形状不同时,接触后再分开,只能使两者均带电,但无法确定电荷量的多少。
(2)若使两个完全相同的金属球的电荷量大小分别为q1、q2,则有
4.元电荷
(1)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。
(2)虽然质子、电子的电荷量等于元电荷,但不能说质子、电子是元电荷。
典型例题
【例题3】 放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A、B分别带的电荷是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
答案:电子由B球转移到A球　3.0×1010个
解析:两小球接触时,电荷量少的负电荷先被中和,剩余的正电荷再重新分配,由于两小球完全相同,剩余正电荷一定平分,即接触后两小球带的电荷
在接触过程中,电子由B球转移到A球,自身的净电荷全部中和后,继续转移,使B球带QB'的正电,这样共转移的电荷量
ΔQ=QB'-QB=1.6×10-9 C-(-3.2×10-9 C)
=4.8×10-9 C
则转移的电子数
两个完全相同的金属球接触后若带同种电荷将平分电荷量,若带异种电荷则先中和再平分电荷量。
【变式训练2】 下列关于电荷的认识正确的是(　　)
A.电荷量很小的带电体就是元电荷
B.物体所带的电荷可以是任意值
C.任何一个系统的电荷量的代数和都始终保持不变
D.迄今为止,科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量
答案:D
解析:元电荷是最小的电荷量,不是带电体,故A错误;物体所带的电荷一定是元电荷的整数倍,故B错误;根据电荷守恒定律得一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变,系统与外界有电荷的交换,电荷量改变,故C错误;迄今为止,科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量,故D正确。
【变式训练3】 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,甚至会带来隐患。小华同学有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个带电质点的电荷量数字看不清,他只能看清是6.　　×10-18 C,拿去问老师。如果你是老师,你认为该带电质点的电荷量可能是下列哪一个 (　　)
A.6.2×10-18 C
B.6.4×10-18 C
C.6.6×10-18 C
D.6.8×10-18 C
答案:B
解析:任何带电体所带电荷都是元电荷e的整数倍,因此该电荷量为e=1.6×10-19 C的整数倍,将四个选项中的电荷量除以e得数为整数倍的便是可能正确的数字,故A、C、D错误,B正确。
课堂小结
随堂练习
1.(对电荷、元电荷的理解)关于元电荷的理解,下列说法正确的是(　　)
A.元电荷就是电子
B.元电荷就是正电子
C.元电荷就是质子
D.元电荷跟电子所带电荷数值相等
答案:D
解析:元电荷是指最小的电荷量,不是电荷,不是指质子或者是电子,故A、B、C错误;元电荷跟电子所带电荷数值相等,故D正确。
2.(验电器)验电器的结构如图所示,验电器原来带正电,如果用一根带大量负电的金属棒接触验电器的金属球,金属箔的张角将(　　)
A.先变小后变大
B.变大
C.变小
D.先变大后变小
答案:A
解析:验电器原来带正电,如果用一根带大量负电的金属棒接触验电器的金属球,金属棒上的部分负电荷中和了验电器上的正电荷,验电器的金属箔片张角变小,但是还剩余的负电荷会使验电器的金属箔片的张角再变大。
3.(电荷守恒定律)(多选)一个带负电的绝缘小球放在潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该小球上几乎不存在负电荷了,这说明(　　)
A.小球上原有的负电荷消失了
B.在此过程中,电荷不守恒
C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D.该现象是由于电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律
答案:CD
解析: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,故A错误;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,仍然遵循电荷守恒定律,故B错误,C、D正确。
4.(三种起电方式)(多选)下列叙述正确的是(　　)
A.任何起电方式都是电荷转移的过程
B.摩擦起电是转移电荷的过程
C.玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电
D.带等量异种电荷的两个导体接触后,两个导体将不带电,原因是电荷中和了
答案:ABD
解析:根据电荷守恒定律可知,任何起电方式都是电荷转移的过程,故A、B正确;不同物质组成的物体相互摩擦时,原子核束缚核外电子的本领不同,原子核束缚核外电子本领强的得到电子,物体因多余电子带负电,原子核束缚核外电子本领弱的失去电子,物体因缺少电子带正电,故C错误;带等量异种电荷的两个导体接触后,等量异种电荷完全抵消的现象,叫作中和,电荷不会消失,故D正确。