9.1电荷 学案（含解析）2025-2026学年高中物理（人教版2019）必修3

9.1电荷 学案
[学习目标]　1.知道自然界中的两种电荷及它们之间相互作用的规律，知道电荷量的概念及单位。2.理解摩擦起电、感应起电和接触起电(重难点)。3.理解电荷守恒定律的内容(重点)。4.知道元电荷的概念，体会电荷量是不连续的。
一、电荷
1.自然界中有两种电荷：正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。
2.电荷量：电荷的多少，用Q或q表示，在国际单位制中，它的单位是库仑，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。
3.每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外界表现为电中性。
4.电荷间有相互作用力，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，两电荷间的相互作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
5.两物体发生相互吸引的作用时未必都带电，因为带电体不管是带正电荷还是带负电荷，都有吸引轻小物体的性质。
6.比较带电体带电的多少时，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、负值之分，但“+”“-”号仅代表电荷的种类，不表示大小。
(1)电荷的正负是人为规定的。(　√　)
(2)摩擦过的琥珀能够吸引羽毛，说明羽毛带了电。(　×　)
二、物体的三种起电方式　验电器
1.摩擦起电
原因：当两种物质组成的物体互相摩擦时，一个物体上的一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上，于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。同一物体与不同种类的物体摩擦时，可能带不同种类的电荷。
2.将一个带电体与另一个不带电的导体接触，就可以使不带电的物体带上与带电体电性相同的电荷，叫作接触起电。
3.感应起电
如图所示，取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的两片金属箔是闭合的。
①手握绝缘棒把带正电荷的带电体C移近导体A，金属箔有什么变化？
②这时手持绝缘柱把导体A和B分开，然后移开C，金属箔又有什么变化？
③再让导体A和B接触，又会看到什么现象？
(1)定义：利用静电感应使金属导体带电的过程。
(2)规律：近端(靠近带电体端)感应出异种电荷，远端(远离带电体端)感应出同种电荷(均选填“异种”或“同种”)。
(3)本质：电子从物体的一部分转移到另一部分。
4.验电器
(1)作用：检验物体是否带电。
(2)原理：同种电荷相互排斥。
(3)静电计：把金属箔换成指针，并用金属制作外壳的验电器。
例1　(2024·合肥市第一中学高二期中)如图所示，摩擦过的琥珀靠近桌面上的碎纸屑时，发现纸屑飞起来与琥珀接触后又快速地离开，关于这个现象，下列说法正确的是(　　)
A.摩擦过的琥珀不带电
B.碎纸屑原来带正电
C.纸屑飞起来是万有引力的结果
D.纸屑与琥珀接触后又快速地离开是因为纸屑带上琥珀同种电荷
例2　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，则(　　)
A.验电器的金属箔不会张开，因为球A没有和B接触
B.验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电
C.验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电
D.验电器的金属箔张开，因为验电器下部的两片金属箔都带上了正电
拓展1　若验电器带正电，用一根带大量负电荷的金属棒接触验电器的金属球，金属箔的张角将如何变化？
拓展2　若验电器带正电，当一个带负电的金属球A靠近验电器上的金属球B时，验电器中金属箔的张角将如何变化？
拓展3　若验电器带正电，当一个不带电的金属球A靠近验电器上的金属球B时，验电器中金属箔的张角又将如何变化？
例3　如图所示，不带电导体B在靠近带正电荷的导体A后，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接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将带负电
B.若用导线将Q接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将带正电
C.若用导线将Q接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将不带电
D.若用导线将P接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将带正电
静电感应中导体接地问题分析
1.如图甲所示，当B接地时，在导线的连接下，导体A、B和大地组成了一个新导体，这时近端为A，而远端为大地。由于静电感应，A带负电，而B原来感应出的正电荷被大地流来的负电荷中和了，所以B不带电。
2.如图乙所示，如果是A接地，近端仍然为A(这里很容易错误地认为B为近端或远端)，远端为大地。由于静电感应，A仍然带负电，而B感应出的正电荷被从大地流来的负电荷中和，所以B不带电。
3.如果前面两种情况不是接地，而是改为用手触摸A或B，则结果相同。
三、电荷守恒定律　元电荷
1.电荷守恒定律
(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它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；在转移过程中，电荷的总量保持不变。
(2)电荷守恒定律的另一表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
2.元电荷
(1)元电荷：最小的电荷量，即电子所带电荷量的大小。所有带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍。
(2)元电荷的值e=1.60×10-19 C， 由物理学家密立根测定。
(3)比荷：带电粒子的电荷量与其质量之比叫作比荷。
电子的比荷为：=1.76×1011 C/kg。
3.电中性：物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态。
4.电中和：两个带等量异种电荷的物体相互接触时，都恢复成不带电的情形。
5.元电荷不是实际粒子，仅表示最小电荷量单元，没有正、负。
6.质子和正电子所带的电荷量为一个元电荷，它们不是(填“是”或“不是”)元电荷，质子和正电子是实际存在的粒子。
(1)所谓“电荷的中和”是正、负电荷一起消失了。(　×　)
(2)物体所带的电荷量可能为6.0×10-18 C。(　×　)
(3)物体带电荷量为+1.60×10-9 C，这是因为失去了1.0×1010个电子。(　√　)
例4　完全相同的两金属小球A、B带有等量电荷，相隔一定的距离，让第三个完全相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开。
(1)若A、B两球带同种电荷，求接触后两球带电荷量大小之比；
(2)若A、B两球带异种电荷，求接触后两球带电荷量大小之比。
接触起电时电荷量的分配规律
当两个完全相同的金属球接触后，电荷量将平均分配。
(1)若两个完全相同的金属球最初带同种电荷，接触后电荷量相加后均分；
(2)若两个完全相同的金属球最初带异种电荷，则接触后电荷先中和再均分。
材质、形状、大小不同的导体接触时电荷量一般不能平均分配。
参考答案
二、。
3.
答案　①两侧金属箔都张开。
②金属箔仍张开，但张角变小。
③金属箔都闭合。
例1　
答案　D
例2　
答案　D
拓展1　
答案　先变小后变大
拓展2　
答案　张角减小。当带负电荷的金属球A靠近验电器上的金属球B，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引可知，B球上的负电荷将向金属箔移动，使金属箔上所带正电荷减少，从而使张角减小。
拓展3　
答案　张角减小。当不带电的金属球A靠近验电器上的金属球B时，发生静电感应现象，使A球靠近B的一侧出现负的感应电荷，而背离B球的一侧出现正的感应电荷，A球上的负感应电荷会使验电器上的负电荷向金属箔移动，从而使张角减小。
例3　
答案　A
例4　
答案　(1)2∶3　(2)2∶1