第一节 认识静电
学 习 目 标
知 识 脉 络(教师用书独具)
1.知道物体起电的三种方式．理解其微观解释．(重点)
2.熟记电荷守恒定律，记住元电荷的概念．
3.能用原子结构和电荷守恒定律分析问题．(难点)
[自 主 预 习·探 新 知]
[知识梳理]
一、起电方法的实验探究
1．两种电荷的性质：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．
2．物体带电的三种方法：摩擦起电、感应起电、接触起电．
二、电荷守恒定律
1．电荷量
(1)电荷量：物体所带电荷的多少叫做电荷量．
(2)电荷量的单位：库仑，简称库，符号C.
(3)中和：等量的异种电荷完全抵消的现象．
(4)元电荷：任何带电体的电荷量都是e＝1.60×10－19C的整数倍．因此，电荷量e被称为元电荷．
2．电荷守恒定律
(1)内容：电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分．在转移的过程中，电荷的代数和不变．
(2)适用范围：电荷守恒定律不仅在一切宏观物理过程中成立，而且也是一切微观物理过程所普遍遵守的规律．
[基础自测]
1．思考判断
(1)玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电．( )
(2)两轻小物体相互吸引，二者一定带异种电荷．( )
(3)不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移．( )
(4)两个互相摩擦的物体一定是同时带上种类不同的电荷，且电荷量相等．( )
(5)带等量异号电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫电荷的湮灭．( )
(6)任何带电体的电荷量都是e的整数倍．( )
(7)元电荷就是电子或质子．( )
【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)×
2．如图1-1-1所示，在用丝绸摩擦玻璃棒起电的过程中( )
图1-1-1
A．玻璃棒带正电，丝绸不带电
B．丝绸与玻璃棒带电情况完全相同
C．玻璃棒中的负电荷转移到丝绸上，丝绸带负电
D．丝绸中的正电荷转移到玻璃棒上，玻璃棒带正电
C [丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电，丝绸带负电，A、B选项错误；微观解释是玻璃棒上的电子转移到丝绸上，玻璃棒带正电，丝绸带负电，选项C项正确，D错误．故选C.]
3. (多选)如图1-1-2所示，将带有负电的绝缘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，下列方法中能使两球都带电的是( )
图1-1-2
A．先把两球分开，再移走棒
B．先移走棒，再把两球分开
C．使棒与甲球瞬时接触，再移走棒
D．先使乙球瞬时接地，再移走棒
ACD [A项，由于静电感应，甲球感应出正电荷，乙球感应出负电荷，把两球分开后，它们带上了等量异种电荷；B项，若先将棒移走，则两球不会有静电感应现象产生，所以不会带上电荷；C项，使棒与甲球接触，则两球会因接触而带上负电荷；D项，若使乙球瞬时接地，则乙球上感应出的负电荷因斥力而被导走，再将棒移走，由于甲、乙是接触的，所以甲球上的电荷会重新分布在甲、乙两球上，结果是两球都带上了正电荷．]
4．(多选)下列关于电荷量和元电荷的说法正确的是( )
A．物体所带的电荷量可以是任意实数
B．物体带正电荷1.6×10－9 C，是因为失去了1.0×1010个电子
C．物体带电量的最小值是1.6×10－19 C
D．以上说法都不正确
BC [元电荷的数值为e＝1.6×10－19 C，任何带电体的电荷量都是e的整数倍，所以物体带的电荷量不能是连续的数值，更不能是任意的，所以B、C正确．]
[合 作 探 究·攻 重 难]
对三种起电方式的理解
1．三种起电方法的比较
方式
摩擦起电
感应起电
接触起电
产生条件
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
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”
导体上带上与带电体相同电性的电荷
微观解释
不同物质的原子核对核外电子的约束力不同，摩擦时会出现电子从一物体转移到另一物体上的现象
导体中的自由电子受到带电体对它的排斥(或者吸引)，而移向导体的远端(或者近端)
电荷间的相互作用，使得自由电子在带电体和导体上转移，且重新分布
实质
均为电荷在物体之间或物体内部的转移
2．三种起电方法的分析
(1)摩擦起电两点注意
①分析摩擦起电问题时应明确原子核中的质子不能脱离原子核而移动，即相互摩擦的两个物体中移动转移的不可能是正电荷，转移的只能是负电荷，即电子．
②带正电的物体一定失去了电子，带负电的物体一定获得了电子．
(2)接触起电过程中电子转移的规律
①带正电的物体与带负电的物体接触，电子由带负电的物体转移到带正电的物体上．
②带正电的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电的物体上．
③带负电的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电的物体转移到中性物体上．
(3)感应起电方法分析
①不接地时的情况分析．如图1-1-3所示，感应起电过程分析如下：
图1-1-3
a．使带电体C(带正电)靠近相互接触的两个导体A、B.
b．保持C不动，用绝缘工具把A、B分开．
c．移走C，则A、B带上等量的异种电荷(A带负电，B带正电)．
②接地时的情况分析：
a．将一个导体移近带电体，用手接触一下导体随即将手拿开(或用导线将导体接地后又断开)．
b．移走带电体，则导体带上异种电荷．
无论接触导体的哪一个位置都会得到相同的结论，因为接地时导体与大地连为一体，地球是远离带电体的一端．
(多选)如图1-1-4所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支撑的金属导体，起初它们不带电，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( )
图1-1-4
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，然后移走C，A、B上的金属箔片仍张开
C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开
D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合
AB [虽然A、B起初都不带电，但带正电的导体C对A、B内的电荷有力的作用，使A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累了负电荷，B端带正电荷，其下部贴有的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷，所以金属箔片都张开，A正确．C只要一直在A、B附近，先把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍带等量异种的感应电荷，此时即使再移走C，A、B所带电荷量也不变，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，所以箔片都不会张开，C错．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上的感应电荷会完全中和，金属箔片都不会张开，D错．故选A、B.]
感应起电成功的关键是导体先分开为两物体，然后移去带电体，具备以下两个特点：
?1?近异远同；?2?等量异性.
[针对训练]
1．如图1-1-5所示，放在绝缘支架上带正电的导体球A，靠近放在绝缘支架上不带电的导体B，导体B用导线经开关接地，现把S先合上再断开，再移走A，则导体B( )
图1-1-5
A．不带电 B．带正电
C．带负电 D．不能确定
C [根据静电感应现象和电荷间的相互作用，可判断导体B带负电，故选C.]
电荷守恒定律的理解应用
1.“中性”“中和”的区别
(1)电中性的物体是有电荷存在的，只是正、负电荷的代数和为零，对外不显电性．
(2)电荷的中和是指等量正、负电荷完全抵消的过程，但正、负电荷本身依然存在，并没有消失．
2．物体带电的实质
不论哪一种带电方式都没有创造电荷，也没有消灭电荷．本质都是电子发生了转移．
3．完全相同的金属球接触带电时电荷量的分配情况
(1)用带电荷量是Q的金属球与不带电的金属球接触后，两小球均带的电荷量，电性与原带电金属球电性相同．
(2)若两金属球带同种电荷Q1、Q2，则每个金属球所带的电荷量均为总电荷量的一半，即Q1′＝Q2′＝，电性与两金属球原来所带电荷的电性相同．
(3)若两金属球带异种电荷Q1、－Q2，接触后先中和等量的异种电荷，剩余的电荷量平均分配即Q1″＝Q2″＝，电性与接触前带电荷量大的金属球的电性相同．
有三个完全相同的金属球A、B、C，A、B带电，且电荷量大小相等，相隔一定的距离放置，现让第三个不带电的金属小球C先后与A、B接触后再移开．
(1)若A、B带同种电荷，求接触后两球所带的电荷量之比；
(2)若A、B带异种电荷，求接触后两球所带的电荷量之比．
【解析】 (1)若A、B带同种电荷，设为q，第三个小球C先与A接触，电荷量平均分配，各带电荷量，再与B接触，两球接触电荷量平均分配，各带q，因此A、B带电荷量之比＝＝.
(2)若A、B两球带异种电荷，设A为q，B为－q，则第三个小球C先和A接触，电荷量平均分配，各带，再和B接触，B上先有－的净电荷被中和，剩余的－净电荷再与第三个小球C平均分配，各带－q，所以A、B电荷量之比＝＝.
【答案】 (1)2∶3 (2)2∶1
电荷量分配原则的两点注意
(1)电荷均分的前提条件是两导体完全相同．
(2)不同的导体接触后再分开，每个导体上所带电荷量不满足平均分配规律．
[针对训练]
2．有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C，让两绝缘金属小球接触．在接触后，A、B带电荷量各是多少？此过程中电子发生了怎样的转移，转移了多少电荷量？
【解析】 接触后两小球带电量QA′＝QB′＝
＝C＝1.6×10－9C，在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身净电荷中和，且继续转移，使B球带QB′的正电荷．这样，共转移的电子电荷量为：
ΔQ＝QB－QB′＝(－3.2×10－9－1.6×10－9)C＝－4.8×10－9C
【答案】 均为1.6×10－9C 电子由B球转移到了A球，转移了4.8×10－9 C
验电器的两种应用方式及原理
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，物体所带电荷量越多，电荷转移的越多，斥力越大，张开的角度也越大．
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．
[针对训练]
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( )
B [把带电金属球移近不带电的验电器，若金属球带正电荷，则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，则将导体上的自由电子被排斥到最远端，这样验电器的上部将带正电荷，箔片带负电荷．故选项B正确．]
[当 堂 达 标·固 双 基]
1．(多选)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．元电荷是表示1C电量
C．元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量
D．物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
CD [元电荷是最小带电量，大小为e＝1.6×10－19C ，跟电子或质子所带电荷量相等，不是电荷种类，任何带电体的电荷量都为元电荷的整数倍，故C、D正确．]
2．(多选)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，可能是因摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的
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示带正电
BD [摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同，因而电子可以在物体间转移．若一个物体失去电子，其质子数比电子数多，我们说它带正电．若一个物体得到电子，其质子数比电子数少，我们说它带负电．使物体带电并不是创造出电荷．故正确答案为B、D.]
3．如图1-1-6所示，将带正电的金属小球接触原来不带电的验电器A端之后拿走．下列关于验电器的带电情况正确的是( )
图1-1-6
A．A端带正电，B端带正电
B．A端带负电，B端带负电
C．A端带负电，B端带正电
D．A端带正电，B端带负电
A [用带正电的小球去接触验电器的金属球，验电器中的电子将被吸附到带电小球上去，故带上正电，AB两端电性相同；故选A.]
4．有三个完全一样的绝缘金属球，A球带电荷量q，B、C均不带电，现要使B球带的电荷量为，可采取什么方法？
【解析】 A球与B球接触，此时各带电，然后B球与C球接触，于是各带电，再使A球与B球接触，各带电＝.
【答案】 见解析
1.1 认识静电
教学目的
1、知道一些静电现象，并能解释这些现象的成因
2、知道三种起电方式，并能理解三种起电方式的物理实质
3、知道什么是元电荷，理解电荷守恒定律
教学重点
1、理解感应起电的物理实质
2、理解电荷守恒定律
教学难点
感应起电的物理实质
学法指导
探究、讲授、讨论、练习
教学手段
多媒体教学（本教案须配合同名课件使用）
教 学 过 程 设 计
告别高一，我们也基本结束了物理学科中力学的学习。在新的年级，我们迎来了另外一个分支——电学。电学也是物理学中的一个重要分支，内容很丰富，而静电学又处在电学中的门户位置。请大家翻开教材……进入第一章——《电场》
先快速浏览一下相关内容——共有八节…
可以分为三个单元…
先看第一节——
§1-1 认识静电
对于静电学，我们在初中是有所了解的。所以让我们先做一下——
○、复习与回顾
1、你知道哪些静电现象？
☆学生：冬天脱衣服……
再请大家翻开教材P2…
大家再看两个视频素材——
（课件展示视频：a、怒发冲冠；b、静电放电现象。…）
演示1：让须状物带电，须张开。
演示2：静电放电。
静电放电和自然界的雷电有什么联系？美国的科学家18世纪就回答了这个问题……
2、电荷有 种；电荷的多少由 来量度。
☆学生：两；电量。
3、电荷之间可以发生相互作用，同种电荷相互 ；异种电荷相互 。
☆学生：排斥；吸引。
刚才演示的“怒发冲冠”现象，就是同种电荷相互排斥的效果……
让我们继续深入地研究静电现象——
一、起电方法的实验探究
思考与交流：怎样使物体带上静电？起电的方法有哪些？
☆学生：摩擦起电。
毛皮摩擦的橡胶棒带…电，丝绸摩擦过的玻璃棒带…电。
☆学生：负；正。
其实，除了摩擦起电，还有更加简单的起电方式——
1、接触起电：相互接触的物体带上电荷的现象。
一般是带电的物体上电荷，往没有带电的物体上转移。或者带电较多的物体往带电较少的物体上转移。
实质：电荷的直接转移。
（而且转移的是同种电荷。）
摩擦起电时，毛皮摩擦橡胶棒使橡胶棒带负电，毛皮会不会带电？
☆学生：会。
带什么电？
☆学生：正电。
2、摩擦起电：相互摩擦的物体带上异种电荷的现象。
相互摩擦的物体为什么会带上异种电荷？
☆学生思考……
原来，所有的物质都是由原子组成的，而原子又由……；不同原子的原子核对核外电子的约束力大小并不相同，当物体相互摩擦，两种原子核紧紧挨在一起，就出现了约束力大小的竞争……
实质：不同原子的外层电子得失。
复习了接触起电和摩擦起电，下面思考一个问题——
猜想与探究：让泡沫塑料块与薄膜包装袋摩擦，泡沫塑料块会带什么电荷？你用什么方法检验你的猜想？
（可以使用的器材或仪器：毛皮、橡胶棒、验电器。）
演示3：验电器的结构、原理和验电过程。
☆学生思考…答问：先用……，再用……。
我们这里事实上就用到了同种电荷相互累积（使电量绝对值增加）、异种电荷相互中和（使电量绝对值减小）的简单原理。
实验与探究：使物体起电还有没有别的方式（不使用接触、摩擦的起电方式）？
（分段播放视频《枕行导体的静电感应》，暂停&讲解其中两段…）
演示4：枕行导体的静电感应。 - +
为什么能使导体的两端带电呢？ +
板图分析（如右）……
由于该过程既没有接触，也没有摩擦，而是一种全新的起电方式，所以我们另外命名为——
3、感应起电：导体中的自由电荷在静电力的作用下发生移动，使导体局部带电的现象。
（要求学生笔记，并说明“局部”的含义……）
实质：导体内部电荷重新分布，总电量不变。
虽然局部带电，整体不带电，但如果将导体分割为两个…，还是可以使两个导体分别带电的。（配合板图…）
思考与讨论：A为带电球体，B 、C为不带电的导体球。你能通过感应起电的手段使B 、C带上异种电荷吗？
☆学生：将B和C接触（成一个导体），和A感应，再分开…
你能通过感应起电的手段使B 、C都带上与A异性的电荷吗？
☆学生思考、讨论……
（链接动画《枕行导体的静电感应》…）
★板图分析如右… + AAAAA B C
你能通过什么手段使B 、C都带上与A同性的电荷？
（留做开放式问题…）
二、电荷守恒定律
1、电量q ：电荷的多少叫电荷量。简称电量。单位：库仑C
2、元电荷e：自然界中的最小带电单元，e = 1.6×10－19C
这里的“元”即最小单元的意思…，电量为什么有最小值，这个物质不是无限可分密切相关的……
电子电量q1 =－1.6×10－19C =－e
质子电量q2 = 1.6×10－19C = e
α粒子的电量q3 = 3.2×10－19C = 2e
一切带电体所带电量都是元电荷的整数倍。
思考与讨论：三种起电方式真的使物体“产生”了电荷吗？你能否从原子结构的角度分析三种起电方式的共同点？
☆学生：没有。都是自由电子的移动。
在移动的过程中，并没有生成电量，而且从一个开放的体系来看，也没有使电量消失。
3、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。在转移的过程中，电荷的代数和不变。
三、小结
今天，我们复习了有关静电的一些常识。而从起电方式的研究，我们发现了电荷守恒定律。感应起电的理解，则相对来将难度大一些。
下面看几个巩固练习——
练习1、有两个完全相同的金属小球A和B，如果A原来带电量3×10－5C ，而B不带电，现让它们相互接触后再分开，A和B的带电量各是多少？如果B原来也带有－1×10－5C的电量，情况又怎样？
☆学生练习2分钟…
练习2、绝缘体能够通过感应的方式起电吗？为什么？
☆学生思考、答问…
练习3、1C的电量相当于多少个元电荷？
☆学生练习…
课件44张PPT。
第一章 电场第一节 认识静电排斥吸引摩擦起电感应起电接触起电电荷库仑库C完全抵消1.60×10－19转移转移代数和宏观物理过程微观物理过程对三种起电方式的理解 电荷守恒定律的理解应用 验电器的两种应用方式及原理 谢谢观看
