人教版（2019）高一物理必修第三册9.1电荷（课件）26张PPT

第一节 电荷
学习目标
(1) 分析摩擦起电实验现象，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，提高应用物理模型解释现象能力。(3) 通过观察摩擦起电、静电感应等现象，激发对自然界的好奇心。(4) 通过不同起电方式分析得出电荷守恒定律，理解该定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性(5) 知道元电荷概念，体会电荷量是不连续的。
泰勒斯，古希腊时期的思想家、科学家、哲学家。
创建了古希腊最早的哲学学派。
希腊七贤之一，西方思想史上第一个有记载有名字留下来的思想家，被称为"科学和哲学之祖"。
公元前600年左右，古希腊学者泰勒斯就发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象。
一、电荷的认识历程
王充(公元27年-约公元97年)，字仲任，汉族，会稽上虞(今浙江绍兴上虞)人。东汉思想家。
生平著述有《讥俗》、《政务》、《养性》、《论衡》。
公元1世纪，我国学者王充在《论衡》中记载了“顿牟掇芥”
《论衡·乱龙》:"顿牟掇芥，磁石引针，皆以其真是，不假他类。"
吉尔伯特，他于1544年5月24日生在英国科尔切斯特市一个大法官家里。
英国著名的医生、物理学家。
年轻时就读于剑桥大学，攻读医学，获医学博士学位。英国名医。
16世纪，英国御医吉尔伯特研究这类问题，并根据希腊文的琥珀创造了英语中的“电”。并提出了摩擦过的琥珀带有电荷。
英文：electricity 拉丁文electrica琥珀
人类对电的认识
人们发现，很多物体都会由于摩擦而带电，并称这种方式为摩擦起电。
富兰克林，1706年1月17日出生于美国马萨诸塞州波士顿，美国政治家、物理学家。美国独立战争时重要的领导人之一。
富兰克林在电学上成就：
（1）1752年6月，探索雷电现象，著名的“费城风筝实验”；证实了“天电”、“地电”的性质是一样的，统一了天电和地电。
（2）借用了数学上正负的概念，第一个科学地用正电、负电概念表示电荷性质。创造了如正电、负电、导电体、电池、充电、放电等世界通用的词汇；
（3）提出了电荷不能创生、也不能消灭的思想，后人在此基础上发现了电荷守恒定律。
（4）提出了避雷针的设想，由此而制造的避雷针，避免了雷击灾难，破除了人们对雷电的迷信。
同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引
迄今为止，人们没有发现对这两种电荷都排斥或吸引的电荷。
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
自然界中的电荷只有两种。
人类对电荷研究的不断深入：
通过这种方式，物理学不断的发展、壮大
泰勒斯
王充
吉尔伯特
现象
建立概念，解释现象
摩擦过的琥珀吸轻小物体
琥珀带有电荷
人们
许多物体都可以摩擦而带电
现象的一般性
天电、地电，正负电荷
富兰克林
人们
电性质的统一性，
建立新概念
实践检验、确定电荷规律
摩擦起电
只有正、负两种电荷。
电荷认识的发展历程
二、电荷量
什么是电荷量？
电荷量用什么符号表示？
国际单位制中电荷量的单位是什么？
电荷的多少叫做电荷量
Q、q
库仑、简称库、符号C
三、电中性、摩擦起电、金属导电的解释
3．通常情况下，物体不带电，是否意味着物体没有正电荷、也没有负电荷？物体不带电的原因是什么？
原子
（中性）
原子核
（正电，稳定）
核外电子
（负电，较远的，束缚弱）
质子（正电）
中子（不带电）
质子
中子
核外电子
原子核
（1）物质的微观结构模型
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．摩擦可以使不带电的物体带上电，就是我们所说的“起电”，你能说明摩擦起电的原因吗？摩擦起电是否产生了新的电荷？
当两个物体互相摩擦时，一些束缚得较弱的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于失去电子的物体则带正电、得到电子而带负电 。
本质：电子的转移，并没有产生新的电荷
如图所示：每个正离子在金属内部排列起来，它们都在自己的平衡位置附近振动而不移动，只有自由电子穿梭其中这就使金属成为导体。
5. 丝绸摩擦过的玻璃棒和不带电的验电器接触一下，验电器的金属片张开一定的角度，为什么？
5. 丝绸摩擦过的玻璃棒和不带电的验电器接触一下，验电器的金属片张开一定的角度，为什么？
（1）接触起电
（2）丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，和验电器接触，电子从验电器转移到玻璃棒。
（3）验电器因少了电子而带正电，金属片因同种电荷相互排斥而张开。
6. 甲、乙两同学各拿一带电小球做实验，不小心两小球接触了一下，结果两小球都没电了！电荷哪里去了呢？消失了？你能帮他们解释一下原因吗？
（1）接触后不带电，电中性，正负电荷的中和现象。
（2）原带电小球，带等量异种电荷。
（3）电子转移到正电小球
+Q
－Q
e
接触后
再分开
接触后
再分开
+Q
Q
3Q
Q
Q
◆相同金属小球的电荷分配原则
接触后
再分开
+Q
+3Q
电荷的分配原则
两个完全相同的导体球：
若带异种电荷，接触后分开，二者将先中和所带电量后再平分；
若带同种电荷，接触后再分开，二者将原来所带电量的总和平分。
实验器材
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。
A
B
C
演示实验：观察静电感应现象
四、静电感应引起的感应起电
（1）通过实验观察，当带电导体C接近彼此接触、不带电的导体
A、B时，导体下部的闭合的金属箔会有怎样的变化？ 现象： 原因：
（2） 移走C，导体下部的闭合的金属箔会有怎样的变化？ 现象： 原因：
（3）先手持绝缘柱，将导体A、B分开，然后再移开C，金属箔会样的变化？ 现象： 原因：
（4）在（3）之后，再让导体A、B接触，金属箔会有怎样的变化？ 现象： 原因：
A
B
C
箔片张开
A、B带电
A、B不带电（中和）
箔片闭合
箔片张开
A、B两端带电
箔片闭合
A、B电中性（中和）
原不带电的A、B为什么带电？带电的极性？电荷量大小关系？
第三种起电方式：感应起电
静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。这种现象称静电感应。
利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。
实质：电子从物体的一部分转移到另一部分。
区分：接触起电
五、电荷守恒定律
摩擦起电
共同规律？
接触起电
感应起电
规律：无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷没有转移，并且电荷的总量没有发生变化。
表述一
表述二
电荷守恒定律的两种表述
电荷守恒定律是自然界重要的基本规律之一
2. 高能光子一定条件下产生一个正电子和一个负电子；一对正、负电子可以同时湮没，转化为光子。这两种情况下，电荷守恒定律还适用吗？为什么？
适用，电量的总和不变，因此，仍符合电荷守恒定律
区分：中和
六、元电荷 比荷
1.元电荷
（1）实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫作元电荷。
（2）质子、正电子所带的电荷量的绝对值，用e表示。
（3）元电荷 e 的数值最早是由美国物理学家密立根测得的。
现在公认的e的值为e ＝ 1.602 176 634 × 10－19 C
计算中，我们取 e =1.60×10-19 C
（3）所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍(如 e、2e、3e......ne)。电荷量是不能连续变化的物理量。
密立根 Millikan
（1868－1953）
2.比荷
带电粒子电荷量q与粒子的质量m之比称为比荷。
C/kg
电子的比荷为
知识小结
概念：电荷量、元电荷、比荷
规律：电荷守恒定律
使物体带电的三种方式：摩擦起电、接触起电、感应起电（会微观解释）