2024版新教材高中物理 第九章 静电场及其应用 1.电荷学生用书 新人教版必修第三册.docx

1、第九章静电场及其应用1电荷核心素养定位物理观念通过摩擦起电形成电荷理解电荷守恒定律科学思维明确三种不同起电方式的本质科学探究通过静电感应实验和验电器的使用实验体会电荷间的同斥异吸科学态度与责任会用原子结构模型解释摩擦起电的原因，激发对自然的好奇心一、电荷1自然界中有两种电荷：_电荷和_电荷2电荷间的相互作用：同种电荷相互_，异种电荷相互_3电荷量：电荷的多少，用Q或q表示在国际单位制中的单位是_，符号是_正电荷的电荷量为_值，负电荷的电荷量为_值4摩擦起电及其原因(1)摩擦起电：由于_而使物体带电的方式用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电(2)原因：当两种物质组成的物体互相摩

2、擦时，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_，失去电子的物体则带_二、静电感应1静电感应现象：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_带电体，使导体靠近带电体的一端带_电荷，远离带电体的一端带_电荷，这种现象叫作静电感应2感应起电：利用_使金属导体带电的过程三、电荷守恒定律1电荷守恒定律：电荷既不会_，也不会_，它只能从一个物体转移到_，或者从物体的一部分转移到_；在转移过程中，电荷的_保持不变2电荷守恒定律的更普遍表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，_保持不变四、元电荷元电荷不是实物粒子，无正、负之分1元电荷

3、：最小的电荷量，e_C，由_测得所有带电体的电荷量都是e的_2电子的比荷：电子的_与其_之比【情境思考】如图所示，均不带电的橡胶棒与毛皮摩擦后，橡胶棒带负电，毛皮带正电，判断以下问题(1)橡胶棒上的电子转移到了毛皮上()(2)毛皮上的电子转移到了橡胶棒上()(3)毛皮与橡胶棒摩擦创造了电荷()拓展 1生活实例拓展 21 C的含义将1 A恒定电流在1 s时间间隔内所传送的电荷量定义为1 C拓展3使金属球感应起电的操作步骤拓展4金属的微观结构模型关于金属中原子核、电子所处的状态及其运动，这里的情景是一种简化描述，但它可以有效地解释与金属导电有关的现象，所以也是一个物理模型目标一电荷及三种起电方式【

4、导思】最早的起电方式是用手摩擦琥珀起电，后来发展到用丝绸、法兰绒摩擦琥珀起电，再后来制造出了起电机(如下图)图甲是摩擦起电机，图乙是感应起电机请思考以下问题(1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷？(2)感应起电能发生在绝缘体上吗？原因是什么？【归纳】1三种起电方式的比较项目摩擦起电接触起电感应起电实验毛皮摩擦橡胶棒带电体接触验电器带电体靠近验电器现象两物体带上等量异种电荷验电器带上与带电体相同电性的电荷验电器两端出现等量异种电荷实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移2.感应起电的方法(1)靠近：带电体C(假设带正电)靠近相互接触的两导体A、B，A为近端，如图甲所示(2)分开：保持C不动，用绝

5、缘工具分开A、B，如图乙所示(3)移走：移走C，则A带负电，B带正电，如图丙所示提醒：感应起电的关键在于带电体没移开之前将导体分成两部分(或先断开接地线)，然后再移走带电体【典例】例1. (多选)关于摩擦起电现象，下列说法正确的是()A摩擦起电使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B两种不同材料的不带电的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷C摩擦起电，可能是因为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正电例2. 如图所示，不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触，带正电的小球C靠近A.以下说法中正确

6、的是()A若先将A、B分开，再移走C，A带正电，B带负电B若先将A、B分开，再移走C，B带正电，A带负电C若先将C移走，再把A、B分开，A带正电，B带负电D若先将C移走，再把A、B分开，B带正电，A带负电思维提升(1)只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中可以移动的电荷量很少，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更大的导体该导体可视为近端，带异种电荷，地球可视为远端，带同种电荷，如图训练1(多选)下列说法中正确的是()A静电感应没有创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分B摩擦起电和感应起电都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到

7、另一个物体上，而后者使电子从物体的一部分转移到另一部分C摩擦起电时，一个电中性物体失去一些电子而带正电，另一个电中性物体得到这些电子而带负电D一个带电导体接触一个不带电的导体，两个物体可能带上异种电荷训练2如图所示，第一次用带正电的金属球A靠近不带电的验电器的金属球B时，发现验电器的金属箔片C张开一定的角度；第二次用带正电的金属球A与验电器的金属球B接触一下，同样金属箔片C张开一定角度关于这两次过程的分析，正确的是()A.第一次金属球B带正电荷，金属箔片C带负电荷B第一次金属球B带负电荷，金属箔片C带正电荷C第二次金属球B带正电荷，金属箔片C带负电荷D第二次金属球B带负电荷，金属箔片C带正电荷

8、目标二 电荷守恒定律元电荷【导思】根据如图所示情景，回答下列问题(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？在一个封闭的系统中，电荷的总量会增多或减少吗？(2)物体所带的电荷量可以是任意的吗？物体所带的电荷量可以是41019 C吗？(3)电子和质子就是元电荷吗？【归纳】1对元电荷的理解(1)元电荷e又称“基本电荷量”，是自然界存在的最小电荷量，最早是由美国科学家密立根用实验测得的元电荷作为最小的电荷量，是物理学的基本常量之一，e1.601019 C.(2)元电荷只是一个单位电荷量，不是某种电荷，也没有正负，更不是物质不能说电子或质子是元电荷，因为

9、电子和质子是实实在在的粒子(虽然其所带电荷量为一个元电荷)2对电荷守恒定律的理解(1)电荷守恒定律不仅适用于宏观过程(电子的转移)，也适用于微观过程(核反应和粒子的转化过程)(2)起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离或转移摩擦起电和接触起电是电荷“从一个物体转移到另一个物体”；感应起电是电荷“从物体的一部分转移到另一部分”(3)电荷量的总量是指电荷的代数和(4)电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0.【典例】例3. 甲、乙两个原来不带电荷的物体相互摩擦(没有第三者参与)，结果发现甲物体带了1.61015 C的电荷量(正电荷)下列说法正确的是()A乙物体也带了1.61015 C的正电荷B甲物体失

10、去了104个电子C乙物体失去了104个电子D甲、乙两物体共失去了2104个电子思维提升(1)不同物体摩擦时失去电子还是得到电子，取决于相互摩擦的两物体的原子核对电子束缚能力的相对强弱(2)任何起电方式都是电荷的转移，在同一隔离系统中正、负电荷的代数和不变例4. (多选)关于元电荷，下列说法正确的是()A元电荷实质上是指电子或质子本身B所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C元电荷的数值通常取作e1.61019 CD元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的例5. 完全相同的两金属小球A、B带有相同大小的电荷量，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(

11、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思维提升两个完全相同的导体的电荷分布规律(1)两个完全相同的导体，一个带电，另一个不带电当两个导体接触后再分开时，两导体所带的电荷量相等，都等于原来电荷量的一半(2)两个完全相同的导体，都带有一定量的电荷，若两带电体的电荷量分别为Q1、Q2，则它们接触后再分开都带有Q1+Q22的电荷量，式中电荷量Q1、Q2均包含它们的正负号(3)两个完全相同的导体的电荷分布规律如图所示训练3小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个带电体所带的电荷量出现四个关键数字但看不清，

12、便拿来问老师如果你是老师，你认为可能是下列假设几个数字中的哪一个()A6.21019 CB1.281018 CC6.61019 CD6.81019 C训练4关于电荷守恒定律，下列叙述不正确的是()A.一个物体所带的电荷量总是守恒的B在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电荷量总是守恒的C在一定的条件下，一个系统内的等量的正、负电荷即使同时消失，也并不违背电荷守恒定律D电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换目标三验电器的原理和使用【归纳】验电器的两种应用方式及原理(1)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，

13、因相互排斥而张开，如图甲所示(2)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带异种电荷，而金属箔片上会带同种电荷(感应起电)，两个金属箔片在斥力作用下张开，如图乙所示例6. 用带正电荷的小球靠近不带电的验电器的金属球，结果验电器的金属箔张开，如图甲所示；用带正电荷的小球接触不带电的验电器的金属球，结果验电器的金属箔张开，如图乙所示关于甲、乙两验电器金属箔带电情况，下列说法正确的是()A甲带正电荷、乙带负电荷B甲带负电荷、乙带正电荷C都带正电荷D都带负电荷训练5(多选)某同学将一根橡胶棒用毛皮摩擦后，先后进行了如下操作：将橡胶棒靠近(不接触)验电器的金属球(如图甲)；保持橡胶棒的位置

14、不动，用手接触验电器的金属球(如图乙)；先把手移开，再把橡胶棒移开(如图丙)关于验电器的金属箔张开的情况及分析正确的是()A操作中，验电器金属箔不张开，因为棒与金属球没有接触B操作中，随着棒靠近验电器金属球的过程，金属箔张开的角度越来越大，因为产生的感应电荷越来越多，金属箔上聚集的负电荷也越来越多C操作中，手接触验电器，金属箔闭合，金属球上的电荷通过手导入到大地中D操作中，金属箔从闭合到又张开一定的角度，是因为金属球上的电荷重新分布1不带电的玻璃棒与丝绸相互摩擦后都带上了电，如图所示其原因是()A丝绸创造了负电荷B玻璃棒创造了正电荷C玻璃棒上有些电子转移到丝绸上D丝绸上有些电子转移到了玻璃棒上

15、2如图所示是一幅科普漫画，漫画中的英文意思是“(电子)不能被分成两半”这幅科普漫画要向读者传达的主要物理知识应该是()A电子带负电荷B电子是构成原子的粒子C电荷既不会创生，也不会消失D所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍3(多选)如图所示，一把塑料尺与毛巾摩擦过程中，有大量电子从塑料尺转移到了毛巾上那么根据上述信息，若塑料尺和毛巾都和人体没有电荷交换，下列说法正确的是()A.毛巾呈中性B毛巾带正电C毛巾带负电D塑料尺和毛巾带等量异种电荷4如图，首先用一根丝绸摩擦过的玻璃棒，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验电器小球a，最后拿开玻璃棒验电器小球a和金属箔b的带电情况是()A手

16、指接触验电器小球a后拿开玻璃棒前，a不带电、b带正电B手指接触验电器小球a后拿开玻璃棒前，a、b均带正电C拿开玻璃棒后a、b带负电D拿开玻璃棒后a带负电，b带正电第九章静电场及其应用1电荷导学掌握必备知识一、1正负2排斥吸引3库仑C正负4(1)摩擦(2)负电正电二、1远离异种同种2静电感应三、1创生消灭另一个物体另一部分总量2电荷的代数和四、11.601019密立根整数倍2电荷量e质量me情境思考答案：(1)(2)(3)共研突破关键能力目标一提示：(1)两个绝缘体摩擦时，其中一个物体失去电子，另一个物体得到电子，分别带上了正、负电荷(2)感应起电不会发生在绝缘体上因为绝缘体中可以自由移动的电子

17、很少例1解析：摩擦起电的实质是两个物体的原子核对核外电子的束缚能力不相同，因而电子可以在物体间转移若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电；若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电使物体带电并不是创造出电荷故B、D正确答案：BD例2解析：带正电的小球C靠近A，由于感应起电，A带负电，B带正电若先将A、B分开，再移走C，则A整体带负电，B整体带正电，故A错误，B正确；若先将C移走，则A、B上的电荷又马上中和，不再带电，再把A、B分开，A、B都不带电，故C、D错误答案：B训练1解析：静电感应没有创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分，故A正确；摩擦起电和

18、感应起电都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者使电子从物体的一部分转移到另一部分，故B正确；摩擦起电时，一个电中性物体失去一些电子而带正电，另一个电中性物体得到这些电子而带负电，故C正确；一个带电导体接触另一个不带电的导体时，电荷发生转移，两个物体一定带同种电荷，故D错误答案：ABC训练2解析：第一次用带正电的金属球A靠近不带电的验电器的金属球B时，验电器的金属箔片C张开一定的角度，这种使金属箔片带电的方式称为感应起电，金属球B带负电荷，金属箔片C带正电荷，A错误，B正确；当带电的物体与验电器上面的金属球接触时，与金属球相连的两个金属箔片张开一定角度，这种使金属箔

19、片带电的方式称为接触起(带)电，金属球B和金属箔片C都带正电荷，C、D错误答案：B目标二提示：(1)摩擦起电的过程并没有创造电荷一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变(2)物体所带的电荷量不是任意的，它只能是1.601019 C的整数倍因为41019 C是1.601019 C的2.5倍，所以物体所带的电荷量不能是41019 C.(3)元电荷是最小的电荷量，是一个数值，不是实物粒子；电子和质子是实物粒子，不是元电荷，带电荷量等于元电荷例3解析：甲、乙两个物体相互摩擦，甲带1.61015 C的正电荷，那么由电荷守恒定律可知，乙应带1.61015 C的负电荷，即甲失去了104个电子，乙得到了104个电

20、子，所以选项B正确答案：B例4解析：元电荷实际上是指电荷量，数值为1.61019 C，不是指某个具体的带电粒子，如电子、质子，故A错误，C正确；元电荷是电荷量的数值，没有正、负电性的区别，宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍，故B正确；元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高，故D正确答案：BCD例5解析：(1)设A、B所带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C带电荷量为qA1qC112q.C与B接触后，B、C带电荷量为qB1qC2q+12q234q.故A、B带电荷量大小之比为qA1qB112q34q23.(2)设A带正电荷，B带负电荷，且所带电荷量大小均为Q.则C

21、与A接触后，A、C带电荷量为QAQC12Q.C与B接触后，B、C带电荷量为QBQC12Q-Q214Q，故A、B带电荷量大小之比为QAQB12Q14Q21.答案：(1)23(2)21训练3解析：电子的电荷量大小是最小的，人们把最小电荷量叫作元电荷，任何带电体所带电荷量都是e的整数倍因此该带电体所带电荷量为元电荷e1.61019 C的整数倍n16.210-19C1.610-19C3.875，故A错误；n21.2810-18C1.610-19C8，故B正确；n36.610-19C1.610-19C4.125，故C错误；n46.810-19C1.610-19C4.25，故D错误答案：B训练4解析：根据

22、电荷守恒定律，单个物体所带电荷量是可以改变的，在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电荷量总是守恒的若一个系统内的等量的正、负电荷同时消失，并不违背电荷守恒定律，电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换A错误，B、C、D正确答案：A目标三例6解析：题图甲中，验电器本来不带电，由于异种电荷相互吸引，带正电荷的小球靠近验电器的金属球时，使得金属球带负电荷，从而导致金属箔带上正电荷；题图乙中，用带正电荷的小球接触不带电的验电器的金属球，这时验电器无论是金属球还是金属箔都带上了正电荷答案：C训练5解析：操作中，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，靠近验电器的金属球时，由于静电感应，验电器的金

23、属球带正电，而金属箔带负电，从而张开；随着棒靠近验电器金属球的过程，金属箔张开的角度越来越大，是因为产生的感应电荷越来越多，金属箔上聚集的负电荷也越来越多，A错误，B正确；操作中，手接触验电器，自由电子能够定向移动，大地中的正电荷不能定向移动，应表述为自由电子流入大地，使得金属箔闭合，C错误；操作中，若先把手移开，再把橡胶棒移开，金属箔因带多余负电荷又张开，D正确答案：BD精练落实学科素养1解析：不带电的玻璃棒与丝绸相互摩擦后玻璃棒带正电，丝绸带负电，是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上，玻璃棒失去电子带正电，丝绸得到电子带负电答案：C2解析：题干中说“(电子)不能被分成两半”，表达的意思是电子所带的电荷量是最小电荷量，不能再分为更小的电荷量，所有带电体的电荷量都是电子所带电荷量的整数倍D正确，A、B、C错误答案：D3解析：摩擦过程中电子转移到了毛巾上，所以毛巾带负电，根据电荷守恒定律可知，塑料尺和毛巾带等量异种电荷，C、D正确，A、B错误答案：CD4解析：丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，手指接触验电器小球a后拿开玻璃棒前，根据感应起电，可知a带负电，b不带电，故A、B错误；拿开玻璃棒后，a、b电荷重新分布，导致a、b带负电，故C正确，D错误答案：C