電荷課件高二上學(xué)期物理人教版

人教版物理必修三第九章

靜電場(chǎng)及其應(yīng)用第一節(jié)

電荷

復(fù)習(xí)回顧自然界只存在兩種電荷，同種電荷互相排斥，異種電荷相互吸引.電荷的多少是用電荷量來(lái)表示。

2、一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)是否存在電荷？如何使物體帶電？

不帶電的物體內(nèi)存在電荷，且存在等量正、負(fù)電荷，對(duì)外不顯電性。用摩擦的方法可以使物體帶電。

3、摩擦起電的實(shí)質(zhì)是什么？

電荷的轉(zhuǎn)移，物體失去電子而帶正電，另一個(gè)物體得到電子而帶等量負(fù)電。

生活中的現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)1：用塑料梳子，在頭發(fā)上摩擦幾下，離開(kāi)頭發(fā)，再逐漸靠近頭發(fā)，發(fā)現(xiàn)頭發(fā)被吸引起來(lái)。（生活經(jīng)驗(yàn)）演示實(shí)驗(yàn)2：用橡膠棒摩擦毛皮，然后把橡膠棒移到小紙屑上，發(fā)現(xiàn)小紙屑被吸引到橡膠棒上。玻璃棒摩擦絲綢同理。思考：1、是不是兩個(gè)物體摩擦后都可以吸引其它物體？

2、可否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)自己的猜測(cè)？嘗試用不同材料的物體相互摩擦，看是否可以吸引輕小物體。3、創(chuàng)造怎樣的實(shí)驗(yàn)條件，可以使吸引效果更明顯？相互摩擦的物體干燥、被吸引物要很輕。手與物體要絕緣。一、電荷1、構(gòu)成物質(zhì)的原子本身就是由帶電微粒組成。原子的構(gòu)成原子（中性）

原子核（正電）核外電子(負(fù)電）

質(zhì)子（正電）

中子（不帶電）一般情況下物體（例如：玻璃棒）不帶電，為什么通過(guò)摩擦的方法可以使物體帶電呢？討論交流：一般情況下核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于核外電子數(shù)，物體對(duì)外不顯示電性。原子核比較穩(wěn)定，為什么？質(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用核力核外電子呢？離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受到外界的作用而脫離原子。不同物質(zhì)的原子核對(duì)外層電子束縛能力不同。正電荷數(shù)等于負(fù)電荷數(shù)時(shí)物體對(duì)外表現(xiàn)為電中性；當(dāng)正電荷數(shù)多于負(fù)電荷數(shù)時(shí)物體對(duì)外表現(xiàn)為帶正電；當(dāng)正電荷數(shù)少于負(fù)電荷數(shù)時(shí)物體對(duì)外表現(xiàn)為帶負(fù)電。2.電荷及其種類(lèi)自然界中只有正、負(fù)兩種電荷，不存在第三種電荷正電荷：絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的電荷負(fù)電荷：毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒所帶的電荷電中性：原子核內(nèi)外正負(fù)電荷數(shù)相等整個(gè)原子對(duì)外不顯電性3、不同物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)不同：自由電子:金屬中離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會(huì)脫離原子核束縛而在金屬中自由活動(dòng)，這種電子叫自由電子正離子:失去這種電子的原子（原子團(tuán)）成為帶正電的離子負(fù)離子:得到這種電子的原子（原子團(tuán)）成為帶負(fù)電的離子導(dǎo)體：存在有大量自由電荷的物體絕緣體：幾乎不存在自由電荷的物體4.帶電體：帶電體的基本性質(zhì)：能夠吸引輕小物體電荷間力的相互作用規(guī)律：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引帶有電荷的物體稱(chēng)為帶電體物體帶電的實(shí)質(zhì)：是電荷轉(zhuǎn)移的結(jié)果電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上。得到電子：帶負(fù)電；失去電子：帶正電二、使物體帶電的方法：1.摩擦起電：兩種不同物質(zhì)由于摩擦而帶電為什么相互摩擦為什么能夠使物體帶電？摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同。摩擦過(guò)程中，（對(duì)電子的束縛能力強(qiáng)的）物體得到電子帶負(fù)電，（對(duì)電子的束縛能力弱的）物體失去電子帶正電。失去電子：帶正電；得到電子：帶負(fù)電結(jié)果：兩個(gè)相互摩擦的物體同時(shí)帶上了等量異種電荷毛皮橡膠棒毛皮橡膠棒實(shí)質(zhì)：摩擦使電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體2、接觸起電：實(shí)質(zhì)：電子的得失，即電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體用一個(gè)帶電的物體接觸另一個(gè)導(dǎo)體時(shí)會(huì)有一部分電荷轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體上面，使導(dǎo)體帶電，這種方式叫接觸起電．接觸起電時(shí)至少一方是導(dǎo)體．兩個(gè)完全相同的帶電導(dǎo)體,接觸后再分開(kāi),二者將原來(lái)所帶電量的總和平均分配+2Q接觸后再分開(kāi)+Q+Q-6Q+2Q接觸后再分開(kāi)-2Q-2Q電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體實(shí)驗(yàn)：取一對(duì)用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在下部的金屬箔是閉合的。3.感應(yīng)起電把帶正電荷的物體C移近導(dǎo)體A，金屬箔有什么變化？這時(shí)把A和B分開(kāi)，然后移去C，金屬箔又有什么變化？ABABC規(guī)律：遠(yuǎn)同近異CAB再讓A和B接觸，又會(huì)看到什么現(xiàn)象？利用上面介紹的金屬結(jié)構(gòu)的模型，解釋看到的現(xiàn)象？BA＋＋＋＋金屬導(dǎo)電機(jī)理：金屬內(nèi)有自由移動(dòng)的電子--自由電子,正離子在自己的平衡位置附近振動(dòng)而不移動(dòng)。＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋－－－－－－－－3.感應(yīng)起電感應(yīng)起電實(shí)質(zhì)：電荷從物體一部分轉(zhuǎn)移到物體另一部分，或者電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體一個(gè)帶電的物體靠近(不接觸)另一個(gè)不帶電的絕緣導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷受到力的作用導(dǎo)致自由電荷分布發(fā)生變化，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號(hào)電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號(hào)電荷，出現(xiàn)表面局部帶電的現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)，利用靜電感應(yīng)的方法使物體帶電的過(guò)程叫感應(yīng)起電．感應(yīng)起電的原因：當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間的相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號(hào)電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號(hào)電荷（近異遠(yuǎn)同）(要正確區(qū)分遠(yuǎn)近端）(2)等量異性：用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體(或兩不帶電的相互接觸的導(dǎo)體)時(shí)，會(huì)在原不帶電的導(dǎo)體兩端(或兩個(gè)不帶電的相互接觸的導(dǎo)體上)感應(yīng)出等量異性的電荷．(1)近異遠(yuǎn)同：用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體時(shí)，會(huì)在靠近帶電體的一端感應(yīng)出與帶電體電性相反的電荷，遠(yuǎn)離端感應(yīng)出與帶電體電性相同的電荷．感應(yīng)起電的兩個(gè)重要特點(diǎn)特別提醒：摩擦起電適用于絕緣體，感應(yīng)起電、接觸起電適用于導(dǎo)體無(wú)論哪種起電方式，發(fā)生轉(zhuǎn)移的都是電子，正電荷不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移.帶電與導(dǎo)電：帶電是指導(dǎo)體內(nèi)正、負(fù)電荷總量不相等，帶電是一個(gè)狀態(tài)，帶電的物體可以是絕緣體，也可以是導(dǎo)體．導(dǎo)電是指物體內(nèi)有可以自由移動(dòng)的電荷，如金屬、電解液等．導(dǎo)電的物體一般情況下都是電中性的，即內(nèi)部正負(fù)電荷總量相等，只不過(guò)存在自由電荷的定向移動(dòng)．金屬內(nèi)的正電荷(質(zhì)子)存在于原子核中不能自由移動(dòng)，所以金屬內(nèi)能自由移動(dòng)的電荷只有自由電子(負(fù)電荷)，電解液內(nèi)可以自由移動(dòng)的是正、負(fù)離子．三種起電方式的比較起電方式摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生條件一般是兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠近帶電體時(shí)導(dǎo)體與帶電導(dǎo)體接觸時(shí)現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，且與原帶電體“近異遠(yuǎn)同”導(dǎo)體上帶上與帶電體相同電性的電荷原因原子核對(duì)電子束縛力弱的物體失去電子，強(qiáng)的得到電子導(dǎo)體中的自由電子在電荷間力的作用下，從物體的一端轉(zhuǎn)移到另一端在電荷間力的作用下，自由電子從一物體轉(zhuǎn)移到另一物體實(shí)質(zhì)均為電子在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移四、如何檢驗(yàn)物體是否帶電方法1、用輕小物體檢驗(yàn)：帶電體能夠吸引輕小物體。方法2、用驗(yàn)電器驗(yàn)證：把物體接觸或靠近驗(yàn)電器的金屬球，驗(yàn)電器的金屬箔張開(kāi)一個(gè)角度則說(shuō)明物體帶電。方法3、根據(jù)電荷間的作用規(guī)律來(lái)驗(yàn)證：把物體靠近帶電體，若相互排斥則物體帶電。思考：若相互吸引也不一定帶電。為什么？驗(yàn)電器驗(yàn)工作原理：同種電荷相斥五、元電荷1.電荷量：帶電體所帶電荷的多少。簡(jiǎn)稱(chēng)電量。在國(guó)際單位制中，電量的單位:庫(kù)侖，簡(jiǎn)稱(chēng)：庫(kù)（C）正電荷的電量為正值；負(fù)電荷的電量為負(fù)值。電荷量是標(biāo)量。比較電荷帶電的多少,要比較的是其電荷量的絕對(duì)值；電荷量的正負(fù)不表示電荷量的大小,只代表電荷的性質(zhì)2.元電荷：自然界最小的電荷量。是電荷量的一個(gè)單位。一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子所帶電量均為一個(gè)元電荷單位。所有帶電體所帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍。即：電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。元電荷的值：最早是由美國(guó)科學(xué)家密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定的3.比荷:帶電體的電荷量與質(zhì)量的比值叫做比荷密立根Millikan（1868－1953）五、電荷守恒定律：1.起電的本質(zhì)：無(wú)論是哪種起電方式,其本質(zhì)都是將正、負(fù)電荷分開(kāi),使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷.2.電荷守恒定律：表述一：電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變.表述二：一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變。注意：1．“中性”與“中和”的理解(1)中性：物體內(nèi)有電荷存在，但正、負(fù)電荷的絕對(duì)值相等，對(duì)外不顯電性．(2)中和：兩個(gè)帶有等量異種電荷的帶電體相遇達(dá)到電中性的過(guò)程．中和時(shí)，系統(tǒng)所帶電荷的代數(shù)和不變，電荷并沒(méi)有消失，只是正、負(fù)電荷數(shù)相等，從而對(duì)外顯電中性．2．守恒的廣泛性：電荷守恒定律同能量守恒定律一樣，是自然界中最基本的規(guī)律，任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律，也涵蓋了近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中遵守的規(guī)律．如：由一個(gè)高能光子可以產(chǎn)生一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子，一對(duì)正、負(fù)電子可同時(shí)湮滅，轉(zhuǎn)化為光子．在這種情況下，帶電粒子總是成對(duì)產(chǎn)生或湮滅，電荷的代數(shù)和不變。練習(xí)1.用一根與毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒，靠近不帶電驗(yàn)電器的金屬小球a，然后用手指瞬間接觸一下金屬桿c后拿開(kāi)橡膠棒，這時(shí)驗(yàn)電器小球a和金箔b的帶電情況是（）帶正電，b帶負(fù)電帶負(fù)電，b帶正電、b均帶正電、b均帶負(fù)電

Cabc練習(xí)2.絕緣細(xì)線上端固定,下端掛一個(gè)輕質(zhì)金屬小球a；在a旁有一絕緣金屬球b,開(kāi)始時(shí)a、b都不帶電,如圖所示，現(xiàn)使b帶電，則()將吸引a，吸住后不放開(kāi)先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開(kāi)、b之間不發(fā)生相互作用立即把a(bǔ)排斥開(kāi)ba

B練習(xí)3.如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶負(fù)電的小球，下列說(shuō)法正確的是()。A.把C移近導(dǎo)體A時(shí)，A、B上的金屬箔片都張開(kāi)B.把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開(kāi)，然后移走C，A、B上的金屬箔片仍張開(kāi)C.先把C移走，再把A、B分開(kāi)，A、B上的金屬箔片仍張開(kāi)D.先把A、B分開(kāi)，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開(kāi)，而B(niǎo)上的金屬箔片已閉合ABAB－C練習(xí)4.某人做靜電感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，有下列步驟及結(jié)論：①把不帶電的絕緣導(dǎo)體球甲移近帶負(fù)電的絕緣導(dǎo)體球乙，但甲、乙兩球不接觸。②用手指摸甲球。③手指移開(kāi)。④移開(kāi)乙球。⑤甲球帶正電。⑥甲球不帶電。下列操作過(guò)程和所得結(jié)論正確的有（）

A.①→②→③→④→⑥B.①→②→④→③→⑥C.①→②→③→④→⑤ D.①→②→④→③→⑤BC－乙甲練習(xí)5.半徑相同的兩金屬小球A、B帶有相同的電荷量，相隔一定的距離，今讓第三個(gè)半徑相同的不帶電金屬小球C先后與A、B接觸后移開(kāi)．(1)若A、B兩球帶同種電荷，接觸后兩球的電荷量之比為多大？(2)若A、B兩球帶異種電荷，接觸后兩球的電荷量之比為多大？解析：(1)A、B帶同種電荷，設(shè)電荷量為Q，C與A接觸后，由于形狀和大小相同，二者平分電荷量，A、C所帶的電荷量均為1/與B接觸后平分二者電荷量，則B、C的電荷量均為1/2*1/2*(Q＋Q)＝3Q/4，A、B最終的電荷量之比為1/2Q:3Q/4＝2:3.(2)A、B帶異種電荷，設(shè)電荷量分別為Q、－Q，A、C接觸后，平分電荷量，A、C的電荷量均變?yōu)?Q/2，C與B接觸后，平分二者的電荷量，C、B的電荷量均為1/2*1(Q－Q)/2＝－Q/4，則A、B最終的電荷量之比為Q/2:|－Q/4|＝2:1.練習(xí)6.如圖所示，左邊是一個(gè)原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來(lái)靠近導(dǎo)體的帶正電金屬球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開(kāi)，分導(dǎo)體為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為QA、QB，則下列結(jié)論正確的是(

)A．沿虛線d切開(kāi)，A帶負(fù)電，B帶正電，且QA>QBB．只有沿虛線b切開(kāi)，才有A帶正電，B帶負(fù)電，且QA＝QBC．沿虛線a切開(kāi)，A帶正電，B帶負(fù)電，且QA<QBD．沿任意一條虛線切開(kāi)，都