粤教版高中物理选修3-11.1认识静电现象

1.1、认识静电一、教学目标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，理解电荷守恒定律二、教学重难点1、理解感应起电的物理实质2、理解电荷守恒定律三、教学难点感应起电的物理实质。

四、教学与教法探究、讲授、讨论、练习五、教学器具：多媒体六、教学课时：2课时教学过程（第一课时）一、新课引入在新的年级，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》，先看第一节“认识静电”。

（板书）1.5 认识静电（标题）二、进行新课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？2、电荷有种；电荷的多少用什么来量度？☆学生：用电量。

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。

（板书）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（板书）：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。

第一节认识静电[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道自然界中的两种电荷及三种起电方式.2.掌握电荷守恒定律.3.知道电荷量及元电荷的概念．科学探究：了解验电器的构造、原理，并借助验电器感受摩擦起电、感应起电的过程．科学思维：知道三种起电方式的实质是相同的，会用电荷守恒定律分析问题．一、起电方法的实验探究1．判断物体是否带电的依据：物体具有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷．2．电荷的电性及相互作用：(1)电性①用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷；②用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷．(2)电荷间的作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．3．三种起电方法：(1)如图1，两物体带上等量的异(选填“同”或“异”)种电荷．图1(2)如图2，物体带上与带电体电性相同(选填“相同”或“相反”)的电荷．图2(3)如图3，一个带电体靠近导体时，导体近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷．图3二、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)国际单位：库仑，简称库，用符号C表示．正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值．(3)中和：等量的异种电荷完全抵消的现象．(4)元电荷：最小的电荷量，用符号e表示．e＝1.6×10－19_C.(5)电荷量的不连续性：任何带电体的电荷量都是e的整数倍．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个部分．在转移过程中，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．1．判断下列说法的正误．(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为正电荷从丝绸转移到玻璃棒上．(×)(2)摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程．(√)(3)原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分别带上了异种电荷，说明通过摩擦可以创造电荷．(×)(4)某一带电体的电荷量可能等于5×10－19C．(×)2．带正电的物体C靠近不带电的枕形导体AB，如图4所示，A端将带________电，B端将带________电．图4答案负正一、三种起电方式(1)带正电的物体A与不带电的物体B接触，使物体B带上了什么电荷？在这个过程中电荷是如何转移的？(2)如图所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触．起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的．①把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么变化？②这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片又有什么变化？③再让A和B接触，又会看到什么现象？答案(1)正电荷，在这个过程中，有电子从物体B转移到物体A，物体B中电子数量减少，因此带正电．(2)①C移近导体A，两侧金属箔片都张开；②金属箔片仍张开，但张角变小；③金属箔片都闭合．三种起电方式的比较例1(多选)关于摩擦起电现象，下列说法正确的是( )A．摩擦起电现象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答案BD解析摩擦起电实质是由于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．例2(多选)如图5所示，A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带电，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5A．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，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开C．把C移近导体A，先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开D．把C移近导体A，先把A、B分开，再把C移走，最后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合答案AB解析A、B开始都不带电，把C移近导体A时，由于静电感应使A、B中的自由电子向左移动，使得A端带负电荷，B端带正电荷，所以两边的金属箔片都张开，A正确．先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，金属箔片仍张开；但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，金属箔片都不会张开，B正确，D错误．但如果先移走C，A、B上的感应电荷会马上中和，不再带电，所以金属箔片都不会张开，C错误．感应起电的判断方法1.当带电体靠近导体时，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，如图6甲所示．2．导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙所示．图6说明：用手摸一下导体，再移开手指，相当于先把导体接地，然后再与大地断开．二、电荷守恒定律元电荷(1)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4×10－19C吗？(2)电子和质子就是元电荷吗？(3)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？答案(1)物体所带的电荷量不是任意的，它只能是1.60×10－19C的整数倍．由于4×10－19C 是1.60×10－19C的2.5倍，所以物体所带的电荷量不能是4×10－19C.(2)元电荷是最小的电荷量，不是物质；电子和质子是实实在在的粒子，不是元电荷．(3)摩擦起电的过程并没有创造电荷，只是电子发生了转移．1．使物体带电的实质不是创造了电荷，而是物体所带的电荷发生了转移，起电的过程就是物体间或物体内部电荷的重新分布．2．电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体达到电中性的过程．3．导体接触带电时电荷量的分配与导体的材料、形状、大小有关，当两个完全相同的金属球接触后，电荷量将平均分配，即最后两个球带等量的同种电荷或均不带电．4．元电荷(1)元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分．(2)虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷．(3)电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量m e之比，叫做电子的比荷．例3 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，今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，接触后两球的电荷量大小之比为多大？ (2)若A 、B 两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？ 答案 (1)2∶3 (2)2∶1解析 (1)设A 、B 带电荷量大小均为q ，则A 、C 接触后，A 、C 带电荷量为q A ＝q C ＝12q .C 与B 接触后，B 、C 所带电荷量为q B ＝q C ′＝q ＋12q2＝34q . 故A 、B 带电荷量大小之比为|q A ||q B |＝12q34q ＝23.(2)设A 带正电，B 带负电，且所带电荷量大小均为Q . 则C 与A 接触后，A 、C 带电荷量为q A ′＝q C ″＝＋12Q .C 与B 接触后，B 、C 带电荷量为q B ′＝q C＝12Q －Q 2＝－14Q ，故A 、B 带电荷量大小之比为|q A ′||q B ′|＝12Q14Q ＝21.例4放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A 、B 分别带有电荷量Q A ＝6.4×10－9C 、Q B ＝－3.2×10－9C ，让两个金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少个？ 答案 电子由B 球转移到A 球 3.0×1010个解析 两小球接触时，电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，由于两小球完全相同，剩余正电荷一定平分，即接触后两小球带电荷量Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92C ＝1.6×10－9C在接触过程中，电子由B 球转移到A 球，自身的负电荷全部中和后，继续转移，使B 球带Q B ′的正电，这样共转移的电荷量为ΔQ ＝Q B ′－Q B ＝1.6×10－9C －(－3.2×10－9C) ＝4.8×10－9C 则转移的电子数n ＝ΔQ e ＝4.8×10－91.6×10－19(个)＝3.0×1010(个)．[学科素养] 通过例3、例4的学习，使学生进一步掌握电荷守恒定律及其相关应用，知道两个完全相同的金属球接触后将平分电荷，较好地体现了“物理观念”和“科学思维”的核心素养．三、验电器的原理和使用 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．如图7甲． (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，如图乙．图7例5如图8所示，用起电机使金属球A带负电，靠近验电器B的金属球，则( )图8A．验电器的金属箔片不张开，因为球A没有和B接触B．验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电C．验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电D．验电器的金属箔片张开，因为验电器下部的两金属箔片都带上了负电答案 D解析带负电的球A靠近验电器B的金属球，根据电荷“同性相斥，异性相吸”的特点知，验电器金属球上的电子会被球A上的负电荷排斥到验电器下端箔片上，则验电器下部的两金属箔片就会因带负电荷而相斥，箔片张开，故选D.1．(对三种起电方式的理解)(多选)下列说法中正确的是( )A．静电感应不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分B．摩擦起电时，一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电C．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另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分D．一个带电体接触一个不带电的物体，两个物体可能带上异种电荷答案ABC2.(感应起电)(多选)(2018·济宁市高二上月考)如图9所示，把置于绝缘支架上的不带电的枕形导体放在带负电的导体C附近，导体的A端感应出正电荷，B端感应出负电荷．关于使导体带电的以下说法中正确的是( )图9A．如果用手摸一下导体的B端，B端自由电子将经人体流入大地，手指离开，移去带电体C，导体带正电B．如果用手摸一下导体的A端，大地的自由电子将经人体流入导体与A端的正电荷中和，手指离开，移去带电体C，导体带负电C．如果用手摸一下导体的中间，由于中间无电荷，手指离开，移去带电体C，导体不带电D．无论用手摸一下导体的什么位置，导体上的自由电子都经人体流入大地，手指离开，移去带电体C，导体带正电答案AD解析无论用手摸一下导体的什么位置，都会使枕形导体通过人体与大地相连，由于静电感应，导体上的自由电子将经人体流入大地，使得导体带正电，手指离开，移去带电体C，导体带正电，故选A、D.3．(验电器的原理)如图10所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触，使验电器的金属箔片张开，关于这一现象，下列说法正确的是( )图10A ．两片金属箔片上带异种电荷B ．两片金属箔片上均带负电荷C ．金属箔片上有电子转移到玻璃棒上D ．将玻璃棒移走，则金属箔片立即合在一起 答案 C解析 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，若将其接触验电器的金属球，此时两个箔片上均带正电荷；在此过程中，一部分电子会从验电器向玻璃棒转移；移走玻璃棒后，箔片仍带电，不会立即合在一起，选项C 正确．4．(电荷守恒定律的应用)有三个相同的金属小球A 、B 、C ，其中小球A 带有2.0×10－5C 的正电荷，小球B 、C 不带电，现在让小球C 先与球A 接触后取走，再让小球B 与球A 接触后分开，最后让小球B 与小球C 接触后分开，最终三球的带电荷量分别为q A ′＝______________C ，q B ′＝______________C ，q C ′＝____________C.答案 5×10－67.5×10－67.5×10－6解析 小球C 先与球A 接触后平分A 的电荷，则q A ＝q C ＝q2＝1.0×10－5C ，再让小球B 与球A接触后分开，则q A ′＝q B ＝q A2＝5×10－6C ；最后让小球B 与小球C 接触后分开，则q B ′＝q C ′＝q B ＋q C2＝7.5×10－6C.一、选择题考点一电荷量与元电荷1．(多选)关于电荷量，以下说法正确的是( )A．物体所带的电荷量可以为任意值B．物体所带的电荷量只能为某些值C．物体带电荷量的最小值为1.6×10－9CD．若物体带正电荷，电荷量为1.6×10－9C，这是因为物体失去了1.0×1010个电子答案BD解析物体所带的电荷量不能为任意值，只能为元电荷的整数倍，故A错误，B正确．物体带电荷量的最小值与电子的电荷量数值相等，为1.6×10－19C，故C错误．物体带电荷量为1.6×10－9C，说明物体失去了1.6×10－91.60×10－19＝1.0×1010个电子，故D正确．考点二三种起电方式2．(2018·南通中学高二检测)绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的旁边有一绝缘金属球b，开始时a、b都不带电，如图1所示，现使b带电，则( )图1A．b将吸引a，吸住后不放B．b先吸引a，接触后又把a排斥开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开答案 B解析带电物体能够吸引轻小物体，故b会将a球吸引过来，a与b接触后，带同种电荷而相互排斥，由此可知，B正确，A、C、D错误．3.如图2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2A．不带电B．带正电C．带负电D．不能确定答案 C解析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.4.(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图3所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是( )图3A．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和B．摩擦使笔套带电C．笔套靠近圆环时，圆环上、下部分感应出异种电荷D．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力答案BCD考点三验电器及其原理5．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，如图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是( )答案 B解析把带电金属球靠近不带电的验电器，会改变验电器上的电荷分布；由于电荷间同性相斥、异性相吸，使得验电器上靠近带电金属球的一端和金属球电性相反，而远离带电金属球的一端和金属球电性相同，故选项B正确．6．(2018·宿迁市沭阳县高二期中)如图4所示，有一带正电的验电器，将不带电的金属球A 接触验电器的小球B时，验电器的金箔张角( )图4A．变大B．变小C．不变D．先变小，后变大答案 B解析有一带正电的验电器，将不带电的金属球A接触验电器的小球B时，金属球A将带正电，根据电荷守恒定律有，验电器的电荷减小，验电器的金箔张角减小，故B正确，A、C、D错误．考点四 电荷守恒定律的应用7．如图5所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C 是后来靠近的带正电的导体球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，导体分为A 、B 两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为Q A 、Q B ，则下列结论正确的是( )图5A ．沿虚线d 切开，A 带负电，B 带正电，且Q A ＞Q BB ．只有沿虚线b 切开，才有A 带正电，B 带负电，且Q A ＝Q BC ．沿虚线a 切开，A 带正电，B 带负电，且Q A ＜Q BD ．沿任意一条虚线切开，都有A 带正电，B 带负电，且Q A ＝Q B答案 D解析 导体原来不带电，在带正电的导体球C 静电感应的作用下，导体中的自由电子向B 部分转移，使B 部分有了多余的电子而带负电；A 部分少了电子而带正电．根据电荷守恒定律，A 部分移走的电子数目和B 部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，故只有D 正确．二、非选择题8．有三个完全相同的绝缘金属小球A 、B 、C ，其中小球A 带有3×10－3C 的正电荷，小球B 带有2×10－3C 的负电荷，小球C 不带电．先让小球C 与小球A 接触后分开，再让小球B 与小球A 接触后分开，最后让小球B 与小球C 接触后分开，试求这时三个小球的带电荷量分别为多少？答案 q A ＝－2.5×10－4C q B ＝6.25×10－4C q C ＝6.25×10－4C解析 C 、A 接触后分开，A 、C 带电荷量均为3×10－32C ＝1.5×10－3C ，再让小球B 与小球A 接触后分开，A 、B 带电荷量均为1.5×10－3－2×10－32C ＝－2.5×10－4C ，最后让小球B 与小球C 接触后分开，B 、C 带电荷量均为1.5×10－3－2.5×10－42C ＝6.25×10－4C ，故最终三个小球的带电荷量分别为q A ＝－2.5×10－4C ，q B ＝6.25×10－4C ，q C ＝6.25×10－4C.。