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第一章静电场第一节电荷及其守恒定律（导学稿）学习目标1．知道两种电荷及其相互作用。

2．知道摩擦起电，了解摩擦起电的实质。

3．知道静电感应现象，了解感应起电的实质。

4．知道电荷守恒定律的两种表述。

5．知道什么是元电荷；知道电量的概念。

6．通过对本节课的学习尝试从微观的角度认识物体带电的本质。

预习内容1. 自然界中只有两种电荷：把________________________________________________________命名为正电荷；把________________________________________________________命名为负电荷；思考：为什么说自然界中只有两种电荷？2. 使物体带电的方式：（1）有三种方式_________________； ________________；接触带电。

思考：使物体带电的实质是创造出了电荷吗？（2）重点理解感应起电猜想课本图1.1-1中的现象并试着解释。

3. 熟记并理解电荷守恒定律的两种表述。

4．电荷量及元电荷（1）电荷量（注：电荷量是个物理量，简称电量，一般用Q或q表示）概念: ________________单位：________________ 符号：________________（2）元电荷：____________________________，用________________表示。

其值为：________________。

元电荷概念的提出，意味着所有带电体所带电量是不能连续变化的，是元电荷的____________倍。

（3）了解比荷的概念。

练习1．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．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量C．元电荷就是质子 D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍2．5个元电荷的电量是________， 16 C电量等于________个元电荷．3．把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是（ ） A．带有等量异种电荷 B．带有等量同种电荷 C．带有不等量异种电荷　D．一个带电，另一个不带电　4．有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则（ ） A．B、C球均带负电　B．B球带负电，C球带正电 C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电　D．B、C球都不带电5..某验电器金属小球和金属箔均带负电，金属箔处于张开状态.现用绝缘柄将带有少量负电荷的硬橡胶棒向验电器的金属小球稍许移近，则验电器金属箔（）A.张角稍许增大B.张角稍许减小C.硬橡胶棒的稍许靠近，致使小球上的电子向金属箔移动D.硬橡胶棒的稍许靠近，致使金属箔上的质子向金属小球移动6.如下图，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔，当A端靠近一带电导体C时（ ）A．A端金箔张开，B端金箔闭合B.用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合C. 用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开D选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷。

知识回顾:用丝绸摩擦的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦的橡胶棒带负电荷。

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，根据电荷的这种特点制成了验电器。

当有带电的导体接触验电器小球时，验电器内部的金属箔有一定的张角。

验电器为什么梳子能把小纸屑吸引起来呢？为什么她的头发会立起来呢？油罐车的尾部有一条铁链第一章静电场1.1 电荷及其守恒定律1. 知识与能力√ 知道自然界存在两种电荷，正电荷和负电荷，知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，并能由此解释生活中的一些物理现象。

√ 理解元电荷的概念，并知道电荷量只能是一系列不连续的整数值。

√ 记住元电荷的值和电子质量，会计算电子的比荷。

过程与方法√ 通过实践摩擦起电的过程了解使物体带电的方法和从微观角度解释带电的本质。

√ 通过静电感应实验学会分析电荷的变化情况。

3.情感态度与价值观√ 理解并掌握电荷守恒定律，并会用电荷守恒定律解释近代微观原子领域的一些实验现象。

教学重点：教学难点：摩擦起电现象的分析感应起电现象的分析电荷守恒定律原子结构内容解析二、电荷守恒定律三、元电荷原子核核外电子（带负电）质子（带正电）中子（不带电）原子核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不显电性。

1、原子结构一、电荷子和中子被核力紧密地束缚在一起。

核力来源于强相互作用，所以原子核的结构一般是很稳定的。

核外电子靠质子的吸引力维系在原子核附近。

多少和运动状况也不相同。

质子、中子数目不同电子运动轨道不同核外电子绕原子核高速运动2、摩擦起电容易受到外界的作用而脱离原子。

当两个物体摩擦时，一些束缚的不紧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得到电子而带负电，失去电子的物体带正电。

这就是摩擦起电。

摩擦起电并不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，并使电子从一个物体转移到另一个物体。

用丝绸摩擦的玻璃棒带正电▲用毛皮摩擦的橡胶棒带负电常见的摩擦起电现象：3、自由电子子核的束缚在金属中自由活动，这种电子叫自由电子。

1.1电荷及其守恒定律【学习目标】1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道静电感应现象，物体带电现象的本质．3．知道什么是元电荷．4．掌握库仑定律并会用库仑定律的公式实行相关的计算．【课前预习】1．自然界中只存有两种电荷：______电荷和________电荷．电荷间的作用规律是：同种电荷相互______，异种电荷相互________．2．用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒带____________电荷，毛皮带__________电荷．用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带______电荷，丝绸带______电荷．3．原子核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________．金属中距离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做________________．失去这种电子的原子便成为带____电的离子．离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中．所以金属导电时只有________在移动．4．把带电体移近不带电的导体，能够使导体靠近带电体的一端带________，远离的一端带________这种现象叫静电感应．利用静电感应使物体带电叫________起电．常见的起电方式还有________和________等．5．电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体______到另一物体，或者从物体的一局部____________到另一局部．6．物体所带电荷的多少叫________________．在国际单位制中，它的单位是________，用________表示．7．最小的电荷量叫________，用e表示，e＝________.所有带电体的电荷量都等于e 的____________．电子的电荷量与电子的质量之比叫做电子的________．【学习过程】一、电荷1．摩擦起电的原因：2．静电感应的原因：3．起电原因二、电荷守恒定律．1．“电荷的中和”的理解2．电荷的分配例题：两个分别带有电荷量－Q 和＋3Q 的相同金属小球相互接触后再分开，则两个小球的带电量分别为____________和_______________三、电荷量1．电荷量的正负号含义2．元电荷的理解3．比荷【课堂检测】1．关于元电荷的理解，以下说法准确的是： （ ）A ．元电荷就是电子B ．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量C ．元电荷就是质子D ．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍2．元电荷的电量是________， 16 C 电量等于________元电荷．3．如下图，原来不带电的绝缘金属导体MN ，在其两端下面都悬挂着金属验电箔；若使带负电的绝缘金属球A 靠近导体的M 端，可能看到的现象是 （ ）A.只有M 端验电箔张开,且M 端带正电B.只有N 端验电箔张开,且N 端带负电C.两端的验电箔都张开,且左端带负电,右端带正电D.两端的验电箔都不张开,且左端带正电,右端带负电4．有三个完全一样的球A 、B 、C ，A 球带电荷量为7Q ，B 球带电荷量为－Q ，C 球不带电，将A 、B 两球固定，然后让C 球先跟A 球接触，再跟B 球接触，则三个小球的带电量分别为____________和_______________和_____________【回顾小结】1．电荷起电方式 感应起电 带电本质2．电荷守恒定律内容 电荷的分配3．电荷量电荷量 元电荷 比荷【课后练习】 M N A。

1.1电荷及其守恒定律电荷公元前600年左右，希腊的哲学家泰勒斯记录，在用猫毛摩擦琥珀以后，琥珀会具有吸引像羽毛一类的轻小物体的性质，假若摩擦时间够久，甚至会有火花出现。

1600年，英国女王伊丽莎白一世的皇家医生威廉·吉尔伯特，以严谨的治学态度对于电磁现象做了许多细致的研究，发现琥珀不是唯一会由于摩擦而具有吸引轻小物体的物质，并首次引入了电荷的概念，认为摩擦过的琥珀带上了电荷。

由于他在电学的众多贡献，威廉·吉尔伯特被后人尊称为“电学之父”。

1729年史蒂芬·戈瑞发现了电传导，电荷可以从一个物体传导至另外一个物体。

只是不同物质的物体传导电荷的能力不同，其中，金属的能力最为优良。

从此，科学家不再认为产生电荷的物体与所产生的电荷是不可分离的，而认为电荷是一种独立存在的物质。

•电荷的分类：后来随着人们研究的深入，人们发现带上电荷的物体会存在相互排斥与相互吸引的作用。

根据这种相互作用的规律，物理学把电荷分为两种，并规定：用毛皮摩擦过的橡胶棒上所带的电荷为正电荷。

用丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电荷为负电荷。

•电荷间的相互作用关系：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

电荷量•电荷量：由于电荷可以从一个物体传导至另外一个物体，我们把物体所带电荷的多少叫做电荷量。

•单位：在国际制单位中它的单位是库仑，简称库，用C表示。

正电荷的电荷量为正，负电荷的电荷量为负。

•元电荷：20世纪初科学家发现，原子也有进一步的结构，它的中心是原子核，在原子核周围，有一定数目的电子在核外运动。

其中电子带负电，原子核由带正电的质子和不带电的中子构成。

科学实验最先发现单个电子所带电荷量的是最小的，随着近代物理学的发展，人们进一步发现单个质子，单个正电子所带的电荷量与单个电子所带电荷量相同，符号相反。

实验还指出所有带电体的电荷量都是这些最小电荷量的整数倍。

物理学中，一个质子所带的电荷，或一个电子所带的负电荷的量称为元电荷，或基本电荷。

1.1 电荷及其守恒定律【学习目标】1、认识自然界中的电现象以及电荷的种类。

2、理解电荷及其相关的元电荷、比荷的概念。

3、知道三种起电方式并能从微观上作出解释。

4、理解电荷守恒定律的两种表达方式。

【知识梳理】知识点一电荷及三种起电方式1．物质的电结构原子由带的原子核和带负电的核外电子组成，原子核的正电荷的数量跟核外电子的负电荷的数量，所以整个原子对外界较远位置表现为.金属原子中离原子核较远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做，失去电子的原子便成了带正电的.2．两种电荷及其相互作用规律自然界中只有两种电荷，富兰克林把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷命名为电荷，把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷命名为电荷，同种电荷相互，异种电荷相互.3．三种起电方式(1)接触起电：指一个的金属导体跟另一个的金属导体后分开，而使前者带上电荷的方式.(2)摩擦起电：由于相互摩擦的物体间的电子的得失而使原来不带电的物体分别带上电荷.(3)感应起电：把一带电物体靠近导体使导体带电的方式.如图所示，将带电体C去靠近相互接触的导体A、B，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，导体A、B上分别带上等量异种电荷，这时先把A、B分开，然后移去C，则A和B两导体上分别带上了等量异种电荷.知识点二电荷守恒定律及元电荷1．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会，也不会，它只能从一个物体到另一个物体，或者从物体的一部分到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持，这个结论叫做电荷守恒定律.(2)另一种表述：一个与外界没有电荷的系统，电荷的代数和保持.2．元电荷(1)电荷量：用来表示的多少.其单位是“”，简称“库”，用C表示.(2)元电荷①最小的叫做“元电荷”，用e表示，则e＝1.60×10－19 C.②对元电荷的三点理解：a.元电荷没有正、负之分，也不是实物粒子；b.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷，但不能说它们是元电荷；c.电荷量不能变化，自然界中带电体的电荷量都是元电荷e的倍.3．比荷：与质量的比.电子的比荷为em e＝1.76×1011C/kg.[基础自测]1.判断(1)丝绸与任何物体摩擦后都带负电.( )(2)两物体摩擦后，一定带等量异种电荷. ( )(3)将带电体靠近验电器金属球和带电体与验电器金属球接触，验电器箔片都会张开，但二者本质不同. ( )(4)元电荷实质上是指电子和质子本身. ( )(5)一个带正电的金属球与一个不带电的金属球接触，带正电的金属球电荷量减少是因为带正电金属球的部分正电荷转移到不带电的金属球中. ( )2.思考(1)不带电的物体内部是否有电荷？(2)带有等量异号电荷的金属球接触后会发生电荷的中和，此时电荷被消灭了吗？【要点剖析】要点一三种起电方式1．三种起电方式的比较三种起电方式都不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到了另一个物体，或者从物体的一部分转移到了另一部分，它们的本质都是电荷的转移，电荷总量保持不变.例1、(多选)如图所示，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()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上的金属箔片闭合方法点拨：(1)只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中的电子不能自由移动，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导体，而且该导体可视为近端，带异种电荷，地球就成为远端，带同种电荷.例2、两金属小球所带电荷量分别为＋3Q和－Q，将两小球接触后，它们所带的电荷量一共为()A．＋3Q B．＋2QC．＋Q D．－Q例3、(多选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，实验结果如图所示，由此对摩擦起电的说法正确的是()A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量不同的电荷C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等D．同一物体与不同种类物体摩擦，该物体的带电荷种类可能不同例4、如图所示，用起电机使金属球A带正电，靠近验电器B，则()A．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正电要点二电荷守恒定律的理解及应用1．“中性”与“中和”的理解(1)中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性.(2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程.2．守恒的广泛性电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律，也涵盖了近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律.如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮灭，转化为光子.在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变.3．两金属导体接触后电荷量的分配规律(1)当两个导体材料、形状不同时，接触后再分开，只能使两者均带电，但无法确定电荷量的多少.(2)若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，则有①若带同种电荷⇒金属球相接触⇒总电荷量平分⇒即均带电q1＋q22②若带异种电荷⇒金属球相接触⇒先中和再平分⇒即均带电|q1－q2|2例5、(多选)把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥.则A、B两球原来的带电情况可能是()A．带有等量异种电荷B．带有不等量异种电荷C．带有等量同种电荷D．一个带电，另一个不带电例6、目前普遍认为，原子核中的质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成的，u 夸克带电荷量为＋23e ，d 夸克带电荷量为－13e ，e 为元电荷.下列论断中可能正确的是( )A ．质子由1个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成B ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成C ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成D ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和1个d 夸克组成 例7、有两个完全相同的带电绝缘金属小球A 、B ，分别带有电量Q A ＝6.4×10－9 C ，Q B＝－3.2×10－9 C ，让两绝缘金属小球接触，接触后A 、B 所带的电荷量各是多少？在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？【课堂小结】1．自然界中有两种电荷，富兰克林把它们命名为正、负电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.2．使物体带电的方式有三种：摩擦起电、感应起电、接触起电，这三种起电方式本质都是电子的转移，起电的过程遵循电荷守恒定律.3．用橡胶棒与毛皮摩擦，毛皮带正电，用丝绸与玻璃棒摩擦，玻璃棒带正电，可以记为：“毛玻璃带正电”.4．电子或质子所带的电荷量是最小的电荷量，这个电荷量叫元电荷，用e 表示，e ＝1.60×10－19C.5．两个完全相同的带电小球相互接触后总电荷平均分配.如果两个小球带异种电荷，则先中和再均分.【参考答案】【知识梳理】知识点一电荷及三种起电方式1.正电相等电中性自由电子离子2. 正负排斥吸引3. 不带电带电接触等量异种知识点二电荷守恒定律及元电荷1. 创生消灭转移转移不变交换不变2. 电荷库仑电荷量相等连续整数电荷量[基础自测]1. ××√××2. (1)提示：不带电的物体内部有电荷，正负电荷电量相同，故对外不显电性.(2) 提示：中和时，系统所带电荷的代数和不变，电荷并没有消失，只是正、负电荷数相等，从而对外显电中性.例1、【解析】A、B开始都不带电，把C移近导体A时，由于静电感应，A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累负电荷，B端积累正电荷，所以两边的金属箔片都张开，A 对；若此时先把A、B分开再移走C，因A、B已经绝缘，所带电荷量不会变，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，所以金属箔片都不会张开，C错误；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上的感应电荷完全中和，金属箔片都不会张开，D错误.【答案】AB例2、【答案】B【解析】由电荷守恒定律知，两小球接触后带电荷量的总量为中和后剩余量，即Q总＝＋3Q－Q＝＋2Q，故选项B正确.例3、【答案】CD【解析】两物体摩擦时得失电子取决于原子核对电子的束缚力大小，A错；由于摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电种类一定不同，数量相等，B错，C对；由题中例子不难看出同一物体与不同种类物体摩擦，带电种类可能不同，D正确.例4、【答案】D【解析】带正电的A球靠近验电器B，据电荷“同性斥、异性吸”的特点知，验电器金属杆下端箔片中的电子会被A球上的正电荷吸引到验电器上端，则金属杆下端的箔片就会因带正电荷而相斥，使箔片张开，故选D.例5、【答案】BCD【解析】两个完全相同的金属球若带有等量的异种电荷，接触后将均不带电，若带同种电荷，或一个带电，另一个不带电，接触后均带同种电荷，两球间存在相互排斥力，故B 、C 、D 均正确，A 错误.例6、【答案】B【解析】质子带一个单位正电荷，中子不带电，设质子中u 夸克、d 夸克个数分别是x 、y ，x 、y 取正整数，则x ×23e ＋y ×⎝⎛⎭⎫－13e ＝1，解得x ＝2、y ＝1； 设中子中u 夸克、d 夸克个数分别是m 、n ，m 、n 取正整数，则m ×⎝⎛⎭⎫23e ＋n ×⎝⎛⎭⎫－13e ＝0，解得m ＝1、n ＝2，故选B.例7、【解析】当两小球接触时，带电量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配.由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电量Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92C ＝1.6×10－9 C.在接触过程中，电子由B 球转移到A 球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B 球带Q B ′的正电，这样，共转移的电子电量为ΔQ ＝－Q B ＋Q B ′＝3.2×10－9 C ＋1.6×10－9 C ＝4.8×10－9C.故转移的电子数n ＝ΔQ e ＝4.8×10－9 C 1.6×10－19C＝3.0×1010(个). 【答案】均为1.6×10－9 C 电子由B 球转移到了A 球，共转移了3.0×1010个。