新教材2023版高中物理第九章静电场及其应用1.电荷学案新人教版必修第三册

1.电荷新课程标准核心素养目标1.通过实验，了解静电现象2．能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象物理观念关注存在元电荷的事实，知道元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化，构建元电荷的物理模型科学思维通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分布发生变化，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质科学探究经历摩擦起电和感应起电的实验过程，体验科学探究的思维方法，培养学生观察、分析的能力科学态度与责任培养学生从微观的角度认识物体带电的本质必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基一、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，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．[情境思考]中央电视台某节目中介绍说，蜜蜂在飞行过程中由于与空气摩擦产生静电，因此蜜蜂在飞行中就可以吸引带正电的花粉．(1)蜜蜂本身带什么电荷？(2)蜜蜂飞行过程中，电荷如何实现转移？提示：(1)蜜蜂飞行过程可以吸引带正电的花粉，蜜蜂本身带负电．(2)摩擦过程中，空气中的电子转移到蜜蜂身上．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1．元电荷：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________的比值．[提升]使金属球感应起电的操作步骤【思考辨析】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电，证明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)电子的电荷量e的数值最早是由库仑通过实验测出的．()(5)元电荷就是质子或电子．()(6)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍．()关键能力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一电荷及起电方式导学探究你知道为什么用化纤布料制成的衣服容易吸附灰尘吗？探究总结1.电荷间的相互作用(1)带电体不管是带正电荷还是带负电荷，都有吸引轻小物体的性质．(2)电荷间有相互作用力，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，两电荷间的相互作用力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上．2．对三种起电方式的理解摩擦起电感应起电接触起电产生条件两个不同材料制成的物体摩擦带电体靠近导体带电体与导体接触现象两个物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷，且电性与带电体“近异远同”导体带上与带电体相同电性的电荷原因不同材料的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)同种电荷之间相互排斥实质电荷的转移典例示范例1摩擦起电是一种常见的起电方式，关于摩擦起电，下列说法正确的是()A．梳子和头发摩擦后能够吸引轻小物体，是因为万有引力的作用B．梳子和头发摩擦后，梳子带电，头发不带电C．摩擦起电产生了电荷，使自然界中的电荷数增加了D.摩擦起电的本质是电荷发生了转移例2如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔片都张开，则()A．此时A带正电，B带负电B．此时A、B都带正电C．移去C，贴在A、B下部的金属箔片都闭合D．先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔片都闭合思维方法分析感应起电问题时的三点提醒(1)明确带电体与感应起电的导体．(2)弄清楚导体靠近带电体的一端和远离带电体的另一端，近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷．(3)注意拿走物体的顺序，若保持带电体不动，先分开导体的靠近端和远离端，再移走带电体，则靠近端带异种电荷，远离端带同种电荷．若先移走带电体，则导体上的电荷会立即中和，不再带电．针对训练1(多选)如图所示为科技馆里一个趣味体验项目的照片和简化图，核心装置为一个金属球，在干燥的空气里，体验者双脚站在绝缘凳上，手(图中为右手)按在金属球上，并远离周围其他物体．一条特殊导线给金属球不断地输送电荷，过一段时间后，体验者的头发便会四处散开，甚至竖立，十分有趣，在此状态下，下列分析正确的是()A．若用左手也去摸金属球，会被电击B．若用左手与旁边的观众握手，会被电击C．若右手离开金属球，则头发会立刻恢复常态D．若右手离开金属球而且走下绝缘凳，头发会立刻恢复常态探究点二电荷守恒定律元电荷导学探究(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4×10－19C吗？(3)电子和质子就是元电荷吗？探究总结1.起电过程的实质是物体中自由电荷的转移过程．在转移过程中电荷的总量保持不变．也就是说，起电过程就是物体所带电荷量的重新分配．2．电荷守恒定律和能量守恒定律一样，都是自然界中最基本的守恒定律，任何带电现象都不能违背电荷守恒定律．3．元电荷(1)最小的电荷量叫作元电荷，元电荷不是实物粒子，无正、负之分．(2)虽然质子、电子所带的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷．典例示范例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，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，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．思维方法接触起电中电荷的分配原则两个完全相同的金属球：(1)带同种电荷(Q1和Q2)接触后平分原来所带的总电荷量，即Q′1＝Q2'＝Q1+Q22；(2)带异种电荷(Q1和－Q2)接触后先中和再平分，即Q′1针对训练2(多选)关于元电荷的下列说法中正确的是()A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．所有带电体的电荷量不一定等于元电荷的整数倍C.元电荷的数值通常取e＝1.60×10－19CD．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根用油滴实验测得的学科素养提升❶验电器与静电计的比较理想模型验电器静电计图示结构玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一根导体棒的下端，棒的上端穿过绝缘的瓶塞从瓶口伸出把金属箔换成指针，并用金属制作外壳作用判断物体是否带电以及所带电荷的种类和相对数量粗略测量两导体间电势差的大小，指针偏转角度越大，电势差越大．原理静电计是验电器通过改造得来的，两者的原理相同，都是根据电荷间的作用规律来工作的素养训练用带正电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；用带正电的小球接触不带电验电器的金属球，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、乙带负电B．甲带负电、乙带正电C．都带正电D．都带负电课堂检测·素养达标——突出创新性素养达标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．如下图是伏打起电盘示意图，其起电原理是()A．摩擦起电B．感应起电C．接触起电D．以上三种方式都不是4．保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务．盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患．小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关于电荷量的关键数字看不清，拿来问老师，老师提示到：“元电荷e＝1.6×10－19C，并且任何带电体的电荷量都应是元电荷的整数倍．”你认为这个关键数字可能是()A．6.2×10－19CB．6.8×10－19CC．6.4×10－19CD．6.6×10－19C5．[2022·河南省八市重点中学联考](多选)小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验．如图所示，小明使验电器带了负电荷，经过一段时间后，他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了．关于此问题，他跟学习小组讨论后形成了下列观点，你认为正确的是()A．小球上原有的负电荷逐渐消失了B．在此现象中，电荷不守恒C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D．该现象是由电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律1．电荷必备知识·自主学习一、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、1．1.60×10－19密立根整数倍2．电荷量e质量me思考辨析答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√关键能力·合作探究探究点一提示：这是因为人体与化纤布料衣服摩擦，摩擦起电，使衣服带了电荷，由于带电体有吸引轻小物体的性质，所以衣服容易将细小的灰尘吸附在上面．【例1】【解析】A错：梳子和头发摩擦后能够吸引轻小物体，是因为梳子带上了电．B错：梳子和头发摩擦后，梳子带电是因为有电荷的转移，若梳子带电，头发一定带电性相反的等量电荷．C错：根据电荷守恒定律，自然界中的电荷数的总量保持不变．D对：摩擦起电的本质是电荷从一个物体转移到了另一物体．【答案】D【例2】【解析】A、B错：把一带正电荷的物体C置于A附近，由于静电感应，此时A带负电，B带正电．C对：移去C，由于A、B中正、负电荷中和，则贴在A、B下部的金属箔片都闭合．D错：先把A和B分开，然后移去C，此时A带负电，B带正电，贴在A、B下部的金属箔片都不闭合．【答案】C针对训练1解析：若用左手也去摸金属球，不会有电流产生，不会被电击，选项A错误；若用左手与旁边的观众握手，会发生放电现象而被电击，选项B正确；若右手离开金属球，电荷不会转移，则头发仍然四处散开，选项C错误；若右手离开金属球而且走下绝缘凳，则与大地接触放电，人体将不再带电，头发会立刻恢复常态，选项D正确．答案：BD探究点二提示：(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1.60×10－19C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.(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】(1)设A、B带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C带电荷量为qA1＝qC1＝12qC与B接触后，B、C带电荷量为qB1＝qC2＝q+12q2故A、B带电荷量大小之比为qA1qB1＝1(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与A接触后，A、C带电荷量为Q′A＝Q′C＝＋12QC与B接触后，B、C带电荷量为Q′B＝Q″C＝12Q-Q故A、B带电荷量大小之比为QA'QB'【答案】(1)2∶3(2)2∶1针对训练2解析：元电荷大小等于一个电子或质子所带的电荷量，但元电荷不是指电子和质子本身，A错误；所有带电体电荷量一定等于元电荷的整数倍，B错误；元电荷的数值通常取e＝1.60×10－19C，C正确；元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根用油滴实验测得的，D正确．答案：CD学科素养提升