人教版物理必修三第九章

靜電場及其應(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1：用塑料梳子，在頭發(fā)上摩擦幾下，離開頭發(fā)，再逐漸靠近頭發(fā)，發(fā)現(xiàn)頭發(fā)被吸引起來。（生活經(jīng)驗）演示實(shí)驗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、是不是兩個物體摩擦后都可以吸引其它物體？

2、可否設(shè)計實(shí)驗檢驗自己的猜測？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)的原子核對外層電子束縛能力不同。正電荷數(shù)等于負(fù)電荷數(shù)時物體對外表現(xiàn)為電中性；當(dāng)正電荷數(shù)多于負(fù)電荷數(shù)時物體對外表現(xiàn)為帶正電；當(dāng)正電荷數(shù)少于負(fù)電荷數(shù)時物體對外表現(xiàn)為帶負(fù)電。2.電荷及其種類自然界中只有正、負(fù)兩種電荷，不存在第三種電荷正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷負(fù)電荷：毛皮摩擦過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)相等整個原子對外不顯電性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)的電子往往會脫離原子核束縛而在金屬中自由活動，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)果電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上。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。摩擦過程中，（對電子的束縛能力強(qiáng)的）物體得到電子帶負(fù)電，（對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：兩個相互摩擦的物體同時帶上了等量異種電荷毛皮橡膠棒毛皮橡膠棒實(shí)質(zhì)：摩擦使電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體2、接觸起電：實(shí)質(zhì)：電子的得失，即電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體用一個帶電的物體接觸另一個導(dǎo)體時會有一部分電荷轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體上面，使導(dǎo)體帶電，這種方式叫接觸起電．接觸起電時至少一方是導(dǎo)體．兩個完全相同的帶電導(dǎo)體,接觸后再分開,二者將原來所帶電量的總和平均分配+2Q接觸后再分開+Q+Q-6Q+2Q接觸后再分開-2Q-2Q電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體實(shí)驗：取一對用絕緣柱支持的導(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？這時把A和B分開，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)有自由移動的電子--自由電子,正離子在自己的平衡位置附近振動而不移動。＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋－－－－－－－－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，或者電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體一個帶電的物體靠近(不接觸)另一個不帶電的絕緣導(dǎo)體時，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電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號電荷，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，由于電荷間的相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號電荷（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，會在原不帶電的導(dǎo)體兩端(或兩個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，會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)體無論哪種起電方式，發(fā)生轉(zhuǎn)移的都是電子，正電荷不會發(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，只不過存在自由電荷的定向移動．金屬內(nèi)的正電荷(質(zhì)子)存在于原子核中不能自由移動，所以金屬內(nèi)能自由移動的電荷只有自由電子(負(fù)電荷)，電解液內(nèi)可以自由移動的是正、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)體靠近帶電體時導(dǎo)體與帶電導(dǎo)體接觸時現(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、如何檢驗物體是否帶電方法1、用輕小物體檢驗：帶電體能夠吸引輕小物體。方法2、用驗電器驗證：把物體接觸或靠近驗電器的金屬球，驗電器的金屬箔張開一個角度則說明物體帶電。方法3、根據(jù)電荷間的作用規(guī)律來驗證：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？驗電器驗工作原理：同種電荷相斥五、元電荷1.電荷量：帶電體所帶電荷的多少。簡稱電量。在國際單位制中，電量的單位:庫侖，簡稱：庫（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。是電荷量的一個單位。一個電子和一個質(zhì)子所帶電量均為一個元電荷單位。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：最早是由美國科學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗測定的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)：無論是哪種起電方式,其本質(zhì)都是將正、負(fù)電荷分開,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,它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變.表述二：一個與外界沒有電荷交換的系統(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)電荷的絕對值相等，對外不顯電性．(2)中和：兩個帶有等量異種電荷的帶電體相遇達(dá)到電中性的過程．中和時，系統(tǒng)所帶電荷的代數(shù)和不變，電荷并沒有消失，只是正、負(fù)電荷數(shù)相等，從而對外顯電中性．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)驗發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中遵守的規(guī)律．如：由一個高能光子可以產(chǎn)生一個正電子和一個負(fù)電子，一對正、負(fù)電子可同時湮滅，轉(zhuǎn)化為光子．在這種情況下，帶電粒子總是成對產(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的硬橡膠棒，靠近不帶電驗電器的金屬小球a，然后用手指瞬間接觸一下金屬桿c后拿開橡膠棒，這時驗電器小球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,下端掛一個輕質(zhì)金屬小球a；在a旁有一絕緣金屬球b,開始時a、b都不帶電,如圖所示，現(xiàn)使b帶電，則()將吸引a，吸住后不放開先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開、b之間不發(fā)生相互作用立即把a(bǔ)排斥開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，下列說法正確的是()。A.把C移近導(dǎo)體A時，A、B上的金屬箔片都張開B.把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，然后移走C，A、B上的金屬箔片仍張開C.先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D.先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B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，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。④移開乙球。⑤甲球帶正電。⑥甲球不帶電。下列操作過程和所得結(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，今讓第三個半徑相同的不帶電金屬小球C先后與A、B接觸后移開．(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，左邊是一個原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來靠近導(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，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，A帶負(fù)電，B帶正電，且QA>QBB．只有沿虛線b切開，才有A帶正電，B帶負(fù)電，且QA＝QBC．沿虛線a切開，A帶正電，B帶負(fù)電，且QA<QBD．沿任意一條虛線切開，都