【课件】电荷课件 2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

9.1电荷第九章静电场及其应用阅读教材阅读教材P2-P3:(1).P2-P3:(1).了解电荷、摩擦起电、了解电荷、摩擦起电、正电荷、负电荷、电荷量等概念。正电荷、负电荷、电荷量等概念。(2).(2).了解原子结构、摩擦起电的原因、了解原子结构、摩擦起电的原因、导体、绝缘体导体、绝缘体(一).电荷量Q思考：(1)电荷量的正负表示什么?大小?方向?(2)回顾之前学过的一些物理量的正负的含义?1.定义：电荷的多少叫作电荷量，用Q或q来表示。2.单位：它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。3.种类：(1)被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷命名为正电荷，用“+”表示。(2)被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷命名为负电荷，用“”表示。(3)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。一、电荷(一).电荷量Q注意：(1)电荷的“+”“”代表电荷的种类(电性),不代表大小,电荷量是标量;(2)比较电荷带电的多少,要比较的是其电荷量的绝对值,绝对值大的带电多。1.定义：电荷的多少叫作电荷量，用Q或q来表示。2.单位：它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。3.种类：(1)被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷命名为正电荷，用“+”表示。(2)被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷命名为负电荷，用“”表示。(3)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。一、电荷(二).电荷的来源1、物质的原子结构质子中子核外电子原子核质子（正电）中子（不带电）原子（中性）原子核（正电）核外电子（负电）注意：“中性”与“中和”的理解(1)电中性：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)电中和：两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程一、电荷金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电子叫作自由电子。失去自由电子的原子便成为带正电的离子。注意:(1)绝缘体中几乎不存在能自由移动的电荷。(2)绝缘体可以通过摩擦等方式得失电子，从而带电。2、金属的微观结构模型金属的微观结构模型(二).电荷的来源一、电荷二、起电方式(一).摩擦起电1.原因：3.特点：2.实质：电子从一个物体转移到另一个物体上,得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电。两个互相摩擦的物体一定同时带上异种电荷,且电荷量绝对值相等。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负电,失去电子的物体则带正电。这就是摩擦起电的原因。实验：观察静电感应现象一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的两片金属箔是闭合的。主要实验器材:思考1：闭合说明了什么？1、手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A，金属箔有什么变化？实验步骤:实验：观察静电感应现象思考2：张开说明了什么？2、手持绝缘柱把导体A和B分开，然后移开C，金属箔又有什么变化？实验步骤:实验：观察静电感应现象思考3：不闭合说明了什么？3、再让导体 A 和 B接触，又会看到什么现象？实验步骤:实验：观察静电感应现象思考4：闭合说明了什么？(1)静电感应：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远离带电体，使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。这种现象叫作静电感应。(2)感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。(3)规律：近异远同(4)实质：感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分，电荷总量不变。(二).感应起电二、起电方式近端(靠近带电体端)感应异种电荷，远端(远离带电体端)感应同种电荷。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AB系统集成P3例1二、起电方式(三).接触起电2.原理：电荷的转移1.接触起电:把带电体与中性导体接触,可以使中性导体带电的过程,叫做接触起电二、起电方式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(无法确定电荷量)或均呈电中性(2)若使两个完全相同的金属球所带电荷量大小分别为q1、q2，则有：(3)理解：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，即最后两个球一定带等量的同种电荷接触后再分开+Q+Q接触后再分开+Q-3Q-Q-Q例2完全相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，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绝对值之比为多大？(2)若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量绝对值之比为多大？系统集成P4例22:32:1总结：三种起电方式的比较比较摩擦起电感应起电接触起电现象原因实质总结：三种起电方式的比较比较摩擦起电感应起电接触起电现象 两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷导体带上与带电体同性的电荷原因不同物质原子核对电子的束缚能力不同束缚能力强的得到电子，带负电；束缚能力弱的失去电子，带正电导体中的自由电荷在电荷间相互作用下发生转移，使靠近带电体一端与带电体所带的电荷电性相反；远离带电体一端与带电体所带的电荷电性相同在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上实质电荷在物体之间或物体内部的转移说明无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移理解无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷.三、电荷守恒定律(1)传统表述:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。例如，一个高能光子在一定条件下可以产生一个正电子和一个负电子；一对正、负电子可以同时湮没，转化为光子。不过在这些情况下，带电粒子总是成对产生或湮没的，两个粒子带电数量相等但电性相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变。(2)现代表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。1.电荷守恒定律2.带电粒子的产生和湮没四、元电荷1.元电荷：最小的电荷量叫做元电荷,用e表示,最早由密立根测得带电体的电荷量和质量的比值,叫做荷质比,又称比荷。2.比荷：e=1.610-19C(1)元电荷是最小的电荷量,不是实物粒子,也不是电荷,元电荷无正负之分(2)质子、电子的电荷量的绝对值等于元电荷,但不能说质子、电子是元电荷(3)所有带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍,电荷量是不能连续变化的物理量概念辨别元电荷是最小的电荷量，大小为e1.601019C，不是带电体，没有电性的正负之分，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍电子是带电体，带的电荷量是一个元电荷，电性是负电质子是带电体，带的电荷量是一个元电荷，电性是正电比荷带电粒子的电荷量q与其质量m之比，也叫荷质比美国物理学家密立根(R.A.Millikan)从1909到1917年所做的测量微小油滴上所带电荷的工作，即所谓油滴实验，在全世界久负盛名，堪称实验物理的典范。他精确地测定了电子电荷的值，直接证实了电荷的不连续性，所以说，密立根油滴实验在物理学发展史上具有重要的意义。由于这个实验的原理清晰易懂，设备和方法简单、直观而有效，所得结果富有说服力，因此它又是一个富有启发性的实验，其设计思想是值得学习的。密立根由于测定了电子电荷和借助光电效应测量出普朗克常数等数项成就，荣获1923年诺贝尔物理学奖。(1)带电体接触验电器：(2)带电体靠近验电器：科学思维验电器:验电器的两种应用方式及原理科学思维验电器: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，两箔片因相互排斥而张开物体所带电荷量越多，电荷转移的越多，斥力越大，金属箔片张开的角度也越大，如图甲所示(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，如图乙所示1.1.作用作用:检验检验物体是否物体是否带电带电2 2.原理原理:同种同种电荷相互电荷相互排斥排斥3.结果:张角越大，说明物体所带的电荷越多。2(感应起电)(多选)如图所示，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端感应出负电荷下列关于使导体带电的说法正确的是()ADA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，导体带正电系统集成P6随堂巩固T2针对训练1如图所示，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()A不带电 B带正电C带负电D不能确定C系统集成P3针对训练1思考4：这相当于是什么起电方式？总结：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，如图甲所示(近异远同)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、丙所示课堂小结：电荷一、电荷二、起电方式(一).摩擦起电(二).感应起电(三).接触起电三、电荷守恒定律四、元电荷1在天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，常常会被电一下。这是为什么？脱掉外衣时，出现摩擦起电现象，当伸手去摸金属门把手，使产生的大量静电导走，从而出现放电现象，所以感觉被“电”了一下。教材第5页教材第5页教材第5页4关于电荷，小明有以下认识：A电荷量很小的电荷就是元电荷；B物体所带的电荷量可以是任意的。你认为他的看法正确吗？请简述你的理由。A元电荷是最小的电荷量，不是电荷，故A错误；B物体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍，故B错误。教材第5页针对训练1使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是()B系统集成P5针对训练1针对训练2如图所示，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()A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C系统集成第5页3(元电荷)(多选)下列说法正确的是()A元电荷是电子所带的电荷量B所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的D元电荷的值通常取e1.601019CBCD系统集成第6页5(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2.0105C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与小球A接触后取走，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，最终三球所带电荷量分别为qAC，qBC，qCC51067.51067.5106系统集成第6页6(电荷守恒定律的应用)有两个完全相同的带电金属小球A、B，分别带有电荷量为QA6.4109C、QB3.2109C，让两个绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少个电子？电子由球B转移到球A3.01010个系统集成第6页