PAGE7-電荷【學習目標】1．知道自然界的電荷只有兩種，且電荷間存在著相互作用。2．了解摩擦起電和感應起電兩種使物體帶電的方式，學會從物質微觀結構的角度相識物體帶電的緣由。3．理解電荷守恒定律，會說明生活中的靜電現象。4．知道電荷量、元電荷、比荷的概念，知道電荷量是不能連續改變的物理量。【思維脈絡】課前預習反饋教材梳理·落實新知學問點1電荷1．兩種電荷自然界中只存在兩種電荷，即__正__電荷和__負__電荷。2．電荷量：電荷的__多少__，用Q表示，有時也可用q來表示。在國際單位制中，單位是__庫侖__，簡稱__庫__，符號是C。3．原子的組成①原子是由帶正電的__質子__、不帶電的中子以及帶負電的__電子__組成的。②每個原子中質子的正電荷數量與電子的負電荷數量__一樣多__，整個原子對外界表現為__中性__。4．摩擦起電的緣由：當兩種物質組成的物體相互摩擦時，一些受束縛較弱的__電子__會轉移到另一個物體上，原來電中性的物體由于得到電子而帶__負電__，失去電子的物體則帶__正電__。5．自由電子：金屬中原子的外層電子脫離__原子核__的束縛而在金屬中__自由運動__，這種電子叫作自由電子。6．離子：失去自由電子的__原子__便成為帶正電的離子。學問點2靜電感應1．靜電感應：當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶__異種__電荷，遠離帶電體的一端帶__同種__電荷，這種現象叫作靜電感應。2．感應起電：利用__靜電感應__使金屬導體帶電的過程。學問點3電荷守恒定律表述一：電荷既不會__創生__，也不會__殲滅__，它只能從物體的一部分轉移到__另一部分__，或者從一個物體轉移到__另一個物體__。在轉移的過程中，電荷的總量__保持不變__。表述二：一個與外界沒有電荷交換的系統，電荷的代數和__保持不變__。學問點4元電荷1．定義：最小的__電荷量__，用e表示。2．帶電體的電荷量特征：全部帶電體的電荷量都是e的__整數__倍，是__不能__連續改變的物理量。3．元電荷e的數值：最早是由美國物理學家密立根測得的，e＝1.602176634×10－19C，計算中可取e＝__1.60×10－19__4．電子的比荷電子的電荷量與電子的__質量__之比。eq\f(e,me)＝__1.76×1011__C/kg。預習自測『判一判』(1)兩個正電荷之間的作用力為斥力，兩個負電荷之間的作用力為引力。(×)(2)摩擦起電是創建電荷的過程。(×)(3)玻璃棒和其他物體摩擦后不肯定帶正電。(√)(4)當一個帶電體靠近導體時，產生靜電感應現象，導體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠離帶電體的一端帶同種電荷。(√)(5)電荷守恒定律和能量守恒定律一樣，也是自然界中最基本的守恒定律。(√)(6)元電荷就是最小的電荷。(×)『選一選』(2024·北京人大附中朝陽學校高一下學期段考)在氣候干燥的秋冬季節，人們經常會遇到這些現象：晚上脫衣時，常會聽到噼啪的聲響；早上起來梳頭時，頭發常會“飄”起來。這就是發生在我們日常生活中的靜電現象。有一次，小明的手指靠近金屬門把手時，突然有一種被電擊的感覺。這是因為運動摩擦使身體帶電，當手指靠近門把手時，二者之間形成的放電現象。若放電前，小明的手指帶負電。有關金屬門把手的兩端被感應帶電的狀況，下列圖中標示正確的是(A)解析：人的手指帶負電，則由于靜電感應，門把手中離手指較近的一端感應出正電，離手指較遠的一端感應出負電，則圖A正確。『想一想』在干燥的天氣里，用梳子梳頭發的時候，頭發會不聽指揮，順著梳子飛起來(如圖)，這時假如將梳子浸入水中片刻再梳，頭發就服帖了。試說明這一現象。解析：梳頭發時由于摩擦起電，梳子和頭發上產生異種電荷，又由于異種電荷相互吸引，使得頭發順著梳子飛了起來。梳子浸入水中后再梳，潮濕的梳子能將頭發上的靜電導走，也就不再出現上面的現象。課內互動探究細研深究·破疑解難探究志向化模型與質點┃┃情境導入__■如圖所示，在干燥的環境中，用絲綢摩擦過的玻璃棒，漸漸靠近細碎的錫箔屑，會視察到什么現象？請說明所看到的現象。提示：視察到的現象是錫箔屑被吸引到玻璃棒上后又快速向空中散開。出現這種現象的緣由是：帶電物體能夠吸引輕小物體，錫箔屑與玻璃棒接觸后帶上與玻璃棒相同性質的電荷，同種電荷相互排斥，錫箔屑散開。┃┃要點提煉__■1．物體帶電物體有了吸引輕小物體的性質，我們就說它帶了電，或有了電荷。2．三種起電方式的比較方式內容摩擦起電感應起電接觸起電產生及條件兩不同絕緣體摩擦時導體靠近帶電體時導體與帶電導體接觸時現象兩物體帶上等量異種電荷導體兩端出現等量異種電荷，且電性與原帶電體“近異遠同”導體上帶上與帶電體相同電性的電荷緣由不同物質的原子核對核外電子的束縛力不同而發生電子得失導體中的自由電子受帶正(負)電物體吸引(排斥)而靠近(遠離)自由電荷在帶電體與導體之間發生轉移實質均為電荷在物體之間或物體內部的轉移特殊提示(1)感應起電勝利的關鍵在于先分開兩物體(或先斷開接地線)然后再移去帶電體。(2)摩擦起電中對原子核外電子束縛實力差的物體失去電子而帶正電，對原子核外電子束縛實力強的物體得到電子而帶負電。┃┃典例剖析__■典例1如圖所示，均不帶電的橡膠棒與毛皮摩擦后，橡膠棒帶負電，毛皮帶正電，這是因為(C)A．空氣中的正電荷轉移到了毛皮上B．空氣中的負電荷轉移到了橡膠棒上C．毛皮上的電子轉移到了橡膠棒上D．橡膠棒上的電子轉移到了毛皮上思路引導：解答本題時，可按以下思路分析：eq\x(\a\al(由于摩擦電,子發生轉移))→eq\x(\a\al(得到電子,帶負電荷))→eq\x(\a\al(失去電子,帶正電荷))解析：摩擦起電是因為電子由一個物體轉移到另一個物體上，失去電子的物體因缺少電子而帶正電，得到電子的物體帶負電。毛皮與橡膠棒摩擦，毛皮上的電子轉移到了橡膠棒上，毛皮帶正電，橡膠棒帶負電，故選項C正確。┃┃對點訓練__■1．如圖是伏打起電盤示意圖，其起電原理是(B)A．摩擦起電 B．感應起電C．接觸起電 D．以上三種方式都不是解析：導電平板靠近帶電絕緣板并接地時，發生靜電感應，使導電平板帶上負電荷，故選項B正確。探究電荷守恒定律元電荷┃┃情境導入__■某同學兩手各拿一帶電小球做試驗時不當心兩小球接觸了一下，結果兩小球都沒電了！電荷到哪里去了呢？是否違反了電荷守恒定律？提示：電荷“中和”了，不違反電荷守恒定律。┃┃要點提煉__■1．物體帶電的實質使物體帶電不是創建了電荷，使物體不帶電也不是殲滅了電荷。物體帶電的實質是電荷發生了轉移，也就是物體間電荷的重新安排。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律，任何電現象都不違反電荷守恒定律。物體的起電過程，其本質都是電子發生了轉移，也就是說物體所帶電荷的重新安排。不論哪一種起電過程都沒有創建電荷，也沒有殲滅電荷。3．“中性”與“中和”的理解(1)中性：物體內有電荷存在，但正、負電荷的肯定值相等，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到電中性的過程。4．元電荷(1)元電荷是最小的電荷量，而不是實物粒子，元電荷無正、負之分。(2)雖然質子、電子的電荷量等于元電荷，但不能說質子、電子是元電荷。┃┃典例剖析__■典例2有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量Q1＝6.4×10－9C，Q2＝－3.2×10－9C，讓兩絕緣金屬小球接觸。在接觸后，A、B思路引導：(1)金屬球中發生定向轉移的是自由電子，兩球接觸時，自由電子由B向A轉移。(2)由于兩金屬完全相同，兩球接觸后帶電量相等、電性相同，電荷再安排時符合電荷均分原理。解析：當兩小球接觸時，帶電荷量少的負電荷先被中和，剩余的正電荷再重新安排。由于兩小球相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電荷量相等，QA′＝QB′＝eq\f(Q1＋Q2,2)＝eq\f(6.4×10－9－3.2×10－9,2)C＝1.6×10－9C。在接觸過程中，電子由B球轉移到A球，不僅將自身電荷中和，且接著轉移，使B球帶QB′的正電荷，這樣，共轉移的電子電荷量為ΔQ＝－Q2＋QB′＝(3.2×10－9＋1.6×10－9)C＝4.8×10－9C，轉移的電子數n＝eq\f(ΔQ,e)＝eq\f(4.8×10－9,1.6×10－19)個＝3.0×1010個。答案：均為1.6×10－9C；電子由B球轉移到A球，轉移了3.0×1010個┃┃對點訓練__■2．(多選)小明同學用自制的驗電器進行了一些探究試驗。如圖所示，小明使驗電器帶了負電荷，經過一段時間后，他發覺該驗電器的金屬箔片(用包裝巧克力的錫箔紙制作)幾乎閉合了。關于此問題，他跟學習小組探討后形成了下列觀點，你認為哪些是正確的(CD)A．小球上原有的負電荷漸漸消逝了B．在此現象中，電荷不守恒C．小球上負電荷削減的主要緣由是潮濕的空氣將電子導走了D．該現象是由于電子的轉移引起的，仍舊遵循電荷守恒定律解析：帶負電的驗電器在潮濕的空氣中，經過一段時間后，小球上的負電荷(電子)被潮濕的空氣導走了，但電荷在轉移的過程中仍舊守恒，故C、D正確。核心素養提升以題說法·啟智培優驗電器的兩種應用方式及原理1．帶電體接觸驗電器：當帶電的物體與驗電器上面的金屬球接觸時，有一部分電荷轉移到驗電器上，與金屬球相連的兩個金屬箔片帶上同種電荷，因相互排斥而張開。如圖甲。2．帶電體靠近驗電器：當帶電體靠近驗電器的金屬球時，帶電體會使驗電器的金屬球感應出異種電荷，而金屬箔片上會感應出同種電荷(感應起電)，兩箔片在斥力作用下張開，如圖乙。案例(多選)如圖所示，有一帶正電的驗電器，當一個金屬球A靠近驗電器上的金屬小球B時，驗電器中金屬箔片的張角減小，則(AC)A．金屬球A可能不帶電B．金屬球A肯定帶正電C．金屬球A可能帶負電D．金屬球A肯定帶負電解析：驗電器的金屬箔片之所以張開，是因為它們都帶有正電荷，而同種電