高中物理人教版 (2019)必修 第三册电荷集体备课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册电荷集体备课ppt课件，共35页。PPT课件主要包含了学习目录，探究新知-电荷，第一部分，第二部分，探究新知-验电器，第三部分，第四部分，探究新知-静电感应，探究新知-元电荷，第五部分等内容，欢迎下载使用。
探究新知-电荷守恒定律
1.学生能了解电荷相关发现历程，掌握正、负电荷等概念，明确电荷量单位及表示。2.会解释摩擦起电、静电感应等带电方式的原理，能运用电荷守恒定律分析问题。3.能识别元电荷，知道其数值及测量者，会计算电子比荷等相关量。4.通过实验观察等，培养科学探究及对物理规律的认知素养。
为什么摩擦后的物体会产生这种神奇的吸引力？这种看不见的力量究竟来自哪里？
冬天脱下毛衣时，常常会听到细微的"噼啪"声，有时还能在黑暗中看到微弱的闪光；梳头发时，塑料梳子会吸引碎纸屑。这些现象都源于一个古老而神奇的发现——2500年前，古希腊人发现摩擦琥珀能吸引轻小物体，这是人类最早接触到的电现象。
在日常生活中，我们常常会看到一些有趣的现象。例如，当我们用塑料梳子梳理干燥的头发时，头发会随着梳子飘起来；冬天脱毛衣时，有时会听到“噼啪”的声音，甚至看到火花。这些现象都与电荷有关，它们是如何产生的呢？
思考： 什么是电荷？自然界中存在几种电荷？讨论： 电荷是物质的一种基本属性，用来描述物体带电的性质。美国科学家富兰克林通过实验发现，自然界中只有两种电荷：正电荷和负电荷。正电荷和负电荷之间相互吸引，而同种电荷之间相互排斥。这种规律是否适用于所有带电物体呢？
思考： 为什么梳头时头发会飘起来？讨论： 这种现象与摩擦起电有关。当梳子与头发摩擦时，一些电子从头发转移到梳子上，使梳子带负电，而头发失去电子后带正电。由于同种电荷相互排斥，头发之间产生排斥力，因此头发会飘起来。那么，电荷是如何定义的呢？
思考： 为什么金属容易导电，而塑料不容易导电？讨论： 这与物质的微观结构有关。金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚，成为自由电子。自由电子可以在金属内部自由移动，因此金属是良好的导体。而塑料等绝缘体中几乎没有能自由移动的电荷，因此不容易导电。这种差异是否可以通过实验验证呢？
思考： 摩擦起电的本质是什么？讨论： 摩擦起电的本质是电子的转移。当两个物体接触并摩擦时，一些束缚较弱的电子会从一个物体转移到另一个物体上。得到电子的物体会带负电，失去电子的物体会带正电。那么，不同物质的微观结构对摩擦起电有何影响？
1. 电荷： 物体带电的性质称为电荷，用Q或q表示，单位为库仑(C)。2. 电荷的种类： 自然界中只有两种电荷：正电荷和负电荷。3. 电荷的相互作用： 异种电荷相互吸引，同种电荷相互排斥。4. 摩擦起电： 摩擦起电的本质是电子的转移，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。5. 导体与绝缘体： 导体中存在大量可以自由移动的电荷，而绝缘体中几乎没有自由移动的电荷。
摩擦起电是使物体带电的一种常见方式，那么是否存在其他方法可以使物体带电？通过观察静电感应现象，我们可以探究导体在带电体靠近时的电荷分布变化规律。
探究静电感应现象及其对导体电荷分布的影响。
当带电体靠近导体时，导体中的自由电荷在电场力作用下重新分布，靠近带电体的一端感应出异种电荷，远离带电体的一端感应出同种电荷。通过观察金属箔的张角变化，分析静电感应对导体电荷分布的影响。
绝缘柱支持的导体A和B（彼此接触）、带正电荷的带电体C（如摩擦过的玻璃棒）、金属箔（用于检测电荷分布）、绝缘棒（用于操作带电体）。
本次实验利用如图9.1-3所示的装置进行。图9.1-3 静电感应1. 将导体A和B彼此接触并固定在绝缘柱上，观察金属箔的初始状态（闭合）。2. 用绝缘棒将带正电荷的带电体C缓慢移近导体A，观察金属箔的张角变化并记录现象。3. 保持带电体C靠近导体A，手持绝缘柱将导体A和B分开，观察金属箔的张角变化并记录现象。4. 移开带电体C，再次观察金属箔的张角变化并记录现象。5. 让导体A和B重新接触，观察金属箔的张角变化并记录现象。
1. 带电体C靠近导体A时，金属箔张开，说明导体A和B因静电感应而带电。2. 分开导体A和B后移开C，金属箔仍保持张开，说明导体A和B通过感应起电分别带异种和同种电荷。3. 重新接触导体A和B后，金属箔闭合，说明电荷中和，导体恢复电中性。4. 实验结论：静电感应使导体中的自由电荷重新分布，靠近带电体的一端感应出异种电荷，远离带电体的一端感应出同种电荷。
1. 环境湿度较高可能导致电荷泄漏，影响金属箔的张角变化。2. 带电体C的电荷量不足或分布不均，可能导致感应现象不明显。3. 金属箔灵敏度不足或机械阻力过大，可能影响观察结果。
1. 确保导体A和B初始接触良好，金属箔闭合。2. 操作带电体C时避免触碰导体A或B，防止电荷转移。3. 移开带电体C时动作缓慢，避免电荷分布突变。
在日常生活中，我们经常接触到静电现象。例如，冬天脱毛衣时会听到“噼啪”声，甚至看到火花；梳头时头发会随梳子飘起。这些现象都与电荷有关。为了研究物体是否带电以及带电的性质，我们可以利用一种简单的装置——验电器。通过观察验电器中金属箔片的张开情况，可以判断物体是否带电以及带电的相对数量。
思考： 如果用一个带正电的物体接触验电器的导体棒，金属箔片会如何变化？讨论： 当带正电的物体接触导体棒时，正电荷会传递到金属箔片上。由于金属箔片带上相同的正电荷，它们之间产生排斥力，导致箔片张开。此时，验电器显示物体带正电。
思考： 验电器的工作原理是什么？为什么金属箔片会张开？讨论： 验电器的核心部件是两片金属箔。当带电体靠近导体棒的上端时，电荷通过导体棒传递到金属箔片上。由于同种电荷相互排斥，两片金属箔带上相同的电荷后彼此排斥，从而张开。张开的角度越大，说明带电体所带电荷的相对数量越多。
思考3：思考： 如果用一个带负电的物体靠近验电器的导体棒（但不接触），金属箔片会如何变化？讨论： 当带负电的物体靠近导体棒时，导体棒中的正电荷会被吸引到靠近带电体的一端，而负电荷则被排斥到远离带电体的一端。这种电荷的重新分布会导致金属箔片带上相同的电荷，从而张开。但需要注意的是，此时金属箔片并未真正获得负电荷，而是由于静电感应产生的效应。思考4：思考： 如果将两个验电器分别带上正电和负电，然后用一根导线将它们连接起来，会发生什么现象？讨论： 当用导线连接两个验电器时，正电荷和负电荷会通过导线中和。如果两个验电器所带电荷的绝对值相等，则中和后两者均不再带电，金属箔片会闭合。如果电荷的绝对值不相等，则剩余的电荷会使金属箔片保持一定的张角。
1. 验电器： 一种用于检测物体是否带电及其电荷相对数量的装置。2. 工作原理： 带电体使验电器的金属箔片带上相同电荷，由于同种电荷相互排斥，金属箔片张开。3. 静电感应： 当带电体靠近导体时，导体内部的电荷重新分布，靠近带电体的一端出现异种电荷，远离的一端出现同种电荷。4. 电荷中和： 正电荷和负电荷相遇时会相互抵消，使物体不再带电。
在日常生活中，我们经常看到一些有趣的静电现象。例如，当我们用塑料梳子梳头时，头发会随着梳子飘起来；冬天脱毛衣时，常常听到“噼啪”的声音，甚至能看到火花。这些现象都与电荷的转移和分布有关。通过观察这些现象，我们可以更深入地理解电荷守恒定律及其意义。
思考： 如果电荷可以转移，那么电荷总量是否会发生变化？讨论： 根据电荷守恒定律，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。因此，在梳头的过程中，虽然电荷发生了转移，但系统的电荷总量保持不变。这表明电荷守恒定律是自然界的基本规律之一。
思考： 为什么梳头时头发会飘起来？讨论： 在梳头的过程中，梳子与头发之间的摩擦导致了电荷的转移。根据教材内容，这种摩擦起电并没有创造新的电荷，而是使电荷从头发转移到梳子上，或者反之。由于电荷的重新分布，头发带上了同种电荷，而同种电荷相互排斥，因此头发会飘起来。这说明电荷的分布变化是静电现象的重要原因。
思考： 如果一个系统与外界没有电荷交换，那么该系统的电荷总量会发生变化吗？讨论： 根据电荷守恒定律的普遍表述，一个与外界没有电荷交换的系统，其电荷的代数和保持不变。这意味着即使系统内部发生电荷转移或重新分布，只要没有外界电荷的输入或输出，系统的总电荷量将始终保持恒定。
思考： 在正负电子湮没的过程中，电荷守恒定律是否仍然适用？讨论： 正负电子湮没时，两个粒子带电数量相等但电性相反，它们相互作用后转化为不带电的光子。尽管粒子本身消失了，但由于正负电荷的数量相等且电性相反，电荷的代数和仍然为零。因此，电荷守恒定律在这种情况下依然成立。
1. 电荷守恒定律： 电荷既不会创生，也不会消灭，它只能以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。2. 电荷守恒定律的普遍表述： 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。3. 静电感应： 导体中的自由电荷只是从导体的一部分转移到另一部分，电荷的总量保持不变。4. 实验事实： 带电粒子可以成对产生或湮没，但其电荷的代数和仍然不变。
在日常生活中，我们常常会遇到一些带电现象。比如，当我们用塑料梳子梳头时，头发会被梳子吸引；或者当我们脱下毛衣时，会听到“噼啪”的声音，甚至看到火花。这些现象都与电荷有关。那么，电荷的最小单位是什么？为什么电荷不能连续变化？让我们一起探究这些问题。
思考： 为什么塑料梳子能吸引头发？讨论： 当塑料梳子与头发摩擦时，梳子和头发之间发生了电荷转移。梳子带上了电荷，而头发由于带上了异种电荷，因此被梳子吸引。这种现象说明电荷的存在以及电荷之间的相互作用。那么，电荷的最小单位是什么呢？
自然界存在两种电荷：正电荷和负电荷，由富兰克林命名。电荷量用Q或q表示，单位为库仑(C)，正电荷为正值，负电荷为负值。摩擦起电是由于电子转移导致物体带电，原子原本电中性。静电感应是带电体使导体两端出现异种电荷的现象，称为感应起电。电荷守恒定律：电荷不会创生或消灭，只能转移，总量保持不变。元电荷e为最小电荷量，值为1.60×10^-19 C，所有电荷量为e的整数倍。电子比荷为电子电荷量与质量之比，值为1.76×10^11 C/kg。