鲁科版 (2019)必修 第三册静电的产生及其微观解释备课课件ppt

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1.知道自然界只存在正、负两种电荷；知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；知道电荷量的概念及其国际单位。2.经历摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。3.理解电荷守恒定律，能据此分析解释静电现象，明确守恒观念对认识物理规律的重要性。
知识点二　产生静电的微观解释
知识点三　验电器的原理及使用
图甲是古老的摩擦起电机，图乙是感应起电机。结合图片，思考：
(1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷？(2)感应起电能发生在绝缘体上吗？原因是什么？提示　(1)两个绝缘体摩擦时，其中一个物体失去电子，另一个物体得到电子，分别带上了正、负电荷。(2)感应起电不会发生在绝缘体上，因为绝缘体中的电子不能自由移动。
1.电荷(1)两种电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷规定为________，用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷规定为________。(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______。在国际单位制中，电荷量的单位是______，简称____，符号为C。
2.三种起电方式的比较
3.验电器(1)作用：检验物体是否带电和估测物体带电多少。(2)现象：金属箔片张开角度越大，物体所带电荷越____。
【思考】 如图所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的。(1)把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么变化？(2)这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片又有什么变化？(3)再让A和B接触，金属箔片又有什么变化？
提示　(1)C移近导体A，两侧金属箔片都张开。(2)金属箔片仍张开，但张角变小。(3)再让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，金属箔片都闭合。
例1 关于摩擦起电，下列说法中正确的是(　　)A.两个物体相互摩擦时一定会发生带电现象B.摩擦起电的两个物体一定带有等量同种电荷C.在摩擦起电现象中负电荷从一个物体转移到另一个物体D.在摩擦起电现象中正、负电荷同时发生转移
解析　两个物体摩擦不一定会发生带电现象，与物质的种类有关，A错误；摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到了另一个物体，并没有创造电荷，也没有电荷消失。所以摩擦起电的两个物体一定带有等量异种电荷，C正确，B、D错误。
角度2　感应起电和接触起电
例2 (2024·福建龙岩一中高二期中)如图所示，一对用绝缘支柱支持的导体A和B，彼此接触，起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的。手持绝缘棒连接一个带正电的小球C，下列说法正确的是(　　)
A.当小球C靠近导体A时，金属箔都不会张开B.当小球C靠近导体A时，导体A下部的金属箔张开，导体B下部的金属箔闭合C.当小球C接触导体A时，导体A下部的金属箔张开，导体B下部的金属箔闭合D.当小球C靠近导体A时，导体A左侧带负电，导体B右侧带正电
解析　当小球C靠近导体A时，由于静电感应，A的左侧会感应出负电荷，B的右侧会感应出正电荷，故金属箔都会张开，A、B错误，D正确；当小球C接触导体A时，由于接触起电，导体A、B会带上正电荷，导体A、B下部的金属箔都会张开，C错误。
训练1 (2024·陕西汉中高二月考)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.带负电C.带正电 D.不能确定
解析　当闭合开关S时由于静电感应的作用，金属导体B右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，所以导体B右端不再带有电荷，左端带负电，再断开S，移走A，则导体B带负电。故B正确。
某同学两手各拿一带电小球做实验时不小心将两小球接触了一下，结果两小球都没电了！电荷到哪里去了呢？是否违背了电荷守恒定律？
提示　电荷“中和”了，不违背电荷守恒定律。
1.电荷守恒定律表述：电荷既不能被创造，也不能被______，只能从物体的一部分转移到__________，或者从一个物体转移到____________。在转移的过程中，电荷的______不变。2.摩擦起电的实质：两个由不同物质组成的物体相互摩擦时，根据电荷守恒定律，从整体上看，一个物体失去电子带____电，另一个物体得到电子带____电。3.感应起电的实质：在带电体所带电荷的作用下，自由电荷从导体的一部分转移到了另一部分。
4.电荷守恒定律适用于任何情况，电荷的减少或者增加都是电荷在两个物体之间或同一物体不同部分之间的转移。
5.完全相同的金属球电荷分配规律(1)带同种电荷，总电荷量平分。电荷量分别为Q1和Q2，接触后各自的电荷量相等。
【思考】 “中性”和“中和”有什么区别？提示　(1)“中性”是指物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态。(2)“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程。
例3 下列关于起电现象的描述，正确的是(　　)A.摩擦起电的本质是创造了新的电荷B.一带正电物体靠近不带电的金属导体时，不带电的导体将带负电荷C.无论通过何种方式使物体带电，本质都是电荷在物体之间或者内部转移，并没有创造新电荷D.两个完全一样的金属球，一球带电荷量＋0.4 C，另一球带电荷量－0.2 C，两球接触后再分开，则每球带电荷量是＋0.3 C
解析　摩擦起电的实质是电子的转移，故A错误； 带正电的物体靠近不带电的金属导体，由于电子被吸引，导体上靠近带正电物体的部分带负电，远离带正电物体的部分带正电，导体整体不带电，故B错误； 无论通过何种方式使物体带电，本质都是电荷在物体之间或者内部转移，并没有创造新电荷，故C正确； 两个完全一样的金属球，一球带电荷量＋0.4 C，另一球带电荷量－0.2 C，两球接触后再分开，电荷先中和再均分，每球带电荷量是＋0.1 C，故D错误。
例4 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大小之比为多少？(2)若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多少？
C与B球接触后移开，B、C所带电荷量为
(2)设A带正电荷，电荷量为q，B带负电荷，电荷量为－q
答案　(1)2∶3　(2)2∶1
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，因相互排斥而张开，如图甲。
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)，两个金属箔片在斥力作用下张开，如图乙。
例5 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的验电器的金属球，结果验电器的金属箔张开，如图乙所示。关于甲、乙两验电器金属箔的带电情况。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
解析　甲图中，验电器本来不带电，由于异种电荷相互吸引，带正电的小球靠近验电器的金属球时，使得金属球带负电荷，从而导致金属箔带上正电荷；乙图中，用带正电的小球接触不带电验电器的金属球，这时验电器无论是金属球还是金属箔都带上了正电荷，因此C正确，A、B、D错误。
方法总结　验电器检验电荷的方法
训练2 使用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(　　)
解析　当金属球带正电时，靠近带电金属球的验电器的金属球带异种电荷(负电荷)，而验电器的金属箔片带同种电荷(正电荷)，故A、C错误；当金属球带负电时，靠近带电金属球的验电器的金属球带异种电荷(正电荷)，而验电器的金属箔片带同种电荷(负电荷)，故B正确，D错误。
1.(摩擦起电)(2024·陕西南郑一中高二月考)如图所示，在用丝绸摩擦玻璃棒起电的过程中(　　)
A.通过摩擦创造了电荷B.丝绸上有些正电荷转移到了玻璃棒上C.玻璃棒上有些正电荷转移到了丝绸上D.玻璃棒上有些电子转移到了丝绸上
解析　电荷既不能被创造也不能被消灭，故A错误；摩擦起电的过程，实质上是电子的转移，被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，因此可知在摩擦过程中，玻璃棒上有些电子转移到了丝绸上，玻璃棒失去了电子，丝绸得到了电子，从而玻璃棒带正电，丝绸带负电，故B、C错误，D正确。
2.(接触起电)当用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的金属球时，金属箔片张开。对上述实验分析正确的是(　　)
A.金属箔片所带的电荷为正电荷B.金属箔片的起电方式是感应起电C.金属箔片张开的原因是同种电荷相互排斥D.金属箔片与金属球带异种电荷
解析　毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用带负电的橡胶棒和不带电的验电器接触的带电方式叫接触起电，且验电器整体即金属球、金属杆、金属箔都带负电，故A、B、D错误；电荷间的相互作用是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，橡胶棒和验电器金属球接触后，两个金属箔片均带负电相互排斥，故金属箔片张开，故C正确。
3.(感应起电)(2024·福建厦门一中高二校考)取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，如图所示。手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A。下列对实验现象的描述正确的是(　　)
A.带电体C移近导体A时，两边的金属箔都闭合B.保持C不动，先把导体A和B分开，然后移开C，张开的金属箔都合拢C.保持A和B接触，C不动，若用手触碰导体A的左端，则导体A下方的金属箔合拢D.保持A和B接触，C不动，若用手触碰导体B的右端，则导体B下方的金属箔合拢
解析　把带正电荷的带电体C移近导体A时，根据静电感应的“近异远同”规律可知，A端带负电，B端带正电，两边的金属箔都张开，故A错误；根据上述，保持C不动，先把导体A和B分开，A、B带等量异种电荷，然后移开C，A、B中的电荷不能中和，仍然带电，张开的金属箔不会合拢，故B错误；保持A和B接触，C不动，无论用手触碰导体A的左端或B的右端，导体B上正电荷都被中和，导体A上的负电荷依然存在，则导体B下方的金属箔合拢，导体A下方的金属箔仍然张开，故C错误，D正确。
4.(电荷守恒定律)原来完全相同的甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电1.6×10－15 C，丙物体带电8×10－16 C，则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是(　　)A.乙物体一定带有负电荷1.6×10－16 C B.乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 CC.丙物体一定带有正电荷8×10－16 C D.丙物体一定带有负电荷8×10－16 C
解析　甲、乙两物体相互摩擦后，甲物体带正电1.6×10－15 C，则乙物体带负电1.6×10－15 C，乙物体再与丙物体接触，电荷均分，则丙物体与乙物体一定都带有8×10－16 C的负电荷，故D正确。
解析　梳过头发的塑料梳子因与头发摩擦而带电，能吸引轻小纸屑，是静电现象；带电小球移至不带电金属球附近，使不带电金属球近端感应出与带电小球异种的电荷，从而相互吸引，是静电现象；通电线圈就是一个电磁铁，可以吸引小铁球，这是电流的磁现象，不属于静电现象；从干燥的地毯上走过，人与地毯摩擦产生静电，手与金属把手产生放电现象，从而有电击的感觉，属于静电现象。故C项正确。
2.18世纪电学家们观察到一个现象是所谓的“吸引—接触—排斥”现象，即将带电棒A移近一悬挂在绝缘线上的轻质导电小球B，可见小球被棒吸引，两者接触后，小球立即被排开，则(　　)A.接触前，A、B一定带同种电荷B.接触前，A、B一定带异种电荷C.接触后，A、B一定带同种电荷D.接触后，A、B一定带异种电荷
解析　由于带电体具有吸引轻小物体的性质，因此，接触之前，轻质导电小球B可能与A带异种电荷，也可能不带电，故A、B错误；而接触后，二者相互排斥，则二者肯定是带有同种电荷的，故C正确，D错误。
3.(多选)(2024·江西赣州高二月考)绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜。在a的附近有一绝缘金属球b固定在杆上。开始时，a、b都不带电，如图所示，现使a、b分别带正、负电，则下列情况可能发生的是(　　)
A.b将吸引a，吸引后不放开B.b先吸引a，接触后又把a排斥开C.a、b之间不发生相互作用D.b先吸引a，接触后a、b自由分开
解析　因a、b分别带正、负电，而异种电荷相互吸引，金属球b固定在杆上，轻质小球a悬挂在绝缘细线上，因此轻质小球a将因为金属球b的吸引而靠拢并与之接触，当轻质小球a与金属球b接触后，正负电荷会先进行中和，若正负电荷量大小不相同，则中和后剩余其中一种电荷进行重新分配，最终结果是两球带上同种电荷，而同种电荷相互排斥，两球会因为相互排斥而最终分开，故A、C错误，B正确；若两球所带正负电荷量相同，则接触后正负电荷中和，两球将都不再带电，因此接触后a、b将会自由分开，故D正确。
4.如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金属箔片。当枕形导体的A端靠近一带正电小球C时，下列现象不可能出现的是(　　)
A.A端金属箔片张开，B端金属箔片闭合B.用手触摸枕形导体后，A端金属箔片仍张开，B端金属箔片闭合C.用手触摸枕形导体后，再将手和C都移走，两对金属箔片均张开D.开始两对金属箔片都张开且带异种电荷；用手触摸枕形导体后，再将手和C都移走，此时两对金属箔片都张开且带同种电荷
解析　根据静电感应现象可知，带正电的小球C放在枕形导体A端附近，在A端感应出了负电荷，在B端感应出了正电荷。A端金属箔片因同带负电荷相斥而张开，B端金属箔片因同带正电荷相斥而张开，A不可能；用手触摸枕形导体后，A端是最近端，而B端不再是最远端，人是导体，人的脚部连接的地球是最远端，这样A端带负电荷，B端不再有电荷，A端金属箔片仍张开，B端金属箔片闭合，B可能；用手触摸枕形导体后，只有A端带负电荷，再将手和C移走，A端所带负电荷便分布在枕形导体上，A、B端均带有负电荷，两对金属箔片均张开，C、D可能。
题组二　电荷守恒定律5.一带负电的绝缘金属小球被放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了，这说明(　　)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.该现象不遵循电荷守恒定律
解析　根据电荷守恒定律知，电荷既不会消灭，也不会创生，只会发生转移，故A错误；金属小球上的负电荷减少是由于潮湿的空气将电子导走了，是电子的转移，仍然遵循电荷守恒定律，故B、D错误，C正确。
解析　由题意可知两金属小球接触后，总电荷量等量平分，两金属小球的电荷量相等，所以最后b球的带电荷量为Q，故A项正确。
7.为了研究起电方式；某实验小组的同学取了三个不带电的物体A、B、C，然后进行了如下顺序的操作：①使A、B相互摩擦；②使B、C相互接触；③测出A物体的带电荷量为＋3.2×10－17C，最终C物体的带电荷量为8.0×10－18C(电性未知)。则下列说法正确的是(　　)A.操作①时，从B物体向A物体转移了3.2×10－17C的正电荷B.操作②时，从B物体向C物体转移了8.0×10－18C的正电荷C.最终C物体带8.0×10－18C的负电荷D.最终B物体带2.4×10－17C的正电荷
解析　操作①时，从A物体向B物体转移了3.2×10－17C的负电荷，A物体失去电子带正电，A错误；操作②前，B物体带负电，C不带电，当B、C相互接触最终C物体的带电荷量为8.0×10－18C，可知从B物体向C物体转移了8.0×10－18C的负电荷，B错误；根据电荷守恒定律，最终C物体带8.0×10－18C的负电荷，B物体带2.4×10－17C的负电荷，C正确，D错误。
题组三　验电器的原理及使用8.(2024·山东青岛高一期末)如图所示，用橡胶球A摩擦头发，然后将A靠近验电器上的金属小球B，下列说法正确的是(　　)
A.验电器的金属箔片不会张开，因为球A没有和B接触B.验电器的金属箔片张开，因为金属箔片带上了正电C.验电器的金属箔片张开，因为金属箔片带上了负电D.验电器的金属箔片张开，因为金属球B和金属箔片都带上了正电
解析　用橡胶球A摩擦头发，橡胶球A带负电，将A靠近验电器上的金属小球B，发生静电感应现象，金属小球B带正电，金属箔片带上了负电，验电器的金属箔片张开，故C正确。
9.验电器可以用来检验物体是否带电和所带电性。现将一带电物体靠近原来已带电的验电器的金属球，下列判断正确的是(　　)
A.验电器带正电时，若金属箔张角变小，可知物体带正电B.验电器带正电时，若金属箔张角变大，可知物体带负电C.验电器带负电时，若金属箔张角变大，可知物体带负电D.验电器带负电时，若金属箔张角变大，可知物体带正电
解析　验电器带正电时，验电器上的金属箔张开一定角度，如果用另一个带电体靠近验电器的金属球，金属箔张角变大，说明带电体带正电，吸引电子向金属球转移；如果金属箔张角变小，说明带电体带负电，排斥电子，电子向金属箔转移，选项A、B错误；验电器带负电时，验电器上的金属箔张开一定角度，如果用另一个带电体靠近验电器的金属球，金属箔张角变大，说明带电体带负电，排斥电子向金属箔转移；如果金属箔张角变小，说明带电体带正电，吸引电子向金属球转移，选项C正确，D错误。
10.(2024·北京西城高二期末)如图所示，将带正电的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为QA、QB；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为QA′和QB′。下列说法正确的是(　　)
A.QA＝QB，A部分带正电B.QA＝QB，A部分带负电C.QA′