鲁科版 (2019)必修 第三册静电的产生及其微观解释学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第三册静电的产生及其微观解释学案，共12页。
知识点一 静电的产生
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？




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？



角度1 摩擦起电
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
听课笔记

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
听课笔记

感应起电的操作步骤

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
知识点二 产生静电的微观解释
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？



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。
Q1′＝Q2′＝eq \f(Q1＋Q2,2)。
(2)带异种电荷，先中和再平分。电荷量分别为Q1和－Q2，接触后各自的电荷量相等。
Q1′＝Q2′＝eq \f(Q1－Q2,2)。
【思考】 “中性”和“中和”有什么区别？


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
听课笔记


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？






知识点三 验电器的原理及使用
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
听课笔记


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( )
随堂对点自测
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
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
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
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 C
C.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
第1节 静电的产生及其微观解释
知识点一
导学
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。
知识梳理
1.(1)正电荷 负电荷 (2)排斥 吸引 (3)多少 库仑 库
3.(2)多
[思考]
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 C [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。]
例2 D [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 B [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。]
知识点二
导学
提示 电荷“中和”了，不违背电荷守恒定律。
知识梳理
1.消灭 另一部分 另一个物体 总量 2.正 负
[思考]
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 C [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 (1)2∶3 (2)2∶1
解析 (1)若A、B带同种正电荷，设带电荷量均为q，则A、C接触后移开，A、C带电荷量为qA＝qC＝eq \f(1,2)q
C与B球接触后移开，B、C所带电荷量为qB＝qC′＝eq \f(q＋\f(1,2)q,2)＝eq \f(3,4)q
故A、B带电荷量大小之比为eq \f(qA,qB)＝eq \f(\f(1,2)q,\f(3,4)q)＝eq \f(2,3)。
(2)设A带正电荷，电荷量为q，B带负电荷，电荷量为－q
则C与A接触后，A、C带电荷量为qA＝qC＝eq \f(1,2)q
C与B接触后，B、C带电荷量为qB＝qC″＝eq \f(\f(1,2)q－q,2)＝－eq \f(1,4)q
故A、B带电荷量大小之比为eq \f(qA,qB)＝eq \f(\f(1,2)q,\f(1,4)q)＝eq \f(2,1)。
知识点三
例5 C [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。]
训练2 B [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。]
随堂对点自测
1.D [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.C [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.D [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.D [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。]
摩擦起电
接触起电
感应起电
产生
条件
两种不同物质构成的绝缘体摩擦
带电体与导体接触
带电体靠近导体
现象
两物体带上等量异种电荷
导体带上与带电体相同电性的电荷
导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”
起电
原因
不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子的得失
同种电荷之间相互排斥
导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)带电体
起电
实质
电荷在物体之间或物体内部发生转移
①使带电体C(如带正电)靠近接触的两导体A、B
②保持C不动，用绝缘工具分开A、B
③移走C，则A带负电，B带正电
验电器
绝缘棒
接触(或靠近)
现象说明
金属箔因带同种电荷相互排斥而张开。张开角度越大，则说明A带电荷量越多
A上的正电荷先与B上的负电荷(设A的电荷量大于B)中和，然后再分一部分正电荷使金属箔张开，张开的角度有可能比原来的角度大，也有可能小于或等于原来的角度
由于异种电荷相互吸引，静电感应使金属箔上的负电荷“上移”，使金属箔张角减小。若B带较少负电荷，还会看到金属箔先合拢再张开的现象