教科版物理选修3-1第一章 第1节 电荷 电荷守恒定律 教案设计

第一章静电场

第一节电荷电荷守恒定律

【自主学习】

1．自然界中只存在两种电荷：______电荷和________电荷．电荷间的作用规律是：同种电荷相互______，异种电荷相互________．

2．用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒带____________电荷，毛皮带__________电荷．用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带______电荷，丝绸带______电荷．

3．原子核的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外界表现为________．金属中距离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做________________．失去这种电子的原子便成为带____电的离子．离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中．所以金属导电时只有________在移动．

4．把带电体移近不带电的导体，可以使导体靠近带电体的一端带________，远离的一端带________这种现象叫静电感应．利用静电感应使物体带电叫________起电．常见的起电方式还有________和________等．

5．电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体______到另一物体，或者从物体的一部分____________到另一部分．

6．物体所带电荷的多少叫________________．在国际单位制中，它的单位是________，用________表示．

7．最小的电荷量叫________，用e表示，e＝________.所有带电体的电荷量都等于e的____________．电子的电荷量与电子的质量之比叫做电子的________．

参考答案：1.正电荷、负电荷、排斥、吸引；2.负电荷、正电荷，正电荷、负电荷；

3.电中性、自由电子、正电、电子；

4.异种电荷、同种电荷、感应起电、摩擦起电、接触起电；

5.转移、转移；

6.电量、库伦、c；

7.基元电荷1.6×10-19c、比荷。

教学目标

1．知道电荷守恒定律．知道电量的单位元电荷与库仑之间关系．

2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。

3.通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质

教学重点：电荷守恒定律元电荷

难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。

设计思想：

1、两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中都已经讲过，本节重点是讲述静电感应现象．要做好演示实验，使学生清楚地知道什么是静电感应现象．在此基础上，使学生知道，感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分．本节只说明静电感应现象。

2．在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律．

3．要求学生知道元电荷的概念，而密立根实验作为专题，有条件的学校可以组织学生选学．

教学资源：验电器 毛皮 丝绸 橡胶棒 玻璃棒 铁架台 用丝线连着的轻质铝箔小球等 多媒体

教学设计：

新课引入：

视频：自然界的静电现象

本章将学习静电学．将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。

学习活动一 认识电荷 知道电荷间存在相互作用

问题一：摩擦起电：

【演示1】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．

问题二：电荷间存在相互作用

【演示2】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

问题三：一些静电现象

问题：在我们的日常生活中有哪些静电现象呢？你能列举出哪些？

【学生实验1】：能“粘”在墙上的塑料袋

【学生实验2】：制作一度美丽的塑料花

【小结】（ppt 展示）自然界中的两种电荷

正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．

电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

学习活动二：电量的单位以及带电的原因

问题一：电量以及电量的单位

阅读课本：（ppt 展示）

电荷量：电荷的多少．符号：Q 或q 单位：库仑 符号：C

元电荷:电子所带的电荷量，用e 表示.

注意：所有带电体的电荷量或者等于e ，或者等于e 的整数倍。就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。

电荷量e 的值：e =1.60×10-19C

比荷：电子的电荷量e 和电子的质量m e 的比值,为111076.1?=e

m e C/㎏

问题二：你知道物质的微观结构吗？

学生回答：

原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。

问题三：从物质的微观结构，你能分析摩擦起电的原因吗？

学生分析：

摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同．

实质：电子的转移．

结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷．

学习活动三、电荷守恒定律．

问题：电荷在转移过程中有什么特点呢？

学生讨论分析：

【ppt 展示】电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，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．

另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。

【问题讨论】教科版p5.3

【例1】 如图所示，a ，b ，c ，d 为四个带电小球，两球之间的作用分别为a 吸d ，b 斥c ，c 斥a ，d 吸b ，则（ ）

A ．仅有两个小球带同种电荷

B ．仅有三个小球带同种电荷

C ．c ，d 小球带同种电荷

D ．c ，d 小球带异种电荷

分析 由d 吸a ，d 吸b 可知a 与b 带同种电荷，且与d 带异种电

荷；由c 斥a ，c 斥b 可知c 与a ，b 带同种电荷，c 与d 带异种电荷，

A 错，

B 对，

C 错，

D 对。

答案 BD

点拨 应根据同种电荷间相互排斥、异种电荷间相互吸引，从题给条件判断出各电荷电性关系。

电荷守恒定律的应用、元电荷

【例2】有两个完全相同的带电绝缘金属小球 A 、B ，分别带有电量Q A = -6.4×10-9C ，Q B =-3.2×10-9C ，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？

解析 当两小球接触时，带电量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配。由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电量

9106.12-?=+='='B A B A Q Q Q Q C 在接触过程中，电子由B 球转移到A 球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B

球带 B

Q '的正电，这样，共转移的电子电量为

999108.4106.1102.3---?=?+?='+-=?B

B Q Q Q

C 转移的电子数10100.3?=?=e

Q N 【例3】如图所示，不带电的枕形导体的A 、B 两端各贴有一对金箔。当枕形导体的A 端靠近一带电导体C 时（ ）

A ．A 端金箔张开，

B 端金箔闭合

B ．用手触摸枕形导体后，A 端金箔仍张开，B 端金箔闭合

C ．用手触摸枕形导体后，将手和C 都移走，两对金箔均张开

D ．选项A 中两对金箔分别带异种电荷，选项C 中两对金箔带同

种电荷

分析 根据静电感应现象，带正电的导体C 放在枕形导体附近，在A 端出现了负电，在B 端出现了正电，这样的带电并不是导体中有新的电荷，只是电荷的重新分布。金箔上带电相斥而张开。选项A 错误。

用手摸枕形导体后，B 端不是最远端了，人是导体，人的脚部甚至地球是最远端，这样B 端不再有电荷，金箔闭合。选项B 正确。

用手触摸导体时，只有A 端带负电，将手和C 移走后，不再有静电感应，A 端所带负电便分布在枕形导体上，A 、B 端均带有负电，两对金箔均张开。选项C 正确。

以上分析看出，选项D 也正确。

答案：BCD

学习活动三：静电感应：用静电感应的方法也可以使物体带电．

问题一：用其他方式能使物体带电吗？

图片展示：

学生讨论：用静电感应的方法也可以使物体带电．

【演示3】：把带正电荷的球C 移近彼此接触的异体A ，B(参见课本图1.1－6)．可以看到A ，B 上的金属箔都张开了，表示A ，B 都带上了电荷．如果先把C 移走，A 和B 上的金属箔就会闭合．如果先把A 和B 分开，然后移开C ，可以看到A 和B 仍带有电荷；如果再让A 和B 接触，他们就不再带电．这说明A 和B 分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和．

【ppt 展示】

静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．

问题二：你能从微观结构的角度分析静电感应的原因吗？

带领学生分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因：把带电的球C 移近金属导体A 和B 时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A 和B 带上了等量的异种电荷．感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分。

【讨论交流】教科版p5 图1-1-7

【问题讨论】教科版p5.2

☆创新应用

【例4】为了测定水分子是极性分子还是非极性分子，可做如下实验：

（1）在酸式滴定管中注入适当蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，把用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明（ ）

A ．水分子是非极性分子

B ．水分子是极性分子

C ．水分子是极性分子且带正电

D ．水分子是极性分子且带负电

（2）如果将用毛皮摩擦过的塑料棒接近水流，则 （ ）

A ．水流将向远离塑料棒的方向偏转

B ．水流将向靠近塑料棒的方向偏转

C ．水流先靠近再远离塑料棒

D ．水流不偏转

分析：随着3＋X 高考模式的推广，物理与其他学科知识间的交叉渗透越来越显得重要，本节的摩擦起电和感应起电都有可能和化学或生物知识综合在一起命题。

解：由于丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，而水分子又是极性分子，故当玻璃棒靠近水流时，先使水分子显负电的一端靠近玻璃棒（同性相斥，异性相吸），带正电的一端远离玻璃棒。而水分子两极的电荷量相等，这就使带正电的玻璃棒对水分子显负电的一端的引力大于对水分子显正电的一端的斥力，因此水分子所受的合力指向玻璃棒，故水流向靠近玻璃棒方向偏转。

由于用毛皮摩擦过的塑料棒带负电，同理水流仍向靠近塑料棒的方向偏转。

答案：（1）B （2）B

【小结】电荷及其守恒定律

1、 电荷

（1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释

（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同．

实质：电子的转移． 结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷．

（3）金属导体模型也是一个物理模型P 3

（4）、静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．

2、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，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．

另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。

3．元电荷

电荷的多少叫做电荷量．符号：Q 或q 单位：库仑 符号：C

元电荷:电子所带的电荷量，用e 表示.。电荷量e 的值：e =1.60×10-19C

比荷：电子的电荷量e 和电子的质量m e 的比值,为111076.1?=e

m e C/㎏

【课堂反馈】

1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是：[ ]

A．元电荷就是电子

B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量

C．元电荷就是质子

D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍

2．5个元电荷的电量是________，16 C电量等于________元电荷．

3．关于点电荷的说法，正确的是：[ ]

A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷

B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷

C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷

D．一切带电体都可以看成点电荷

4．静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载《春秋纬考异邮》中有玳瑁吸衣若只说，但下列不属于静电现象的是

A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑

B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引

C．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流

D．从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉

参考答案：

1.BD

2.8.0×10-19C 1.0×1020

3.CD

4.C

课后测评

1．用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验结果如图所示，由此对摩擦起电说法正确的是()

A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子

B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量不同的电荷

C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等

D．同一物体与不同种类物体摩擦，该物体的带电荷种类可能不同

2．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()

3．如果天气干燥，晚上脱毛衣时，会听到“噼啪”的响声，还会看到电火花，这种现象产生的原因是()

A．人身体上产生电流B．接触带电造成的

C．摩擦起电造成的D．感应起电造成的

4．下列说法正确的是()

A．元电荷实质就是电子(或质子)本身

B．元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量

C．摩擦起电是通过摩擦创造出了等量的异种电荷的过程

D．不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移

5．如图所示，导体A带正电，当带负电的导体B靠近A时，A

带的()

A．正电荷增加B．负电荷增加

C．正、负电荷均增加D．电荷数不变

6．如图所示，挂在绝缘细线下的小轻质通草球，由于电荷的相互作用而靠近或远离，所以()

A．甲图中两球一定带异种电荷

B．乙图中两球一定带同种电荷

C．甲图中两球至少有一个带电

D．乙图中两球只有一个带电

7．如图所示，在＋Q形成的电场中有两个相互接触的金属导体A

和 B.均放在绝缘支座上．若先将＋Q移走，再把A、B分开，则

A______电，B______电；若先将A，B分开，再移走＋Q，则A______

电，B______电．

8．现代理论认为，反质子的质量与质子相同，约为电子质量的1836倍．若m e＝0.91×10－30kg，e＝1.6×10－19C，求反质子的比荷．

9．如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，则()

A．仅有两个小球带同种电荷

B．仅有三个小球带同种电荷

C．c、d小球带同种电荷

D．c、d小球带异种电荷

10．把一个带电棒接近一个带正电的验电器，金箔先闭合而后

又张开，说明棒上带的是()

A．负电荷

B．可以是正电荷，也可以是负电荷

C．正电荷

D．带电棒上先带正电荷，后带负电荷

11．如图把一个不带电的与外界绝缘的导体两端分别设计上两

个电键，当带正电小球靠近时，由于静电感应，在a、b端分别

出现负、正电荷则以下说法正确的是()

A．闭合K1，有电子从导体流向大地

B．闭合K2，有电子从导体流向大地

C．闭合K2，有电子从大地流向导体

D．闭合K1，没有电子通过

12．如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一

对金箔．当枕形导体的A端靠近一带电导体C时()

A．A端金箔张开，B端金箔闭合

B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔

闭合

C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开

D．选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷

13．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的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示，现使

a、b分别带正、负电，则()

A．b将吸引a，吸引后不放开

B．b先吸引a接触后又分开

C．a、b之间不发生相互作用

D．b立即把a排斥开

14．如图所示，用带正电的绝缘棒A去靠近原来不带电的验电器B，

B的金属箔张开，这时金属箔带______电；若在带电棒A移开前，

用手摸一下验电器的小球后离开，然后移开A，这时B的金属箔也

能张开，它带______电．

15．半径相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后移开．①若A、B两球带同种电荷，接触后的电荷量之比为________．②若A、B两球带异种电荷，接触后两球的带电荷量之比为：______.

16．有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量Q A＝6.4×10－9C，Q B＝－3.2×10－9C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？

参考答案

1．CD 2．B 3．C 4．BD 5．D 6．BC

7．不带；不带；带负；带正

8．9.58×107C/kg 9．BD 10．A 11．C 12．BCD 13．B

14．正；负

15．①2 3；②2 1

解析：设A 、B 带电量为Q ，①若A 、B 带同种电荷，第三个小球分别与其接触后，A 、B

球分别带电量QA ＝12Q ，QB ＝34

Q ，则QA QB ＝2 3 ②若A 、B 两球带异种电荷，第三个小球分别与其接触后，A 、B 分别带电量是：QA ＝12

Q QB ＝14Q 则QA QB ＝2 116． 答案：电子由B 转移到A ，转移了3.0×1010个

解析：当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配．即接触后两小球带电荷量．

Q′A ＝Q′B ＝(Q A ＋Q B )/2＝

6.4×10－9＋－3.2×10－92 C ＝1.6×10－9C.

在接触过程中，电子由B 球转移到A 球，不仅将自身的净电荷中和，且继续转移，使B 球带Q′B 的正电，这样，共转移的电子电荷量为

ΔQ ＝|Q B |＋Q′B ＝3.2×10－9C ＋1.6×10－9C

＝4.8×10－9C.

转移的电子数n ＝ΔQ e ＝4.8×10－9C 1.6×10－19C ＝3.0×1010(个)．