高中物理三维设计选修3-1教师用书一

第1节电荷__电荷守恒定律

1．自然界中有两种电荷，富兰克林把它们命名为正、负电

荷：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

2．使物体带电的方式有三种：摩擦起电、感应起电、接

触起电，这三种起电方式的实质都是电子在物体之间或

物体内部的转移。

3．电荷既不会创生，也不会消灭，在电荷的转移过程中，

总量保持不变。

4．元电荷e＝1.6×10－19 C，所有带电体的电荷量都等于

e的整数倍。

5．密立根通过油滴实验确定了电荷量的不连续性，并测

定了元电荷的数值。

一、摩擦起电两种电荷

1．摩擦起电

通过摩擦使物体带电的方法。

2．两种电荷及作用

(1)两种电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。

(2)作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

3．电荷量

(1)定义：电荷的多少，简称电量。

(2)单位：国际单位制中是库仑，符号：C。

常用单位及其换算关系：1 C＝106μC＝109 nC。

4．原子结构及电性

(1)原子⎩⎨⎧

电子：带负电

原子核⎩

⎪⎨

⎪⎧

质子：带正电中子：不带电

(2)原子的电性⎩⎪⎨⎪

⎧

中性：核外电子数等于质子数正电：失去电子

负电：得到电子

5．对摩擦起电的微观解释

不同物质的原子核对外层电子的束缚和吸引力不同，两种不同的物质相互摩擦时，由于摩擦力做功，使得束缚能力弱的物体失去电子而带正电，吸引能力强的物质得到电子而带负电。

二、电荷守恒定律 1．元电荷

一个电子所带电量的绝对值，是电荷的最小单元，记作：e ＝1.6×10－19

_C 。任何带电体

所带电荷量都是元电荷的整数倍。

2．电荷守恒定律

电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们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。也就是说，在任何自然过程中，电荷的代数和是守恒的。

三、静电感应与感应起电 1．静电感应

当带电体靠近不带电的导体时，由于电荷的相互作用，使不带电的导体两端出现等量异种电荷的现象。

2．感应起电

利用静电感应使导体带电的方法。 3．感应起电的适用条件

感应起电只适用于导体。绝缘体的电子因不能自由移动而不能感应起电。

1．自主思考——判一判

(1)丝绸与任何物体摩擦后都带负电。(×)

(2)两不带电的物体相互摩擦后，若一个带正电，另一个一定带等量的负电。(√) (3)摩擦起电现象使本没有电子和质子的物体中产生了电子和质子。(×) (4)元电荷实质上是指电子和质子本身。(×)

(5)元电荷不是电荷，而是一个表示电荷量的数值。(√)

(6)在摩擦起电过程中两物体均带了电，违背了电荷守恒定律。(×)

2．合作探究——议一议

(1)

图1-1-1

图1-1-1中笑容灿烂的女生为什么又“怒发冲冠”？

提示：图中的女生手扶静电起电机，身体带上了静电，头发因带了同种电荷而相互排斥，所以头发呈辐射状。

(2)如图1-1-2所示，橡胶棒AB向右靠近带电小球时，A、B两端能否出现感应电荷？为什么？

图1-1-2

提示：不能。因为橡胶棒为绝缘体，其内部电子不能自由移动，故其两端不会出现感应电荷。

(3)带有等量异种电荷的两金属球接触后发生电荷的中和，此时电荷消失了吗？

提示：电荷的中和是指等量异种电荷相遇时对外不显电性的现象，电荷并没有消失。

电荷间的相互作用

[典例](多选)如图1-1-3所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，c排斥a，b排斥c，d吸引b，则()

图1-1-3

A．有两个小球带同种电荷

B．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

[解析]由d吸引a，d吸引b可知，a与b带同种电荷，且与d带异种电荷；由c排斥

a，c排斥b可知，c与a、b带同种电荷，c与d带异种电荷，A、C错，B、D对。

[答案]BD

电荷间的相互作用规律为“同性相斥，异性相吸”。判断电荷间的相互作用，有时也可以用假设法进行分析。

1．有一质量较小的小球A，用绝缘细线悬吊着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们先相互吸引，接触后又互相排斥，则以下判断中正确的是() A．接触前，A、B一定带异种电荷

B．接触前，A、B可能带异种电荷

C．接触前，A球一定不带任何净电荷

D．接触后，A球一定带负电荷

解析：选B用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B带负电靠近小球A时，先相互吸引，说明接触前A不带电或带正电，故B对；而接触后，二者相互排斥，说明二者又肯定带了同种电荷，但是何种电荷无法判断。故只能选B。

2.绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的附近，有一个绝缘金属球b，开始时a、b均不带电，如图1-1-4所示，现使b带电，则()

图1-1-4

A．a、b之间不发生相互作用

B．b将吸引a，吸住后不分开

C．b立即把a排斥开

D．b先吸引a，接触后又把a排斥开

解析：选D b球带电后，吸引a球，接触后两球带上同种电荷相互排斥又分开。

3．有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则()

A．B、C球均带负电

B．B球带负电，C球带正电

C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电

D．B、C球都不带电