1、第第 1 节节 静电的产生及其微观解释静电的产生及其微观解释 核心 素养 物理观念 科学思维 科学探究 1.知道使物体带电的几种方 式。 2.理解电荷守恒定律的内容。 运用原子结构模型和 电荷守恒的知识分析 静电现象。 通过实验，观察并分 析静电现象。 知识点一 静电的产生 观图助学 俯视逆时针转动 俯视顺时针转动 观察上图现象你可以得出什么结论？ 观察上图现象，思考电荷是如何移动的？ 1.电荷 (1)电荷量：电荷的多少。在国际单位制中，电荷量的单位为库仑，简称库，符号 为 C。 (2)电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 2.摩擦起电：当两个由不同物质组成的物体互相摩擦时，
2、一个物体中某些原子的 电子挣脱了原子核的束缚，转移到另一个物体上，于是原来呈电中性的物体由于 得到电子而带负电，失去电子的物体则带等量的正电。 3.接触起电：当一个带电体接触导体时，电荷会发生转移，使导体也带电。 4.感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的 自由电子便会靠近或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带 电体的一端带同号电荷，这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属导体带电 的过程叫做感应起电。 思考判断 (1)摩擦起电是创造电荷的过程。() (2)接触起电是电荷转移的过程。() (3)玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电。() 知识点二 产
3、生静电的微观解释 观图助学 丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒失去了电子，带正电；丝绸得到了电子，带负电；从整 体上看，两物体摩擦过程中电荷守恒吗？ 1.电荷守恒定律 表述： 电荷既不能被创造， 也不能被消灭， 只能从物体的一部分转移到另一部分， 或者从一个物体转移到另一个物体。在转移过程中，电荷的总量不变。 2.摩擦起电的实质：两个不同物质组成的物体相互摩擦，由于摩擦力做功，一个 物体中的电子获得能量，挣脱原子核的束缚转移到另一个物体上。根据电荷守恒 定律，一个物体失去电子带正电，另一个物体得到电子带负电。 3.感应起电的实质是在附近带电体所带电荷的作用下，导体中的自由电荷从导体 的一部分转移到了另一部
4、分。 思考判断 (1)原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分别带上了异种电荷，说明通过摩擦可 以创造电荷。() (2)不带电的物体一定没有电荷。() (3)带等量异种电荷的两个导体接触后， 电荷会消失， 这种现象叫电荷的湮没。 () (4)感应起电过程仍符合电荷守恒定律。() 验电器的构造、原理及用途 1.构造 2.原理 金属箔片带同种电荷后，由于同种电荷相互排斥而张开。 3.应用 (1)检验物体是否带电。 (2)物体带电的种类。 摩擦起电适用于绝缘体，接触起电和感应起电适用于导体。 物体带电的实质是电荷发生了转移，或物体间电荷的重新分配。 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
5、金属结构 中性是指物体内有电荷存在，但正负电荷的绝对值相等，对外不显电性。 核心要点 三种起电方式的理解 观察探究 (1)用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的小球，会观察到什么现象？为什么。 答案 金属箔片张开。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。 (2)观察下述操作过程，会观察到什么现象？为什么。 答案 C 在远处，金属箔片不张开，C 移近后金属箔片张开，枕形导体分开，金 属箔片仍张开，移走 C，金属箔片张开。因为同种电荷相互排斥，异种电荷相互 吸引。 探究归纳 三种起电方式的比较 方式 内容 摩擦起
6、电 感应起电 接触起电 产生条件 两不同绝缘体摩擦 时 导体靠近带电体 时 导体与带电体接触 时 现象 两物体带上等量异 种电荷 导体两端出现等 量异种电荷 导体带上与带电体 电性相同的电荷 试题案例 例 1 (多选)关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是( ) A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷 B.摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体 C.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分 D.感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体 解析 摩擦起电的实质是电子在相互摩擦的物体间发生转移， 失去电子的带正电， 得到电子的带
7、负电，此过程并非创造了电荷，而是总电荷量守恒，A 错误，B 正 确；感应起电的实质是电荷从导体的一部分转移到另一部分，是电荷在同一导体 内部发生了转移，C 正确，D 错误。 答案 BC 例 2 (多选)如图所示，将带有负电的绝缘棒移近两个不带电的导体球，两个导体 球开始时互相接触且对地绝缘，下列方法中能使两球都带电的是( ) A.先把两球分开，再移走棒 B.先移走棒，再把两球分开 C.使棒与甲球瞬时接触，再移走棒 D.先使乙球瞬时接地，再移走棒 导体与大地组成一个大的导体，则该导体为近端，带异种电荷，地球为远端，带 同种电荷 解析 由于静电感应，甲球感应出正电荷，乙球感应出负电荷，把两球分开后
8、， 它们带上了等量异种电荷，所以 A 正确；若先将棒移走，则两球不会有静电感应 现象产生，所以不会带上电荷，B 错误；使棒与甲球接触，则两球会因接触而带 上负电荷，所以 C 正确；若使乙球瞬时接地，则乙球上感应出的负电荷因受斥力 而被导走，再将棒移走，由于甲、乙是接触的，所以甲球上的电荷会重新分布在 甲、乙两球上，结果是两球都带上了正电荷，所以 D 正确。 答案 ACD 针对训练 1 (多选)如图所示，有一带正电的验电器，当一个金属球 A 靠近验电器 上的金属小球 B 时，验电器中金属箔片的张角减小，则( ) A.金属球 A 可能不带电 B.金属球 A 一定带正电 C.金属球 A 可能带负电
9、D.金属球 A 一定带负电 解析 验电器的金属箔片之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相 互排斥，张开角度的大小决定于两金属箔片带电荷量的多少。如果 A 球带负电， 靠近验电器的 B 球时，异种电荷相互吸引，使金属箔片上的正电荷“上移”，从 而使两金属箔片张角减小，选项 C 正确，B 错误；如果 A 球不带电，在靠近 B 球 时，发生静电感应现象使 A 球靠近 B 球的一面出现负的感应电荷，而远离 B 球的 一面出现正的感应电荷。A 球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用， 由于负电荷离验电器较近而表现为吸引作用，从而使金属箔片张角减小，选项 A 正确，D 错误。 答案 AC
10、核心要点 产生静电的微观解释 观察探究 甲、乙两同学各拿一带电小球做实验时不小心两小球接触了一下，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？ 答案 两球都没电了，说明原来的两球带等量异种电荷，两球接触时，正、负电 荷中和了，不违背电荷守恒定律。 探究归纳 1.对电荷守恒定律的理解 电荷守恒定律是自然界最基本的规律之一，任何电现象都遵守电荷守恒定律。 实例：一个高能光子可以产生一对正、负电子，一对正、负电子可同时湮没，转 化为光子。带电粒子总是成对产生或湮没，电荷的代数和不变。 2.三种带电的微观解释 方式 内容 摩擦起电 感应起电 接触带电 微观解释 不同物质的原子核对
11、核外电子的约束力不 同，摩擦时电子从一 物体转移到另一物体 导体中的自由电子受 到带电体对它的排斥 (或者吸引)，而移向 导体的远端(或者近 端) 电荷间的相互作 用，使得自由电子 在带电体和导体上 转移，且重新分布 实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移 3.接触起电现象中电荷量的分配(两个完全相同的金属球) 带同种电荷(Q1和 Q2)接触后平分原来的所带电荷的总和，即 Q1Q2Q 1Q2 2 。 带异种电荷(Q1和Q2)接触后先中和后平分，即 Q1Q2Q 1Q2 2 。 带等量异种电荷的两个物体接触时，经过电荷的转移，物体达到电中性。 试题案例 例3 有两个完全相同的带电绝缘金属球A、
12、B， 分别带有电荷量QA6.410 9 C， QB3.210 9 C，让两绝缘金属球接触。在接触后，A、B 带电荷量各是多少？ 此过程中电子如何转移？转移了多少个电子？ 解析 由于 QA6.410 9 C，Q B3.210 9 C，根据电荷均分规律，两球接 触时带电荷量相同，则 QAQBQ AQB 2 1.610 9 C。两球接触时，自由电子 由 B 向 A 转移， 转移电子的个数 nQ AQA e （6.41.6）10 9 1.610 193.01010(个) 答案 均为 1.610 9 C 自由电子由 B 向 A 转移 3.01010 个 针对训练 2 完全相同的两金属小球 A、 B 带有
13、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？ 解析 (1)设 A、B 带同种电荷，带电荷量均为 q，则 A、C 接触后，A、C 带电荷 量为 qAqC1 2q。 C 与 B 球接触后，B、C 所带电荷量为 qBqC q1 2q 2 3 4q。 故 A、B 带电荷量大小之比为qA qB 1 2q 3 4q 2 3。 (2)设 qAq，qBq。 则 C 与 A 接触后，A、C 带电荷量为 qAqC1 2
14、q。 C 与 B 接触后，B、C 带电荷量为 qBqC 1 2qq 2 1 4q， 故 A、B 带电荷量大小之比为qA qB 1 2q 1 4q 2 1。 答案 (1)23 (2)21 针对训练 3 目前普遍认为，质子和中子都是由被称为 u 夸克和 d 夸克的两类夸 克组成的。u 夸克带的电荷量为2 3e，d 夸克带的电荷量为 1 3e，e 为元电荷，下列 论断中可能正确的是( ) A.质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成，中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成 B.质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成，中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成 C.质
15、子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成，中子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 D.质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成，中子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 解析 质子11H 带电荷量为 22 3e 1 3e e， 中子 1 0n 带电荷量为2 3e2 1 3e 0，可见 B 正确。 答案 B 1.(对三种起电方式的理解)人站在绝缘板上，手扶着起电机，头发竖起来，则头发 带电的方式属于( ) A.摩擦起电 B.接触起电 C.感应起电 D.以上方式都不属于 解析 通过接触的方式使人与起电机带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以人的 头发才会竖起来，B 正确
16、。 答案 B 2.(感应起电的理解)如图所示， 不带电的导体 B 在靠近带正电的导体 A 后， P 端和 Q 端分别感应出负电荷和正电荷，则以下说法正确的是( ) A.若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将带负电 B.若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将带正电 C.若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将不带电 D.若用导线将 P 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将带正电 解析 导体 B 靠近带正电的导体 A 后， 由于静电感应， 靠近 A 的 P 端感应出负电 荷，而远离 A 的 Q 端感应出等量的正电荷。接地后，导
17、体 B 与大地成为一个新的 导体，无论哪一端接地，大地都是这个新导体的远端，而 P 端仍然是近端，故负 电荷仍然在 P 端，而 Q 端原来感应出的正电荷被从大地流来的负电荷中和了，断 开导线， 取走 A 后， P 端的负电荷就留在导体 B 上， 所以导体 B 带负电， 故选 A。 答案 A 3.(电荷守恒定律)两个相同的金属小球 M、N，带电荷量分别为4q 和2q。两球 接触后分开，M、N 所带的电荷量分别为( ) A.3q，3q B.2q，4q C.2q，4q D.q，q 解析 两个相同的金属小球接触， 电荷先中和后均分， 则有 QMQNQ MQN 2 4q2q 2 q，选项 D 正确。 答
18、案 D 4.(电荷守恒定律)(多选)一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间 后，发现该小球上电荷几乎不存在了，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.该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律 解析 绝缘小球上电荷量减少是由于电子通过空气导电转移到外界，只是小球上 的电荷量减少，但是这些电子并没有消失，故 A、B 错误，C 正确；就小球和整 个外界组成的系统而言，其电荷的总量仍保持不变，故 D 正确。 答案 CD 三种起 电方式 摩擦起电绝缘体 接触起电 感应起电 导体 起电的实质电荷的转移 一个规律电荷守恒定律