1、情 景 切 入电闪雷鸣，是一种常出现在暴风雨中的自然现象，它是那样的神秘，来去匆匆，稍纵即逝。它给人们带来甘霖，同时也给人们带来恐惧。几千年以来，人们一直想探究其中的奥秘，更想将它驾驭于手中。美国科学家富兰克林就曾冒着生命危险，尝试用风筝去捕捉雷电。雷电是怎样形成的？物体带电是怎么回事？电荷有哪些特性？电荷间的相互作用遵从什么规律？人类应该怎样利用这些规律？这些问题正是本章要探究并做出解答的知识。知 识 导 航本章是高中阶段电学内容的开始，在整个高中物理知识体系中具有承上(力学)启下(电磁学)的重要位置。本章知识在结构上可以分为三个单元：13节为第一单元，主要学习电学中两个最基本的定律电荷守恒
2、定律和库仑定律，学习描述电场力的性质的物理量电场强度；46节为第二单元，学习描述电场能的性质的物理量电势、电势差，电势差与电场强度的关系；78节为第三单元，主要学习电场知识的应用电容器、电容，带电粒子在电场中的加速和偏转，还简单介绍了静电现象在生产和生活中的应用。学 法 指 导1要重视对基本概念、基本规律的理解。基本概念多且抽象是这一章的突出特点。在学习中要重视对物理现象的深入观察和对物理规律的亲身体验，例如课本的“说一说”“做一做”“静电感应”“电容器的电容”等，经过深入观察和亲身体验后，物理知识不仅容易领悟而且印象深刻。2要重视科学研究方法的学习。本章中涉及许多重要的研究方法，例如理想化物
3、理模型点电荷、电场线、等势面等；比值法定义物理量电场强度、电势及电容器的电容等概念；类比方法的运用电场与重力场有许多相似之处，电场力做功与电势能的变化关系和重力做功与重力势能的变化关系也有相似之处。这些方法需要认真地体会和理解，以提高认知的境界。3理清本章分析问题的两个角度。一是电场力的性质从电荷在电场中受力的角度研究，侧重于利用牛顿运动定律分析处理问题。二是电场能的性质从电场力做功使能量变化的角度研究，侧重于利用功能关系、能量守恒分析处理问题。1电荷及其守恒定律素养目标定位)知道自然界中只有两种电荷，知道电荷间的相互作用规律知道元电荷的概念，认识各种起电方法及实质理解电荷守恒定律的内容,素养
4、思维脉络)知识点1电荷及相互作用1两种电荷自然界中只存在两种电荷，即_正_电荷和_负_电荷。(1)正电荷：用丝绸摩擦过的_玻璃棒_所带的电荷叫做正电荷。(2)负电荷：用毛皮摩擦过的_橡胶棒_所带的电荷叫做负电荷。2相互作用同种电荷相互_排斥_，异种电荷相互_吸引_。3物质的微观结构(1)原子组成：原子(2)原子电性：原子核的正电荷的数量与核外电子负电荷的数量_相等_，整个原子对外界较远的位置表现为_电中性_。知识点2三种起电方式1接触起电指一个带电的金属导体跟另一个_不带电_的金属导体_接触_后分开，而使不带电的导体带上电荷的方式(如图)。2摩擦起电两个物体相互摩擦时，一些束缚不紧的_电子_从
5、一个物体转移到另一个物体上，使得原来呈电中性的物体由于得到_电子_而带负电，失去_电子_的物体带正电。(如图)3感应起电(1)自由电子：金属中离原子核_较远_的能脱离原子核的束缚而在金属中_自由活动_的电子。(2)静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互_吸引_或_排斥_，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带_异种_电荷，远离带电体的一端带_同种_电荷的现象。(3)感应起电：利用_静电感应_使金属导体带电的过程(如图)。知识点3电荷守恒定律表述一：电荷既不会_创生_，也不会_消灭_，它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
6、转移的过程中，电荷的总量_保持不变_。表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和_保持不变_。知识点4元电荷1电荷量电荷的多少。其国际制单位是_库仑_，简称库，用_C_表示。2元电荷最小的电荷量，即_电子_所带的电荷量，用e表示。e_1.61019_C，最早由美国物理学家_密立根_测得。3电子的比荷电子的电荷量与电子的_质量_之比。_1.761011_C/kg。 思考辨析判一判(1)两个正电荷之间的作用力为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力。()(2)摩擦起电是创造电荷的过程。()(3)玻璃棒和其他物体摩擦后不一定带正电。()(4)当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，导体靠近带电
7、体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。()(5)电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律。()(6)元电荷就是最小的电荷。()选一选用金属做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示。对上述现象的判断与分析，下列说法不正确的是(D)A摩擦使笔套带电B笔套靠近圆环时，圆环上、下感应出的电荷是异种的C圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和解析：笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套
8、上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部感应出异种电荷，选项B正确；圆环被吸引到笔套上是由于圆环所受吸引力大于圆环所受的重力，故选项C正确；笔套碰到圆环后，笔套上的部分电荷转移到圆环上，使圆环带上相同性质的电荷，选项D错误。想一想在干燥的天气里，用梳子梳头发的时候，头发会不听指挥，顺着梳子飞起来(如图)，这时如果将梳子浸入水中片刻再梳，头发就服帖了。试解释这一现象。解析：梳头发时由于摩擦起电，梳子和头发上产生异种电荷，又由于异种电荷相互吸引，使得头发顺着梳子飞了起来。梳子浸入水中后再梳，潮湿的梳子能将头发上的静电导走，也就不再出现上面的现象。探究
9、一电荷及起电方式S 1如图所示，在干燥的环境中，用丝绸摩擦过的玻璃棒，慢慢靠近细碎的锡箔屑，会观察到什么现象？请解释所看到的现象。提示：观察到的现象是锡箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速向空中散开。出现这种现象的原因是：带电物体能够吸引轻小物体，锡箔屑与玻璃棒接触后带上与玻璃棒相同性质的电荷，同种电荷相互排斥，锡箔屑散开。G 1物体带电物体有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷。2三种起电方式的比较方式内容摩擦起电感应起电接触起电产生及条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时导体与带电导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，且电性与原带电体“近异远同”导体上带上与带
10、电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)自由电荷在带电体与导体之间发生转移举例摩擦后的毛皮与橡胶棒分别带正电和负电放于电场中的导体两端带有等量异种电荷验电器的工作原理实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移特别提醒：(1)感应起电成功的关键在于先分开两物体(或先断开接地线)然后再移去带电体。(2)摩擦起电中对原子核外电子束缚能力差的物体失去电子而带正电，对原子核外电子束缚能力强的物体得到电子而带负电。D 典例1如图所示，均不带电的橡胶棒与毛皮摩擦后，橡胶棒带负电，毛皮带正电，这是因为(C)A空气中的正电
11、荷转移到了毛皮上B空气中的负电荷转移到了橡胶棒上C毛皮上的电子转移到了橡胶棒上D橡胶棒上的电子转移到了毛皮上解题指导：解答本题时，可按以下思路分析：解析：摩擦起电是因为电子由一个物体转移到另一个物体上，失去电子的物体因缺少电子而带正电，得到电子的物体带负电。毛皮与橡胶棒摩擦，毛皮上的电子转移到了橡胶棒上，毛皮带正电，橡胶棒带负电，故选项C正确。对点训练1(多选)(2019北京四中高二上学期期中)如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔片都张开，则(BC)A此时A带正电，B带负电B移去C，贴在A、B下部的金属箔片将闭
12、合C先把A和B分开，然后再移去C，贴在A、B下部的金属箔片仍然张开D先把A和B分开，然后再移去C，贴在A、B下部的金属箔片将闭合解析：C靠近A，由于静电感应A带负电B带正电，故选项A错误；移去C，A、B上的感应电荷立即中和，贴在A、B下部的金属箔片将闭合，选项B正确；先把A、B分开再移走C，因为A、B上的感应电荷受到C的作用力不能中和，金属箔片仍然张开，故选项C正确，D错误。探究二电荷守恒定律S 2某同学两手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？提示：电荷“中和”了，不违背电荷守恒定律。G 1物体带电的实质使物体带电不是创造
13、了电荷，使物体不带电也不是消灭了电荷。物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配。2守恒的广泛性电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律。物体的起电过程，其本质都是电子发生了转移，也就是说物体所带电荷的重新分配。不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷。3“中性”与“中和”的理解(1)中性：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。(2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程。4接触起电现象中电荷量的分配(1)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关。完全相同的金属球接触时，电荷量平均
14、分配；形状、大小不同的导体接触时电荷量不能平均分配。无论哪种情况，接触前后电荷总量不变。(2)完全相同的带电金属球接触时电荷量的分配情况：若两个完全相同的金属小球的带电量分别为Q1、Q2，则它们接触后再分开都带有的电量，式中电量Q1、Q2均包含它们的正负号。D 典例2有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量Q16.4109 C，Q23.2109 C，让两绝缘金属小球接触。在接触后，A、B带电量各是多少？此接触过程中，电子如何转移，转移了多少个电子？解题指导：(1)金属球中发生定向转移的是自由电子，两球接触时，自由电子由B向A转移。(2)两球接触后带电量相等、电性相同，电荷再分配时
15、符合电荷均分原理。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。由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量相等，QAQB C1.6109 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QB的正电荷，这样，共转移的电子电荷量为QQ2QB(3.21091.6109) C4.8109 C，转移的电子数n个3.01010个。答案：均为1.6109 C；电子由B球转移到A球，转移了3.01010个对点训练2(多选)小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示，小明使验电器带了负电荷，经过一段时间后，他发现该验电器的金属箔片
16、(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。关于此问题，他跟学习小组讨论后形成了下列观点，你认为哪些是正确的(CD)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：带负电的验电器在潮湿的空气中，经过一段时间后，小球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了，但电荷在转移的过程中仍然守恒，故C、D正确。误区点拨误区1：相互吸引的一定是带异种电荷的物体。点拨：除了带异种电荷的物体相互吸引之外，带电体有吸引轻小物体的特性，这里的“轻小物体”可能不带电。误区2：两个带电体相互接触后电荷量平分。点拨
17、：并不是所有情况下接触后电荷量都能够进行平分，电荷量平分只能在一种情况下满足，那就是两个相互接触的物体必须是两个完全相同的球体。误区3：通过一定的方法可以使物体带上任意大小的电量。点拨：电荷量不能连续变化，因为最小的电荷量为1.601019 C。质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷电荷量相等，但不能说它们就是元电荷。案例有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图所示。那么，下列的说法正确的是(D)A三个小球都带电B只有一个小球带电C有两个小球带同号电荷D有两个小球带异号电荷解析：若两个小球相互吸引，则两个小球带异号电荷，或者一个小球带电，一个小球不带电。由题中图示情况知三个小球中有一个小球带正电，一个小球带负电，一个小球不带电，故选项D正确。