1、1.1 1.1 电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律新课标高中物理选修31第一章 静电场静电场初中学过自然界有几种电荷，它们间的相互作初中学过自然界有几种电荷，它们间的相互作用如何？电荷的多少用什么表示？用如何？电荷的多少用什么表示？一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？如何使物体带电？存在电荷？如何使物体带电？摩擦起电的实质是什么？摩擦起电的实质是什么？自然界只存在两种电荷，同种电荷互相排斥，自然界只存在两种电荷，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引.电荷的多少是用电荷量来表示。电荷的多少是用电荷量来表示。不带电的物体内存在电荷，
2、且存在等量正、负不带电的物体内存在电荷，且存在等量正、负电荷，在物体内中和，对外不显电性。用摩擦的方电荷，在物体内中和，对外不显电性。用摩擦的方法可以使物体带电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，法可以使物体带电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电。得到这些电子而带负电。一、电荷一、电荷1、自然界中有两种电荷、自然界中有两种电荷（1）正电荷：）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷（2）负电荷：）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒
3、所带的电荷毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。+_(3)带电体的基本性质：带电体的基本性质：吸引轻小物体吸引轻小物体。1.摩擦起电：相互摩擦的物体带等量异种电荷摩擦起电：相互摩擦的物体带等量异种电荷摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同力不同实质：相互作用的物体间实质：相互作用的物体间 电子的转移电子的转移结果：两个相互摩擦的结果：两个相互摩擦的 物体带上了等量异物体带上了等量异 种电荷种电荷二、三种起电方式二、三种起电方式原子结构图原子结构图用毛皮摩擦过的硬橡胶棒会带上用毛
4、皮摩擦过的硬橡胶棒会带上负电负电荷荷，请详细说明电荷的移动情况。，请详细说明电荷的移动情况。金属导电机理：金属导电机理：金属内有自由移动的电子金属内有自由移动的电子自由电子自由电子正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动。正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动。静电感应静电感应近异远同2 2、感应起电、感应起电（2 2）感应起电感应起电：利用静电感应使物体带电，：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电叫做感应起电 规律：规律：近端感应异种电荷，近端感应异种电荷，远端感应同种电荷远端感应同种电荷（1）静电感应静电感应：把电荷移近不带电的导体，：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静电感
5、应可以使导体带电的现象，叫做静电感应3 3、接触带电、接触带电接触后接触后再分开再分开+Q+Q+Q接触后接触后再分开再分开+Q Q-3Q-3Q-Q-Q-Q-Q电荷从一个物体转移到另一个物体电荷从一个物体转移到另一个物体两个两个完全相同完全相同的带电导体的带电导体,接触后再分开接触后再分开,二者将原来所带电量的总和平均分配二者将原来所带电量的总和平均分配21211.1.三种起电方法三种起电方法三、电荷守恒定律：三、电荷守恒定律：.起电的本质起电的本质无论是哪种起电方式无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电其本质都是将正、负电荷分开荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷使电荷发生转移，并不是创造
6、电荷.表述一：表述一：电荷既不能创造电荷既不能创造,也不能消灭也不能消灭,它只能从一它只能从一个物体转移到另一个物体个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分或从物体的一部分转移到另一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变荷总数保持不变.表述二：表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷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。的代数和总是保持不变。电荷守恒定律：电荷守恒定律：特别提醒：当两个带异种电荷的导体接触时，会发生电荷的中和现象，中和的电荷是不是消失了？答案：不是所谓“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
7、吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程.、电荷的多少叫做电荷量、电荷的多少叫做电荷量 符号：符号：Q或或q 单位：库仑（单位：库仑（C）正电荷的电量为正值，负电荷的电量为负值正电荷的电量为正值，负电荷的电量为负值。kgcme/1076.111、比荷：电子的电荷量、比荷：电子的电荷量e和电子的质量和电子的质量m的比值为的比值为、密立根油滴实验、密立根油滴实验 最早测定最早测定元电荷元电荷数值数值、元电荷：电子所带的电荷量，用、元电荷：电子所带的电荷量，用e表示表示.元电元电 荷量荷量e的值：的值：e=1.6010-19C 所有带电体的电荷所有带电体的电荷 量或者等于量或者等于e，或
8、者等于，或者等于e的整数倍。就是说，电的整数倍。就是说，电 荷量是不能连续变化的物理量。荷量是不能连续变化的物理量。元电荷并非是一种电荷，而是最小电荷量值它元电荷并非是一种电荷，而是最小电荷量值它也是电荷量的最小单位也是电荷量的最小单位四、元电荷四、元电荷 有人说质子或电子是元电荷，对吗？质子和电子的比荷相同吗？答案：不是元电荷是最小的带电单位，不是带电粒子，没有电性之说质子、电子的电荷量相同，但质子质量远大于电子，所以电子的比荷大于质子的比荷 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
9、个带电体相互接触后电荷量平分 点拨：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【例一】挂在绝缘细线下的两轻质通草球，由于电【例一】挂在绝缘细线下的两轻质通草球，由于电 荷的相互作用靠近或远离，如图所示，则：（荷的相互作用靠近或远离，如图所示，则：（）A 甲图中两球一定带异种电荷；甲图中两球一定带异种电荷；B甲图中至少有一个带电；C乙图中两球一定带同种电荷；乙图中两球一定带同种电荷；D乙图中两球可能只有一个带电。乙图中两球可能只有一个带电。甲甲乙乙BC静电计(指针式验电器)验电器静电计中金属杆下部的水平轴上装有金属
10、指针，指针可以绕水平轴灵活转动，外面圆筒的底部有接线柱。而在验电器中金属杆的下部悬挂着两片金箔。静电计的外壳一定是金属的，金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器，它在静电计工作时起着重要的作用。而验电器外壳的主要作用是为了避免气流的影响，它一般是用玻璃制作的。验电器与静电计在结构上的不同+-+验电器思考思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时触时,金属箔片才开始张开金属箔片才开始张开?解释看到的现象解释看到的现象.验电器的主要作用有：（1）检验导体是否带电。（2）检验导体所带电性。验电器与静电计在作用上的不同 静电计也称作指针式验电器，
11、这说明它完全具备验电器的各种作用。由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用。（1）定量测量两导体间的电势差。（2）定量测量某导体的电势。小小 结结1 1、自然界存在两者电荷、自然界存在两者电荷（1 1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷（2 2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷2 2、使物体带电的方式带电方式、使物体带电的方式带电方式(1)(1)摩擦起电摩擦起电 (2)(2)感应起电感应起电-近异远同近异远同 (3)(3)接触起电接触起电3 3、电荷守恒定律：一个与外界没有电荷交换的系统，、电荷
12、守恒定律：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。电荷的代数和总是保持不变。.1060.1419称为元电荷电荷量、元电荷：Ce.5的整数倍，或者是或者等于，所有带电体的电荷量均为、电子和质子的电荷量eee1 1、使一个物体带电的方式有三种，它们是、使一个物体带电的方式有三种，它们是 、和和 ，在这三种方式中，电荷既没有被创造，在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，只是从一个物体转移到另一个物也没有被消灭，只是从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分移到另一部分，而且电体，或者从物体的一部分移到另一部分，而且电荷的总量不变，这个结论也被称之为荷的总量不变，这个结论
13、也被称之为 定律。定律。2 2、将不带电的导体、将不带电的导体A A和带有负电荷的导体和带有负电荷的导体B B接触后，接触后，在导体在导体A A中的质子数中的质子数 （）A A增加增加 B B减少减少 C C不变不变 D D先增加后减少先增加后减少3 3、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量为的电量为_ _；一个电子的电量为；一个电子的电量为_ _，一个质，一个质子的电量为子的电量为_ _；任何带电粒子，所带电量或者等；任何带电粒子，所带电量或者等于电子或质子的电量，或者是它们电量的于电子或质子的电量，或者是它们电量的_最早最早测
14、出元电荷的数值的是美国物理学家测出元电荷的数值的是美国物理学家 ，这位科学，这位科学家还测出了电子电量和质量的比值，叫做电子的家还测出了电子电量和质量的比值，叫做电子的 。4 4、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是：列论述正确的是：A A、把质子或电子叫元电荷、把质子或电子叫元电荷B B、1.601.601010-19-19C C的电量叫元电荷的电量叫元电荷C C、电子带有最小的负电荷，其电量、电子带有最小的负电荷，其电量 的绝对值叫
15、元电荷的绝对值叫元电荷D D、质子带有最小的正电荷，其电量、质子带有最小的正电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对值叫元电荷 5 5、把两个完全相同的金属球、把两个完全相同的金属球A A和和B B接触一下，再分接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A A、B B两球原来的带电情况可能是两球原来的带电情况可能是 （）A A带有等量异种电荷带有等量异种电荷 B B带有等量同种电荷带有等量同种电荷 C C带有不等量异种电荷带有不等量异种电荷 D D一个带电，另一个不带电一个带电，另一个不带电 6 6、有、有A A、B B、C C三个塑料小球，三个塑料小球
16、，A A和和B B，B B和和C C，C C和和A A间都是相互吸引的，如果间都是相互吸引的，如果A A带正带正电，则电，则 ：A AB B、C C球均带负电球均带负电B BB B球带负电，球带负电，C C球带正电球带正电C CB B、C C球中必有一个带负电，而另球中必有一个带负电，而另 一个不带电一个不带电D DB B、C C球都不带电球都不带电+A.导体导体B带负电带负电;B.导体导体B左端出现负电荷左端出现负电荷,右端出现正电右端出现正电荷荷,并且电荷量大小相等并且电荷量大小相等;C.若若A不动不动,将将B沿图中虚线分开沿图中虚线分开,则左边则左边的电荷量小于右边的电荷量的电荷量小于右
17、边的电荷量;D.若若A、B接触一下接触一下,A、B金属体所带总金属体所带总电荷量保持不变电荷量保持不变.AB7、如图所示、如图所示,A、B是被绝缘支架分别架是被绝缘支架分别架起的金属球起的金属球,并相隔一定并相隔一定距离距离,其中其中A带正电带正电,B不不带电带电,则以下说法中正确则以下说法中正确的是的是:8 8、图、图7 7中中A A、B B是两个不带电的相同的绝缘金属是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球球，它们靠近带正电荷的金球C C在下列情况在下列情况中，判断中，判断A A、B B两球的带电情况：两球的带电情况：（1 1）A A、B B接触后分开，再移去接触后分开，再移
18、去C C，则则A_A_，B_B_；（2 2）A A、B B接触，先移去接触，先移去C C后，再把后，再把ABAB分开，分开，则则A_A_，B_B_（3 3）A A、B B接触，用手指瞬间接触接触，用手指瞬间接触B B后再移去后再移去C C，则则A_A_，B_B_；正电负电不带电不带电负电负电9 9、如图所示，导体棒、如图所示，导体棒ABAB靠近带正电的导体靠近带正电的导体QQ放置用手接触放置用手接触B B端，移去手指再移去端，移去手指再移去QQ，ABAB带何种电荷带何种电荷 _ _ 若手的接触点若手的接触点改在改在A A端，情况又如何端，情况又如何_ _。负电荷负电荷负电荷负电荷AB+Q101
19、0、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球电验电器的金属小球a a，然后用手指瞬间接触，然后用手指瞬间接触一下金属杆一下金属杆c c后拿开橡胶棒，这时验电器小球后拿开橡胶棒，这时验电器小球A A和金箔和金箔b b的带电情况是的带电情况是 （）A Aa a带正电，带正电，b b带负电带负电B Ba a带负电，带负电，b b带正电带正电C Ca a、b b均带正电均带正电D Da a、b b均带负电均带负电E Ea a、b b均不带电均不带电 abcA导体带负电荷，B导体带同样多的正电荷，将A，B两导体连在一起，以下说法正确的是()A两导体
20、上的正负电荷完全消失了 BA导体上的负电荷全部跑到B导体上去了，而B导体上的正电荷全部跑到A导体上去了 CA导体上的一部分负电荷跑到B导体上，而B导体上的一部分正电荷跑到A导体上，刚好被中和 D以上说法均不正确 解析：容易错选AB.错选原因为：从电荷的中和结果是彼此不带电的认识上，误认为电荷消失了，从而错选A.这其实违背了电荷守恒定律 没有考虑到只有自由电荷才可以定向移动，从而错选B.导体中只有自由电子可以自由移动 正确选项为D.A，B两个导体带有等量的异种电荷，把它们连在一起，发生了电中和现象其实质是A导体上的多余电子(负电荷)全部跑到B导体上，与B导体上等量的正电荷中和了 答案：D 点评：
21、(1)等量异种电荷的中和是正、负电荷完全相互抵消，即净电荷为零正、负电荷本身依然存在，并不是正、负电荷分别消失电荷既不能创造，也不能消失可见电荷的中和是“净电荷”的减少或消失(2)在导体中，只有能自由移动的电荷才能发生移动(如金属导体中能移动的是带负电的电子)自己练习 1.关于电荷量的下列说法中哪些是错误的()A物体所带的电荷量可以为任意实数 B物体所带的电荷量只能是某些值 C物体带正电荷1.6109C，这是因为失去了1.01010个电子 D物体带电荷量的最小值是1.61019C 答案：A 解析：任何带电体的电荷量只能是元电荷的整数倍，而不是任意值物体带电荷量的最小值应为元电荷量的1倍，是e1
22、.61019C 物体带正电是因为失去电子，失电子的个数为nQ/e 故选项A符合题意.给你一个带正电荷的金属球A，和两个不带电的金属球B、C，你有哪些办法可以让B带负电，有哪些办法可以让B带正电？解析：使B球带负电的方法有：方法一：先使B与C靠在一起，让A靠近B，然后分开B、C再移走A，B就带负电方法二：让A靠近B，用手接触一下B球，把手拿开后，B就带负电方法三：让A靠近B，用一根导线把B与大地连接后，撤去导线，移去A，则B带负电 使B球带正电的方法有：方法一：让A与B接触后再分开，则B带正电荷方法二：先使B与C靠在一起，让A靠近C，然后分开B、C，再移走A，则B带正电 点评：使物体带电的方式有
23、摩擦起电、接触起电和感应起电，摩擦起电一般限于使绝缘体带电，接触起电使相互接触的两个导体只能带同种电荷，而感应起电则可根据需要使导体带各种电荷，且不改变感电荷的电荷量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()答案：B 用绸布摩擦有机玻璃棒后，将玻璃棒靠近悬吊着的用锡纸揉成的小纸团时，原本不带电的锡纸团会被吸引，然后又被弹开，试解释这个现象 解析：绸布摩擦过的玻璃棒A带上了正电，当它靠近锡纸团B(导体)时，产生静电感应(图)感应负电荷被A上正电荷吸引，感应正电荷被A上正电荷排斥因感应正电荷比感应负电荷离A远，排斥力小于吸引力，故锡纸团受
24、吸引力作用而靠拢A.一旦锡纸团B与A接触，原本总体呈中性的B便得到从A转移过来的正电荷而带上正电(其实质是中性导体B上的电子转移到A上，B缺少电子后便带正电)，于是A、B因带同种电荷互相排斥而分离 点评：本题考查了三个知识点：(1)带电体有吸引轻小物体的性质；(2)接触带电；(3)同种电荷相互排斥 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()Ab将吸引a，吸引后不放开 Bb先吸引a接触后又分开 Ca、b之间不发生相互作用 Db立即把a排斥开 答案：B 解析：因a带正电，b带负电，异种电
25、荷相互吸引，轻质小球将向b靠拢并与b接触；当小球a与b接触后，将对两球所带的电荷进行重新分配，结果两球带同种电荷(正电或负电)，因此两球将会排斥开若a、b原先带电荷量相等，则a、b接触后中和而都不带电，a、b由此分开.将不带电的导体将不带电的导体A A和带有负电荷的导体和带有负电荷的导体B B接接触后，在导体触后，在导体A A中的质子数中的质子数 （）A A增加增加 B B减少减少 C C不变不变 D D先增加后减少先增加后减少如图所示，如图所示，a a、b b、c c、d d为四个带电小球，为四个带电小球，两球之间的作用分别标于图中，则（两球之间的作用分别标于图中，则（）A.A.仅有两个小球
26、带同种电荷仅有两个小球带同种电荷B.B.仅有三个小球带同种电荷仅有三个小球带同种电荷C.cC.c、d d小球带同种电荷小球带同种电荷D.cD.c、d d小球带异种电荷小球带异种电荷0adcb吸吸吸吸斥斥斥斥把两个完全相同的金属球把两个完全相同的金属球A A和和B B接触一下，再分开接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则一段距离，发现两球之间相互排斥，则A A、B B两球两球原来的带电情况可能是（原来的带电情况可能是（）A A带有等量异种电荷带有等量异种电荷 B B带有等量同种电荷带有等量同种电荷C C带有不等量异种电荷带有不等量异种电荷 D D一个带电，另一个不带电一个带电，另一个
27、不带电思考思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时,金属箔片才开始张开金属箔片才开始张开?(?(课本课本p3p3做一做做一做)+-+如图所示如图所示,A,A、B B是被绝缘支架分别架起的金属球是被绝缘支架分别架起的金属球,并相隔一定距并相隔一定距离离,其中其中A A带正电带正电,B,B不带电不带电,则以下说法中正确的是（则以下说法中正确的是（）A.A.导体导体B B带负电带负电;B.B.导体导体B B左端出现负电荷左端出现负电荷,右端出现正电荷右端出现正电荷,并且电荷量大小相等并且电荷量大小相等;C.C.若若A A不动不动,将将B B沿图中虚线分开
28、沿图中虚线分开,则左边的则左边的电荷量小于右边的电荷量电荷量小于右边的电荷量;D.D.若若A A、B B接触一下接触一下,A,A、B B金属体所带总电荷量保持不变金属体所带总电荷量保持不变.+AB如图所示，导体棒如图所示，导体棒ABAB靠近带正电的导体靠近带正电的导体Q Q放放置用手接触置用手接触B B端，移去手指再移去端，移去手指再移去Q Q，ABAB带何种带何种电荷电荷 若手的接触点改在若手的接触点改在A A端，情况端，情况又如何又如何 。负电荷负电荷负电荷负电荷AB+Q某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：把不把不带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙，带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙，但甲、乙两球不接触。但甲、乙两球不接触。用手指摸甲球。用手指摸甲球。手指移手指移开。开。移开乙球。移开乙球。甲球带正电。甲球带正电。甲球不带电。甲球不带电。下列操作过程和所得结论正确的有（下列操作过程和所得结论正确的有（）A.A.B.B.C.C.D.D.
