高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第一章 静电场1 电荷及其守恒定律导学案

江苏省新沂市王楼中学高中物理 1.1《电荷及其守恒定律》导学案（新人教版选修3-1）

［要点导学］

1．自然界中只存在两种电荷：同种电荷互相        ，异种电荷互相       。

2．电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e＝         C。实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的        。所以，电荷量e称为        。电荷量e的数值最早是由美国物理学家                 测得的。

3．使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫        。常见的起电方式有              、            和               等。例如：一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后，两者必定带上等量同种电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带    电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带       电；不带电的导体在靠近带电体时，导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布，使导体的两端出现           电荷。

4．电荷守恒定律：电荷既不能         ，也不会         ，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；在转移的过程中，电荷量的总量保持不变。电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和仍然不变，所以电荷守恒定律也常常表述为：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．原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量一样多，所以整个原子对             表现为电中性。

6．不同物质的微观结构不同，核外电子的多少和运动情况也不同。在金属中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，这种电子叫做自由电子。失去这种电子的原子便成为带正电的离子，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。

［范例精析］

例1 图1-1-1所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A、B两个完全相同的枕形导体不带电。试问：（1）如何使A、B都带等量正电？（2）如何使A、B都带等量负电？（3）如何使A带负电B带等量的正电？

解析利用静电感应的原理可以轻松解决本题。（1）把AB紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，把A与B分开后再用手摸一下B，则B所带的负电荷就被中和，再把A与B接触一下，A和B就带等量正电荷。（2）把AB紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，再用手摸一下A或B，则A所带的正电荷就被中和，而B端的负电荷不变，移去C以后再把A与B分开，则A和B就带等量负电荷。（3）把AB紧密靠拢，让C靠近A，则在A端感应出负电荷，B端感应出等量正电荷，马上把A与B分开后，则A带负电B带等量的正电。

拓展 把AB紧密靠拢，让C接触A或B，然后移去C。再把A与B分开，则A、B都带等量正电。其它的方法读者可以进一步思考。

例2　绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球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1-1-2所示，现使b带正电，则 (  )

A.b将吸引a，吸住后不放开

B.b先吸引a，接触后又把a排斥开

C.a、b之间不发生相互作用

D.b立即把a排斥开

解析 b带电后，由于静电感应，a的近b端和远b端分别出现等量的负电荷和正电荷，b对a的吸引作用大于排斥作用。a、b接触后带同种电荷，又相互排斥。故选项B正确。   

拓展本题中如果a的表面不是镀有铝膜，则a的近b端和远b端不会分别出现等量的负电荷和正电荷，但是由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以正确的选项仍然是B。

例3　请你归纳一下，我们学习了哪些起电的方法？这些起电方法的共同特点是什么？

解析 我们学习了摩擦起电、感应起电和接触起电三种起电方法。这些起电方法的共同特点是（1）起电过程中都是负电荷在转移；（2）起电过程中电荷量是守恒的。

拓展 为什么起电过程中都是负电荷在转移呢？因为正电荷被束缚在原子核内，不能随便移动。

例4 两个完全相同的金属球，一个带+6×10-8C的电量，另一个带－2×10-8C的电量。把两球接触后再分开，两球分别带电多少？

解析 两个完全相同的金属球接触后再分开，要平均分配电量，故两球均带

q=(q1+q2)/2=[(+6×10-8)+(－2×10-8)]/2C=2×10-8C，带正电。

拓展 两个完全相同的金属球接触后再分开，再平均分配电量时，异种电荷先中和，再将剩余电荷除以2即为每个金属球所带的电量。

［能力训练］

1.关于元电荷的理解，下列说法正确的是( BD )

A．元电荷就是电子

B．元电荷是表示跟一个电子所带电荷量数值相等的电荷量

C．元电荷就是质子

D．物体所带电量只能是元电荷的整数倍

2.关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是(BC )

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个部分

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

3.如图1-1-3所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔．若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（C ）

A．只有M端验电箔张开，且M端带正电

B．只有N端验电箔张开，且N端带负电

C．两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电

D．两端的验电箔都张开，且左端带正电，右端带负电

４．M和N是原来都不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10-10C，下列判断中正确的是（ C ）

 A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷

B．摩擦的过程中电子从N转移到了M

C．N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10C

D．M在摩擦过程中失去了1.6×10-10个电子

５．如图1-1-4，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则（ AB ）

A．金属球A可能不带电

B．金属球A可能带负电

C．金属球A可能带正电

D．金属球A一定带正电                                            

6. 如图1-1-5，小球质量分别为m1、m2，带同种电荷，电量分别为q1、q2，将它们用等长的绝缘细线悬于同一点O，此

时两细线与竖直方向的夹角相等，则必有（ A ）

A.m1=m2　　　　　　B.q1=q2

C.m1=m2 q1=q2  　　　D.不能确定

7.如图1-1-6所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是(   B )

A.枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动

B.枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动

C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动

D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动

8．当一个验电器带电时，为什么两片金箔会张开一个角度？为什么金箔不能张开更大的角？

当验电器带电时，两片金箔上带同种电荷，同种电荷相排斥，所以两金箔会张开一定的角度。金箔的张角越大，则重力对金箔的力矩也越大，当重力的力矩与排斥力的力矩相平衡时，金箔就能够保持静止状态，其张角就不会再增大。

9．多少个电子的电荷量等于-32.0 μC？（电子电荷量e=1.6×10-19C）

2.0×1014个

10．当带电塑料尺子吸引一小纸片，当尺子接触到纸片时，有时纸片会很快地飞开，这是为什么？

当带电塑料尺子吸引一小纸片，如果尺子接触到纸片，则纸片也带了与尺上电荷性质相同的电荷，同种电荷相排斥，所以纸片会很快地飞开。

11.干燥的天气一个人拖了鞋在地毯上走，聚集了- 48 μC的净电荷。此人身上有多少个净剩余电子？他的质量增加了多少？（电子质量m=9.1×10-31kg）

　　3.0×1014个；2.73×10-16kg

12.两个完全相同的金属球，一个带的电量，另一个带的电量。把两球接触后再分开，两球分别带电多少？

　　q1=q2=-3q

13．导体上的净电荷和导体中的“自由电荷”有何区别？

　　导体上的净电荷是指导体中正负电荷的代数和不为零时，正负电荷抵消后的电荷，导体的净电荷只能分布在导体的外表面；导体中的“自由电荷”是指导体中可以自由移动的电荷，在导体的表面和内部都可以分布“自由电荷”。

14．为什么和衣服摩擦过的塑料尺子会将小纸头吸起？但在潮湿的天却不能成功？

　　和衣服摩擦过的塑料尺子因带电会吸引小纸片，但在潮湿的天气却不能成功，因为净电荷能够通过潮湿的空气逃脱。