1.1 静电现象及其微观解释 学案（2020年鲁科版高中物理选修3-1）

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1、第 1 节 静电现象及其微观解释 学习目标 核心提炼 1.知道使物体带电的三种方式及其微观原因。 2 种电荷正电荷、负电 荷 3 种起电方式摩擦起 电、接触起电、感应起电 1 个规律电荷守恒定律 2.知道电荷守恒定律，会用原子结构和电荷守恒的 知识分析静电现象。 3.了解静电现象及其在生产、 生活中的应用与防护。 一、静电的产生 1.使物体带电的三种方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。 2.静电感应：导体因受附近带电体的影响而带电的现象叫做静电感应。利用静电 感应使物体带电的方式叫感应起电。 3.电荷：物理学规定：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。 4.电荷间的相互作用

2、：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 二、原子结构与电荷守恒 1.原子结构：物质由原子、分子、离子等微粒组成；原子由原子核和电子组成； 原子核由中子和质子组成。质子带正电，电子带负电，物体不显电性。 2.电荷守恒定律：电荷既不能创生，也不能消灭，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。在任何转移的过程中，电荷的总量 不变。这个规律叫做电荷守恒定律。 3.物体带电的本质：电子的转移。 三、静电的应用与防护 1.静电的应用：激光打印机、静电喷雾、静电除尘、静电杀菌等。 2.防止静电危害的方法之一是：尽快把静电导走。 起电的三种方式 要点归纳 三种起电方式的比较 方式

3、内容 摩擦起电 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 微观解释 不同物质的原子核 对核外电子的约束 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 精典示例 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

4、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， 失电子的显示正电， 得电子的显示负电，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 1 所示，A、B 为相互接触的用绝缘支柱支撑的金属导体，起初 它们不带电，在它们的下部贴有

5、金属箔片，C 是带正电的小球，下列说法正确的 是( ) 图 1 A.把 C 移近导体 A 时，A、B 上的金属箔片都张开 B.把 C 移近导体 A，先把 A、B 分开，然后移去 C，A、B 上的金属箔片仍张开 C.先把 C 移走，再把 A、B 分开，A、B 上的金属箔片仍张开 D.先把 A、B 分开，再把 C 移走，然后重新让 A、B 接触，A 上的金属箔片张开， 而 B 上的金属箔片闭合 解析 虽然 A、B 起初都不带电，但带正电的导体 C 对 A、B 内的电荷有力的作 用，使 A、B 中的自由电子向左移动，使得 A 端积累了负电荷，B 端带正电荷， 其下部贴有的金属箔片分别带上了与 A、B

6、 同种的电荷，所以金属箔片都张开，A 正确；C 只要一直在 A、B 附近，先把 A、B 分开，A、B 上的电荷因受 C 的作用 力不可能中和，因而 A、B 仍带等量异种的感应电荷，此时即使再移走 C，A、B 所带电荷量也不变，金属箔片仍张开，B 正确；但如果先移走 C，A、B 上的感应 电荷会马上中和，不再带电，所以箔片都不会张开，C 错误；先把 A、B 分开， 再移走 C，A、B 仍然带电，但重新让 A、B 接触后，A、B 上的感应电荷会完全 中和，金属箔片都不会张开，D 错误。 答案 AB (1)摩擦起电适用于绝缘体，感应起电、接触起电适用于导体。 (2)无论哪种起电方式，转移的都是电子，

7、正电荷不会转移。 (3)感应起电的判断方法 当带电体靠近导体时，导体靠近带电体的一端带与导体不同的电荷，远离带电 体的一端带与导体相同的电荷。 导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带 与导体不同的电荷，地球就成为远端导体，同种电荷导入大地。 针对训练 1 (多选)将带电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，如图 2 所示，下列几种方法中能使两球都带电的是( ) 图 2 A.先把两球分开，再移动棒 B.先移走棒，再把两球分开 C.先将棒接触一下其中一球，再把两球分开 D.棒带的电荷量如果不变，不能使两导体球带电 解析 带电棒移近两球时，使

8、两球的电荷重新分布，甲、乙左右两端出现等量异 种电荷，先将两球分开，再移走棒，甲、乙两球就带上等量异种电荷；若先移走 棒，由于两球接触，先前感应出的等量正、负电荷发生中和，再分开两球后，球 上不带电；将棒与其中一球接触后，三物体均带电，再把两球分开，两球带有同 种电荷。故选项 A、C 正确。 答案 AC 电荷守恒定律 要点归纳 1.完全相同的导体球接触起电时电荷量分配原则 用带电荷量为 Q1的金属球与带电荷量为 Q2的金属球接触，若两球带同种电荷， 则每个小球所带的电荷量为总电荷量的一半。若两球带异种电荷，则先中和相同 量的异号电荷，然后平分剩余电荷，电性与所带电荷量多的金属球相同。 2.“中

9、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。 精典示例 例 3 完全相同的两金属小球 A、B 带有相同的电荷量，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)若 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

10、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 2q。 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 (1)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。 (2)三种起电过程都没有创造电荷，其本质都是电子的转移，即起电过程是物体所 带电荷的重新分配。 (3)接触起

11、电过程中，电荷的分配与导体的形状、大小有关，两个完全相同的小球 接触后再分开，两球将平分电荷。 针对训练 2 有三个相同的绝缘金属小球 A、B、C，其中 A 小球带有 2.010 5 C 的正电荷，小球 B、C 不带电。现在让小球 C 先和小球 A 接触后取走，再让小球 B 与小球 A 接触后分开，最后让小球 B 与小球 C 接触后分开，最终三小球的带电 荷量分别为 qA_C，qB_C，qC_C。 答案 510 6 7.5106 7.5106 验电器的使用 要点归纳 1.验电器(或静电计)(如图 3)的金属球、金属杆和下面的两个金属箔片连成同一导 体。 图 3 2.当带电的物体与验电器上面的金

12、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，物体所带电荷 量越多，电荷转移的越多，斥力越大，张开的角度也越大。 3.当带电体靠近验电器的金属球时，金属箔片也会张开。因为带电体会使验电器 的上端感应出异种电荷，而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，两箔片在 斥力作用下张开。 精典示例 例 4 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( ) 解析 把带电金属球移近不带电的验电器，若金属球带正电荷，则将导体上的自 由电子吸引上来，这样验电器的上部将带负电荷，箔片带正电荷；若金属球

13、带负 电荷，则将导体上的自由电子排斥到最远端，这样验电器的上部将带正电荷，箔 片带负电荷，选项 B 正确。 答案 B 针对训练 3 (2018 石家庄高二检测)如图 4 所示，用起电机使金属球 A 带上正电 荷，并靠近原来不带电的验电器 B，则( ) 图 4 A.验电器金箔不张开，因为球 A 没有和验电器上的金属球接触 B.验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了正电荷 C.验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了负电荷 D.验电器金箔张开，因为验电器的下部箔片感应出了正电荷 解析 当一个带正电的物体 A，靠近原来不带电的验电器的金属小球时，小球由 于静电感应会带上负电荷，金属箔片由于静电感应

14、会带上正电荷，而整个验电器 不带电，所以验电器的金属箔片张开的原因是箔片感应出了正电荷，故选项 D 正 确。 答案 D 静电的应用与防护 要点归纳 1.静电应用的基本原理 异性电荷相吸引，使带电的物质微粒在电荷所产生的力的作用下，奔向并吸附到 电极上。 2.静电危害产生的主要原因 静电危害起因于静电力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的 起火和爆炸。 3.防止静电危害的主要方法与途径 (1)尽量减少静电的产生。常用的方法是增大空气的湿度。 (2)尽快把静电导走，防止静电积累。常用的最简单办法是接地。 精典示例 例 5 请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( ) A.电工穿绝缘衣

15、比穿金属衣安全 B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死 D.打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险 解析 电工工作环境具有很大的电场，根据静电屏蔽可知穿金属衣更安全，选项 A 错误；塑料油桶会因摩擦而带电，因为塑料是绝缘材料，不能把电导走，所以 塑料油桶内易产生火花导致塑料油桶爆炸，选项 B 正确；小鸟停在单根高压输电 线上时， 加在小鸟两腿间的电压非常小， 小鸟不会被电死， 选项 C 错误； 打雷时， 待在汽车里，汽车的金属外壳起到静电屏蔽的作用，而木屋没有静电屏蔽作用， 所以待在汽车里比待在木屋里要安全，选项 D 错误。 答案 B 针对训练 4 如图 5

16、所示， 我国超高压直流输电线带电作业维修技术领域进入世 界领先水平，作业工人在超高压输电线路中能安全作业的主要原因是( ) 图 5 A.作业工人与大地之间电势差为零 B.作业工人与输电线之间电势差为零 C.作业工人有特异的抗强电场的能力 D.作业工人穿的是绝缘性能非常好的绝缘衣 解析 超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝和绝缘性能非常好的 纤维材料制成的服装，这种工作服叫屏蔽服，其作用是使处于高压电场中的人体 外表面各部位形成一个等电势屏蔽面， 从而防护人体免受高压电场的危害。 故 A、 B、C 错误，D 正确。 答案 D 1.(起电三种方式的理解)(2018 邯郸高二检测)(多选)

17、关于摩擦起电、接触起电、感 应起电，下列说法正确的是( ) A.这是起电的三种不同方式 B.这三种方式都产生了电荷 C.这三种起电方式的实质是一样的，都是电子在转移 D.这三种方式都符合电荷守恒定律 答案 ACD 2.(起电现象)如果天气干燥，晚上脱毛衣时，会听到“噼啪”的响声，还会看到电 火花，关于这种现象产生的原因，下列说法正确的是( ) A.人身体上产生电流 B.接触带电造成的 C.摩擦起电造成的 D.感应起电造成的 解析 脱毛衣时由于摩擦起电， 衣服间产生异种电荷， 当电荷积累到一定程度时， 会产生电火花，并伴有“噼啪”声，选项 C 正确，A、B、D 错误。 答案 C 3. (验电器及

18、其原理)如图6所示， 用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触， 使验电器的金属箔片张开，关于这一现象下列说法正确的是( ) 图 6 A.两片金属箔片上带异种电荷 B.两片金属箔片上均带负电荷 C.箔片上有电子转移到玻璃棒上 D.将玻璃棒移走，则金属箔片立即合在一起 解析 自然界只存在两种电荷，正电荷和负电荷，丝绸摩擦过的玻璃棒带正电， 即缺少电子，若将其接触验电器的金属球，此时两个箔片带同种电荷，即正电； 在此过程中，一部分电子会从验电器的金属球转移到玻璃棒；移走玻璃棒时，箔 片仍带电，不会立即合在一起，选项 C 正确。 答案 C 4.(电荷守恒定律的理解和应用)有两个完全相同的带电绝缘金属

19、小球 A、B，分别 带有电荷量 QA6.410 9 C，Q B3.210 9 C，让两绝缘金属小球接触，在 接触过程中，电子如何转移并转移了多少电荷量？ 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。由于两小球完全相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量 QA QBQ AQB 2 6.410 93.2109 2 C1.610 9 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，这 样，共转移的电子电荷量为QBQBQB1.610 9(3.2109) C4.8 10 9 C。 答案 电子由 B 球转移到了 A 球，转移的电荷量为 4.810 9 C