麥-認(rèn)識(shí)靜電課件

展品：“怒發(fā)沖冠”（范德格拉夫靜電發(fā)生器）

展品“怒發(fā)沖冠”是觀眾利用我國(guó)古代的一句成語(yǔ)，生動(dòng)而形象比喻人體站在靜電發(fā)生器上出現(xiàn)的一種有趣的物理現(xiàn)象。

范德格拉夫靜電發(fā)生器是一種能產(chǎn)生高壓靜電的設(shè)備，是20世紀(jì)30年代由美國(guó)工程師范德格拉夫發(fā)明的。它的頂部是一個(gè)球形的高壓電極，在下部底箱內(nèi)有一個(gè)將交流電變?yōu)橹绷麟姷母邏弘娫础Ｔ撾娫吹呢?fù)極（－）接到一排形狀如鋸齒的電梳上也就是電荷源（如圖4-2所示），其正極接地。鋸齒狀電梳的尖端對(duì)準(zhǔn)可滾動(dòng)的輸送電荷的橡膠帶。由于尖端放電效應(yīng)，電梳的尖端附近空氣中的負(fù)離子被排斥噴射到電荷輸送帶上。電荷輸送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下將電荷送進(jìn)球殼內(nèi)，球殼內(nèi)的電梳（集電極）與球殼體相連接，利用靜電感應(yīng)作用將電荷收集起來(lái)再傳到球殼上。因帶電絕緣導(dǎo)體具有電荷分布在外表面的特性，球殼表面的電荷不斷積累，直到達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡為止，電壓最高可達(dá)到30萬(wàn)伏左右。

演示者站在能耐電壓為50萬(wàn)伏的絕緣臺(tái)上，在啟動(dòng)電機(jī)之前將手放在球體上，啟動(dòng)電機(jī)后身體上的電位與球殼上的電位一起逐漸升高。因?yàn)槿说念^發(fā)具有微弱的導(dǎo)電性，一部分電荷傳到頭發(fā)上，在同種電荷會(huì)產(chǎn)生靜電斥力的作用下，便出現(xiàn)了“怒發(fā)沖冠”的奇妙景象（如圖4-3所示）。

本展品還會(huì)對(duì)人體的觸電基理做出很好地演示說(shuō)明。雖然球體的電壓高達(dá)30萬(wàn)伏左右，但演示者卻安然無(wú)恙。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)人體的電流只有幾十到幾百微安，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于幾十毫安的安全值，因此對(duì)人體沒(méi)有任何傷害和危險(xiǎn)。這充分說(shuō)明人體觸電的基理并不在于電壓的大小，而在于電流的大小。同時(shí)，該展品還可以演示火花放電。

摩擦起電的物體為什么能吸引微小的物體：帶電體的周圍存在電場(chǎng)，使輕小物體在靠近它的一端出現(xiàn)異種電荷，在遠(yuǎn)離它的一端出現(xiàn)等量的同種電荷。兩電荷之間的作用力是跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比。因此，帶電體對(duì)較近的異種電荷的吸引力大于對(duì)較遠(yuǎn)的同種電荷的排斥力。所以帶電體能吸引輕小物體。構(gòu)成輕小物體的物質(zhì)不同，它兩端出現(xiàn)等量異種電荷的情況也不同。

如果輕小物體是導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷（金屬導(dǎo)體中是自由電子，酸、堿、鹽的水溶液中是正、負(fù)離子）在外電場(chǎng)的作用下向與電場(chǎng)方向相反的方向移動(dòng)，使導(dǎo)體在靠近帶電體的一面出現(xiàn)與帶電體異種的電荷，遠(yuǎn)的一端出現(xiàn)與帶電體同種的電荷，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。

如果輕小物體是電介質(zhì)（即絕緣體），電介質(zhì)里的每個(gè)分子都是由帶負(fù)電的電子和帶正電的原子核組成的，并且正、負(fù)電荷結(jié)合得比較緊密，處于束縛狀態(tài)，幾乎沒(méi)有自由電荷。一般說(shuō)來(lái)，分子中的正、負(fù)電荷并不集中于一點(diǎn)。但分子的全部負(fù)電荷與一個(gè)位于某一位置的負(fù)電荷相當(dāng)，這個(gè)位置叫做這個(gè)分子的負(fù)電荷的“重心”。同樣，分子的全部正電荷也有一個(gè)“重心”。有的電介質(zhì)，分子的正、負(fù)電荷的“重心”重合，這類分子叫無(wú)極分子；有的電介質(zhì)，分子的正、負(fù)電荷的“重心”不重合，它們之間有一定的距離，這類分子叫做有極分子。這種相距很近的相互聯(lián)系的一對(duì)等值異號(hào)的電荷叫做“電偶極子”。

無(wú)極分子在受到外電場(chǎng)的作用時(shí)，分子的正電荷“重心”向電場(chǎng)方向移動(dòng)，負(fù)電荷“重心”逆著電場(chǎng)的方向移動(dòng)。從整塊電介質(zhì)來(lái)看，在外電場(chǎng)作用下，由于每個(gè)分子都變成了電偶極子，因此在電介質(zhì)跟外電場(chǎng)垂直的兩個(gè)表面上就出現(xiàn)了等量的正、負(fù)電荷（圖4－8）。這種電荷不能離開(kāi)電介質(zhì)，叫做束縛電荷。

有極分子在受到外電場(chǎng)的作用時(shí)，每個(gè)分子的電偶極子都要受到力矩的作用，使它轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)的方向（由于還有分子的熱運(yùn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)向是不完全的）。從整塊電介質(zhì)來(lái)看，在電介質(zhì)跟外電場(chǎng)垂直的兩個(gè)表面上也出現(xiàn)了等量的正、負(fù)電荷（圖4－9）。

在外電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)的表面上出現(xiàn)束縛電荷的現(xiàn)象叫做電介質(zhì)的極化。從微觀的角度看來(lái)，兩種電介質(zhì)的極化過(guò)程不同，但宏觀的效果是一樣的。哈佛大學(xué)有一個(gè)理念是：一個(gè)人的成功與失敗不在于他的能力和經(jīng)驗(yàn)，而在于他的思維方式；因?yàn)樗季S指導(dǎo)行動(dòng)，行動(dòng)影響習(xí)慣，習(xí)慣形成品格，品格決定命運(yùn)。物理學(xué)中的思維方法有很多種,但常用的思維方法有:聯(lián)想思維、類比思維、對(duì)比思維、逆向思維、同向思維、等效思維牛頓曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“我認(rèn)為自已不過(guò)像在海灘上玩耍的男孩，不時(shí)地尋找比較光滑的卵石或比較漂亮的貝殼，以此為樂(lè)。而我面前，則是一片尚待發(fā)現(xiàn)的真理的大海。”第一節(jié)靜電場(chǎng)公元前600年左右，希臘人泰勒斯就發(fā)現(xiàn)摩擦過(guò)的琥珀吸引輕小物體的現(xiàn)象。公元1世紀(jì)，我國(guó)學(xué)者王充在《論衡》一書(shū)中也寫下“頓牟掇芥”，指是用玳瑁的殼吸引輕小物體。16世紀(jì)，英王御醫(yī)吉爾伯特在研究這類現(xiàn)象時(shí)首先根據(jù)希臘文“琥珀”創(chuàng)造了英語(yǔ)中的“electricity”(電）這個(gè)詞，用來(lái)表示琥珀經(jīng)過(guò)摩擦以后具有的性質(zhì)，并且認(rèn)為摩擦過(guò)琥珀帶有電荷。你對(duì)這些現(xiàn)象有何認(rèn)識(shí)？

1．印刷紙張間的摩擦起電，給印刷帶來(lái)麻煩紙張粘頁(yè)；2．人造纖維服裝，穿不了多大功夫就會(huì)蒙上一層灰塵，旋轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇葉片沒(méi)多久就有一層厚厚的塵埃，這是由于靜電吸引塵埃的緣故。3．人在地毯上行走，與地毯摩擦可產(chǎn)生1萬(wàn)多伏高壓，當(dāng)用手拉金屬門手時(shí)會(huì)遭電擊。4．飛機(jī)在飛行過(guò)程，油罐車在運(yùn)輸過(guò)程中由于與空氣摩擦?xí)a(chǎn)生靜電。當(dāng)飛機(jī)降落時(shí)，靜電會(huì)擊傷地勤人員；油罐車的靜電積累到一定程度，放電會(huì)產(chǎn)生電火花，引起爆炸。微小的靜電放電能引起氣體爆炸，造成的電擊會(huì)使人產(chǎn)生麻的感覺(jué)或給人以強(qiáng)烈打擊，極高壓的靜電會(huì)使人致命。

第一部分：你知道靜電對(duì)我們生活有那些影響？你在生活中有看過(guò)那些與靜電有關(guān)的現(xiàn)象？閃電第一節(jié)認(rèn)識(shí)靜電制作者麥建華知識(shí)與技能1.了解靜電現(xiàn)象及其產(chǎn)生2.知道原子結(jié)構(gòu)，掌握電荷守恒定律。3.難點(diǎn)：感應(yīng)起電的理解重點(diǎn)：起電的方式與電荷守恒定律一、認(rèn)識(shí)靜電電是物質(zhì)的一種屬性。物體通常處于電中性第二部分：討論與交流1、你認(rèn)為“電”是什么？2、要使一個(gè)原本不帶電的物體帶電，你會(huì)采用哪些方法？摩擦起電實(shí)驗(yàn)：通過(guò)“摩擦”使物體帶電感應(yīng)起電實(shí)驗(yàn)：接觸起電實(shí)驗(yàn)：通過(guò)“接觸”使物體帶電感應(yīng)起電就是利用“靜電感應(yīng)”使物體帶電導(dǎo)體置于帶電體附近時(shí)，其兩端會(huì)帶上等量異種的電荷，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。第三部分：為什么毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電？為什么能發(fā)生感應(yīng)起電的是導(dǎo)體？你認(rèn)為感應(yīng)起電的操作要注意什么？通過(guò)以上的討論，請(qǐng)思考以下幾個(gè)問(wèn)題接觸起電時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)體要滿足什么條件才能把剩余的電荷量平分？中和：放在一起的等量異種電荷完全抵消的現(xiàn)象（中和指電荷完全抵消而不是電荷消失）檢驗(yàn)物體是否帶電的方法有那些？1、利用帶電體的性質(zhì)來(lái)判斷2、用驗(yàn)電器檢驗(yàn)

2、你能從“微觀”的角度解釋“起電”的原因嗎？物體帶電的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程

電荷既不能創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它們只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到另一部分。在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的代數(shù)和不變。這叫電荷守恒定律。第四部分：1、給你兩個(gè)帶絕緣支架的相同金屬球A和B，一塊絲綢，一根玻璃棒，你能使這兩個(gè)小球帶等量異種電荷嗎？可采用靜電感應(yīng)的方法接上問(wèn)：你如何使這兩個(gè)完全相同的小球帶上等量的同種電荷呢？可采用接觸起電的方法。展品：“怒發(fā)沖冠”（范德格拉夫靜電發(fā)生器）

展品“怒發(fā)沖冠”是觀眾利用我國(guó)古代的一句成語(yǔ)，生動(dòng)而形象比喻人體站在靜電發(fā)生器上出現(xiàn)的一種有趣的物理現(xiàn)象。

范德格拉夫靜電發(fā)生器是一種能產(chǎn)生高壓靜電的設(shè)備，是20世紀(jì)30年代由美國(guó)工程師范德格拉夫發(fā)明的。它的頂部是一個(gè)球形的高壓電極，在下部底箱內(nèi)有一個(gè)將交流電變?yōu)橹绷麟姷母邏弘娫础?/p>

演示者站在能耐電壓為50萬(wàn)伏的絕緣臺(tái)上，在啟動(dòng)電機(jī)之前將手放在球體上，啟動(dòng)電機(jī)后身體上的電位與球殼上的電位一起逐漸升高。因?yàn)槿说念^發(fā)具有微弱的導(dǎo)電性，一部分電荷傳到頭發(fā)上，在同種電荷會(huì)產(chǎn)生靜電斥力的作用下，便出現(xiàn)了“怒發(fā)沖冠”的奇妙景象

本展品還會(huì)對(duì)人體的觸電基理做出很好地演示說(shuō)明。雖然球體的電壓高達(dá)30萬(wàn)伏左右，但演示者卻安然無(wú)恙。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)人體的電流只有幾十到幾百微安，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于幾十毫安的安全值，因此對(duì)人體沒(méi)有任何傷害和危險(xiǎn)。這充分說(shuō)明人體觸電的基理并不在于電壓的大小，而在于電流的大小。同時(shí)，該展品還可以演示火花放電。

電荷量：物體所帶電荷的多少（用q表示）元電荷：物體所帶電荷的最小單元（用e表示）e＝1.6×10－19C電子、質(zhì)子所帶電荷量即為e.任何帶電體所帶電荷量都是e的整數(shù)倍。5.電荷量和元電荷的聯(lián)系？

下列何者不可能是帶電體所帶的電量？

(A)＋1019e

(B)－1019e

(C)＋2e

(D)－2.5e

下列的帶電量何者不可能存在？

(A)－3.2×10-12

庫(kù)侖(B)＋4.8×10-18庫(kù)侖

(C)－2.35×10-4庫(kù)侖

(D)＋9.6×10-12庫(kù)侖

DC2、甲、乙、丙、丁四個(gè)小球，若甲與經(jīng)綢子摩擦過(guò)的玻璃棒互相吸引，乙排斥甲，丙吸引乙，丁吸引丙，則丁球：A、一定不帶電B、不能帶正電C、一定帶負(fù)電D、可能不帶電或帶負(fù)電答案：D習(xí)題檢測(cè)1、兩個(gè)物體相互靠近時(shí)，相互吸引，這說(shuō)明：A、兩個(gè)物體一定帶同種電荷B、兩個(gè)物體一定帶異種電荷C、可能一個(gè)物體帶電，一個(gè)物體不帶電D、兩個(gè)物體都不帶電答案：C如果相互排斥呢？3.現(xiàn)有一個(gè)帶負(fù)電的電荷A，另有一個(gè)不能拆開(kāi)的導(dǎo)體B。而再也找不到其他的導(dǎo)體可供利用。你如何能使導(dǎo)體B帶上正電？（要考慮到人體的導(dǎo)電性，根據(jù)學(xué)生接受情況介紹一下接地時(shí)導(dǎo)體的導(dǎo)電情況）如圖所示，將用絕緣支柱支持的不帶電的金屬導(dǎo)體A和B接觸，再將帶負(fù)電的C移近A，然后把A、B分開(kāi)，再移去C，

則()

A.導(dǎo)體A帶負(fù)電，B帶正電

B.導(dǎo)體A帶正電，B帶負(fù)電

C.導(dǎo)體A失去部分負(fù)電荷，

導(dǎo)體B得到負(fù)電荷

D.導(dǎo)體A、B均不帶電BCABC-Q聽(tīng)完課后,你的收獲是什么?你的疑惑是什么？認(rèn)識(shí)靜電靜電的產(chǎn)生摩擦起電接觸起電感應(yīng)起電原子結(jié)構(gòu)與電荷守恒定律原子原子核（帶正電）核外電子（負(fù)電）電荷守恒定律規(guī)律方法總結(jié)（1）本節(jié)的重點(diǎn)是起電的方式與電荷守恒定律，難點(diǎn)是感應(yīng)起電。（2）感應(yīng)起電必須注意操作步聚，即保持帶電體在附近，把原來(lái)接觸的帶電體分開(kāi)，才能使兩個(gè)導(dǎo)體帶電。(3)電荷守恒定律是自然界的基本守恒定律之一，分析、解決電學(xué)問(wèn)題時(shí)要受其制約。思維誤區(qū)警示1）起電并不是創(chuàng)造了電荷，而是電子的轉(zhuǎn)移。2）兩物體接觸，電荷量不一定平分，只有完全相同的兩金屬棒接觸才平分。一、原子結(jié)構(gòu)①物質(zhì)由分子組成．

②原子的核式結(jié)構(gòu)．

原子是由位于中心的原子核和核外繞核高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電子所組成

力的種類力Force接觸力非接觸力

（超距力）萬(wàn)有引力

靜電力

磁力彈力

摩力

支撐力…（媒體

1）庫(kù)侖

：二個(gè)

間，存在的

或

。

西元1785年，法國(guó)人

發(fā)現(xiàn)

以其姓名為單位的物理量是

，單位符號(hào)為

。

又稱

；在力的種類屬於

。靜電力庫(kù)侖庫(kù)侖靜電力電量超距力（非接觸力）帶電體吸引力排斥力庫(kù)侖

CharlesAugustindeCoulomb

西元1736－1806年CQq甲乙?guī)靵龆桑?kù)侖定律：法國(guó)人

提出

靜電力的大小和兩物體

的乘積成

比，

而與

成

比

靜電力的方向，必在二者

上

二帶電體之靜電力，異性

。（

）庫(kù)侖電量距離平方反RK：靜電力常數(shù)

Q、q：甲、乙二帶電體電量

R：二者距離中心連線正相吸RQq甲乙?guī)靵龆桑懦饬?kù)侖定律：法國(guó)人

提出

靜電力的大小和兩物體

的乘積成

比，

而與

成

比

靜電力的方向，必在二者

上

二帶電體靜電力，同性

。（

或

）庫(kù)侖電量距離平方反K：靜電力常數(shù)

Q、q：甲、乙二帶電體電量

R：二者距離中心連線正相斥FQq庫(kù)侖定律關(guān)係FF二者電量愈大，引（斥）力愈大

二者距離愈近，引（斥）力愈大（媒體：1；2；3；4；5）萬(wàn)有引力與靜電力比較定律存在差異相同公式萬(wàn)有引力只有引力靜電力有引力、斥力二物體之間二帶電體間範(fàn)例解說(shuō)一範(fàn)例解說(shuō)：

兩電量均為＋q的固定點(diǎn)電荷相距r，其庫(kù)侖靜電力大小為F，則：

當(dāng)二電量不變，距離相距r/2時(shí)，靜電力＝

F。

當(dāng)二電量不變，距離相距2r時(shí)，靜電力＝

F。

當(dāng)二電量不變，距離相距3r時(shí)，靜電力＝

F。

當(dāng)二電量分別為2q、3q時(shí)，距離相距3r時(shí)，靜電力＝

F。FrFqq範(fàn)例解說(shuō)二範(fàn)例解說(shuō)：

三個(gè)帶電小球位於同一直線上，且均帶有等電量的負(fù)電荷，若B球受到

來(lái)自A球的靜電力大小為F，則B球受到來(lái)自A球和C球靜電力的

合力為？

。

(A)0

(B)F

(C)2F

(D)3F。D延伸練習(xí)：A球合力

；C球合力

。範(fàn)例解說(shuō)三範(fàn)例解說(shuō)：

若兩帶電體之電量分別為＋8C及－4C，兩帶電體互相接觸後分開(kāi)的距離，變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，此時(shí)兩帶電體的所受靜電力大小為何？

。

(A)32倍(B)1倍(C)1∕32倍(D)1∕8倍R8-42R228-4電荷均勻分布C二、探究靜電力1、電荷量元電荷點(diǎn)電荷電荷量：物體所帶電荷的多少（用q表示）元電荷：物體所帶電荷的最小單元（用e表示）e＝1.6×10－19C電子、質(zhì)子所帶電荷量即為e.任何帶電體所帶電荷量都是e的整數(shù)倍。點(diǎn)電荷：帶電體本身大小相對(duì)電荷間的距離小得多時(shí)，可以忽略其大小，把它看作是一個(gè)幾何點(diǎn)點(diǎn)電荷與質(zhì)點(diǎn)類似，是一種科學(xué)抽象2、庫(kù)侖定律觀察與思考：

（1）若電荷所帶電荷量不變，電荷間的距離改變時(shí)，電荷間的作用力如何變化？

（2）若電荷間的距離不變，電荷的電量改變時(shí)，電荷間的作用力如何變化？電荷間的作用力隨距離增大而減小電荷間的作用力隨電荷量增加而增大

在真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們間的距離的二次方成反比。作用力的方向在它們的連線上，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。這叫庫(kù)侖定律。公式：

F＝kq1q2/r2靜電力常量：k＝9.0×109N·m2/C2注意：（1）適用范圍：真空、點(diǎn)電荷、均勻帶電球體（2）不受其它電荷的存在的影響（3）電荷的正、負(fù)號(hào)可不帶入公式小結(jié)：認(rèn)識(shí)靜電庫(kù)侖定律起電的方法摩擦起電接觸起電感應(yīng)起電