靜電現(xiàn)象及微觀解釋高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第三冊

靜電力與電場強(qiáng)度章一第第1節(jié)靜電的產(chǎn)生及其微觀解釋情境導(dǎo)入將梳過頭發(fā)的塑料梳立刻靠近細(xì)小紙屑，紙屑會被吸起(圖1-1)。雷雨天，你能看到撕裂長空的閃電，聽到震耳欲登的雷聲，這些都是靜電現(xiàn)象，那么，靜電是怎樣產(chǎn)生的?為什么會產(chǎn)生?本節(jié)將學(xué)習(xí)產(chǎn)生靜電的常見方式，并從微觀角度對靜電現(xiàn)象進(jìn)行分析.三種起電方式講授新課1：摩擦起電2：接觸起電3：感應(yīng)起電講授新課

摩擦起電是常見的使物體帶電的方式之一。例如梳頭發(fā)時起電，在地毯上行走時起電，脫毛衣時起電……這類靜電現(xiàn)象都是由摩擦引起的。一.靜電的產(chǎn)生1：摩擦起電講授新課一.靜電的產(chǎn)生我們知道，摩擦后的物體所帶電荷有兩種:用絲摩擦過的玻璃棒所帶的電荷規(guī)定為正電荷，用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷規(guī)定為負(fù)電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。電荷的多少稱為電荷量(electricquantity)。在國際單位制中，電荷量的單位是庫侖(coulomb)，簡稱庫，符號為C。電荷間的相互作用兩種電荷負(fù)電荷——用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷正電荷——

用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷同種電荷相互排斥異種電荷相互吸引摩擦起電（富蘭克林命名）總結(jié)歸納講授新課

接觸起電是使物體帶電的又一種方式。例如，將一根用毛皮摩擦而帶電的橡膠棒跟驗電器的金屬球接觸(圖1-2),會發(fā)現(xiàn)驗電器原來閉合的全屬箔片張開了，表明接觸后的驗電器帶電了。驗電器是檢驗物體是否帶電和估測物體帶電多少的儀器。當(dāng)帶電的橡膠棒與驗電器的金屬球接觸時，有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗電器上，與全屬球相連的全屬箔片帶上同種電荷，因相互排斥而張開。全屬箱片張開角度越大，物體所帶電荷越多。2：接觸起電探究實驗：帶電體接觸驗電器定義：不帶電的物體與帶電體接觸，能使不帶電的物體帶上電，這種方式稱為接觸起電微觀解釋：帶電體接觸驗電器時，帶電體與驗電器之間有電子轉(zhuǎn)移，使驗電器帶電實質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移接觸時電荷分配原則若不受外界影響，兩個完全相同的帶電導(dǎo)體,接觸后再分開,二者將原來所帶電量的總和平均分配實驗與探究2、接觸起電3、感應(yīng)起電實驗與探究將一根用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近(不接觸)驗電器的金屬球(圖1-3)，會觀察到什么現(xiàn)象?為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象?

保持橡膠棒的位置不動，用手接觸驗電器的金屬球(圖1-4)，會觀察到什么現(xiàn)象?這又是為什么?

接著先把手移開，再把橡膠棒移開，又會觀察到什么現(xiàn)象?探究實驗：毛皮摩擦橡膠棒定義：物體經(jīng)過摩擦以后具有吸引輕小物體的性質(zhì)，即摩擦起電微觀解釋：當(dāng)兩個物體互相摩擦?xí)r，一些束縛得不緊的電子往往從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，于是原來電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電。實質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移——兩個相互摩擦的物體帶上等量異種電荷實驗與探究3、感應(yīng)起電問題1.原子為什么呈電中性？2.為什么原子核穩(wěn)定？3.核外電子為什么易失去？電子的轉(zhuǎn)移——兩個相互摩擦的物體帶上等量異種電荷電中性得到電子——帶負(fù)電電中性失去電子——帶正電總結(jié)歸納3、感應(yīng)起電由上面的實驗可知，一個帶電物體靠近導(dǎo)體時，也可使導(dǎo)體帶電。受附近帶電體影響而使導(dǎo)體上的電荷重新分布的現(xiàn)象稱為靜電感應(yīng)(electrostaticinduction)。利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的方式稱為感應(yīng)起電?？偨Y(jié)歸納認(rèn)識靜電的歷史科學(xué)書屋人類對電的研究始于對靜電現(xiàn)象的觀察，靜電的奇妙現(xiàn)象引發(fā)人們不斷對其進(jìn)行探索。公元前600年左右，古希臘的泰勒斯(Thales，約公元前624-前547)發(fā)現(xiàn)，廖過的琥珀可吸引輕小物體，“electricity”(電)這個詞就起源于希臘文的“琥珀”。成書于西漢末年的《春秋緯·考異郵》載有“玳瑁吸諾”，意思是經(jīng)過摩擦的玳瑁(一種海龜科海洋動物)背甲能吸引草屑等輕小物體。16世紀(jì)，英國的吉爾伯特(WGilbert1544-1603)發(fā)現(xiàn)能帶電的不僅有琥珀，還有鉆石、水晶等。認(rèn)識靜電的歷史科學(xué)書屋1660年，德國的格里克(O.Guericke，1602-1686)發(fā)明了摩擦起電機(jī)，推動了人們對靜電現(xiàn)象的進(jìn)一步探索。1882年，英國的維姆胡斯發(fā)明了園盤式靜電感應(yīng)起電機(jī)，其兩個同軸玻璃園板可反向高速轉(zhuǎn)動，感應(yīng)起電的效率很高，能連續(xù)產(chǎn)生并積累較多正、負(fù)電荷?，F(xiàn)在，我們在電學(xué)實驗中經(jīng)常用到感應(yīng)起電機(jī)(圖1-5)。講授新課

二、產(chǎn)生靜電的微觀解釋講授新課大量事實證明，電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量不變。這個規(guī)律稱為電荷守恒定律(1awofconservationofcharge)。講授新課摩擦為什么能使物體帶電?這是因為，兩個由不同物質(zhì)組成的物體相互摩擦?xí)r，由于不同物質(zhì)原子核對電子的束縛能力不同，部分電子掙脫了原子核的束縛，從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上。根據(jù)電荷守恒定律，從整體上看，一個物體失去了電子帶正電，另一個物體就得到了電子帶負(fù)電。例如，用絲綢摩擦玻璃棒時，玻璃棒失去了電子帶正電，絲綢獲得了電子而帶等量負(fù)電(圖1-7)。講授新課感應(yīng)起電的原因是什么呢?原來，帶電體靠近導(dǎo)體時，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子會受到帶電體上電荷的作用，向靠近或遠(yuǎn)離帶電體的方向移動。在本節(jié)“實驗與探究”中，當(dāng)帶負(fù)電的橡膠棒靠近驗電器的金屬球時，驗電器的金屬箔片張開，這是因為金屬球上的自由電子受到負(fù)電荷作用，會向遠(yuǎn)離橡膠棒的方向移動，最終使靠近橡膠棒的金屬球帶正電，遠(yuǎn)離橡膠棒的兩金屬箔片帶負(fù)電而相互排斥。講授新課保持橡膠棒的位置不動，用手接觸驗電器的金屬球，金屬箔片閉合，這是因為金屬箔片上的電子通過人體從驗電器移到了大地，而金屬球上的正電荷繼續(xù)保留。接著把手移開，使金屬球與地面斷開，再把橡膠棒移開，金屬球和兩金屬箔片帶正電，金屬箔片相互排斥又會張開。因此，感應(yīng)起電的實質(zhì)是在帶電體所帶電荷的作用下，自由電荷從導(dǎo)體的一部分轉(zhuǎn)移到了另一部分。擴(kuò)展一步梳過頭發(fā)的塑料梳子為何能吸引輕小紙片呢?如圖1-8所示，當(dāng)摩擦后帶電的梳子靠近紙片時，紙片在梳子所帶電荷的影響下，會出現(xiàn)如圖所示的正、負(fù)電荷分布(這是電介質(zhì)的極化現(xiàn)象，其表面出現(xiàn)的是極化電荷，圖中僅近似畫出紙片兩端的極化電荷)。因為靠近梳子端的極化電荷與梳子所帶電荷是異種電荷，它們之間相互吸引，所以輕小紙片便被梳子吸引過去了。梳子為何能吸引紙片小節(jié)練習(xí)1.在比較干燥的環(huán)境中，將一段塑料繩分成許多細(xì)條，用一只手提起這些塑料細(xì)條，另一只手快速重復(fù)捋塑料細(xì)條，看能否觀察到如圖所示的現(xiàn)象，并解釋原因。小節(jié)練習(xí)2.如圖所示，在桌上間隔一定距離放兩本書，將一塊潔凈的玻璃板放置于兩書之上，使玻璃板離開桌面2~3cm。用寬0.5cm的紙條剪出各種姿態(tài)的人形小紙片，放在玻璃板下面，然后用一塊硬泡沫塑料在玻璃上摩擦，可見小紙人翩翩起舞。(1)小紙人為什么會翩翩起舞?(2)如果實驗前把“舞區(qū)”烤一烤，實驗效果會更好。這是為什么?小節(jié)練習(xí)3.某同學(xué)在探究靜電感應(yīng)時，進(jìn)行了如圖所示實驗:將絕緣細(xì)線上端固定，下端懸掛一輕質(zhì)小球A，A的表面鍍有鋁膜，在A的近旁有一絕緣金屬球B，開始時A、B球都不帶電.若使B帶電，該同學(xué)會