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1、第十五电流和电路第一节 电 荷 摩擦起电学习目标：1. 认识摩擦起电的现象，了解电荷的种类及电荷间的相互作用是什么？2. 了解验电器的原理及其作用，了解电荷量及其单位3. 了解原子结构，知道元电荷、自由电子和电荷的移动自主学习：1、阅读课本“电荷”部分，思考下列问题，并在小组内交流：在什么情况下，就可以认为物体带了电荷？可以用什么办法使物体带上电荷？举例说明。2、阅读课本“原电荷”部分，了解物质的组成结构。3、独立完成下面的预习检测题，然后与正确答案对照，了解自己的预习情况。【预习检测】（1）梳过头发的梳子能吸起头发、穿过的化纤衣服表面常吸附一些灰尘。这样，我们就说梳子、衣服带上了。（2）带了
2、电荷的物体具有的现象。（3）原子由和组成，位于原子的中心。4、预习过程中，你还有什么疑问？请跟同学们讨论交流。合作探究：摩擦起电独立完成下列活动，仔细观察现象，思考产生这些现象的原因：问题 1、 将自己的塑料直尺、圆珠笔杆、 钢笔等文具在毛发中摩擦后，分别靠近小纸片。问题 2、将一束扯成线状的塑料捆扎绳，用干燥的手自上而下捋。再多捋几次。问题3、将跟毛皮摩擦过的橡胶棒、跟丝绸摩擦过的玻璃棒分别靠近自来水的细水流、细小纸屑。会发现，细水流变，小纸屑被。总结：可以发现，一些物体被后能够带上电荷，因而能吸引物体。这种使物体带电的现象，就是现象。电荷间的相互作用思考下面问题：（玻璃棒用丝绸摩擦过，橡胶
3、棒用毛皮摩擦过）问题 4、将两根玻璃棒互相靠近（见课本图5.1-2 ），自由悬挂的玻璃棒是否会动？可能向哪个方向运动？问题 5：将橡胶棒靠近自由悬挂的玻璃棒，玻璃棒可能向哪个方向运动？问题 6：将两根橡胶棒互相靠近，自由悬挂的橡胶棒会向哪个方向运动？现象： 靠近的两根玻璃棒会，靠近的两根橡胶棒会，靠近的玻璃棒与橡胶棒会。总结： 自然界中有两种电荷，把规定为正电荷，把规定为负电荷。同种电荷相互，异种电荷相互。练习 1：有 A、B、C三个轻质小球，它们相互靠近时，A排斥 B，B吸引 C。已知 A球带正电荷，试判断B、C两个小球的带电情况？验电器的原理和作用阅读课本 98 页“验电器”部分，试回答、
4、讨论下面问题：问题 7：验电器为什么能检验物体是否带电（验电器的原理）？问题 8：用验电器能粗略比较物体带电的多少吗？为什么？问题 9：用验电器能否检验带电体带的是正电荷还是负电荷？试一试，用验电器检验一下丝绸摩擦过的两根玻璃棒，哪根带有的电荷多？总结： 验电器的原理是，作用是。电荷量的单位是。电荷在导体中的定向移动完成课本 100 页中电荷定向移动的实验：说说你观察到的现象：A验电器的金属箔片，B验电器的金属箔片。交流讨论：解释观察到的现象，A、B验电器上的电荷数量有什么变化？为什么会变化？总结： 电荷可以沿金属棒。阅读课本中导体和绝缘体部分，并完成下面问题：常见的导体有，常见的绝缘体有，各
5、种金属导电靠得是。当堂训练：1、电荷：物体有了性质，我们说物体带了电，或带了电荷。2、摩擦起电：摩擦过的物体具有。3、正电荷的规定：的电荷叫正电荷。负电荷的规定：的电荷叫负电荷。4、电荷间的作用规律：5、验电器：结构：金属球、金属杆、金属箔。作用：。 原理：。6、电荷单位：，符号：7、导体是善于导电的物体。如：金属、人体、大地、酸碱盐的水溶液、石墨等。绝缘体是导电的物体如：橡胶、陶瓷、塑料、干燥的空气、油等。8、电风扇叶片上经常布满灰尘，是因为风叶转动时与空气_ 而产生 _, ，带有 _ 的叶片会把空气中的灰尘吸着不放，以致叶片上特别容易脏9、打开自来水龙头，放出一股细小的水流，用在干燥的头发
6、上梳过的塑料梳子靠近水流，可以观察到水流_ ，这是因为 _ 10、检验物体是否带电的仪器叫做_，用带电体接触它的金属球时，它的两片金屏箔就由于_而张开，且带电体带电量越多，张开的角度就_ 11、我们经常在加油站看到一条醒目的标语“严禁用塑料桶装运汽油“，这是因为桶内汽油会不断与桶璧摩擦，使塑料桶带了_ ，造成火灾隐患12、电视机的荧光屏表面经常有很多灰尘，这主要是因为() A 荧光屏具有吸附灰尘的能力B 房间内灰尘的自然堆积C 电视机工作时，荧光屏表面温度较高D 电视机工作时，荧光屏表面有静电13、在编织某种地毯时，编织过程中夹杂一些不锈钢丝，这是因为() A 便地毯更好看B 使地毯更耐用C
7、使地毯更善于传热D 释放静电，便地毯不易沾上灰尘物理阅读电的性别 阳电和阴电 人们对电现象进行观察研究的过程中，发现了一个很有趣的现象：两个相同的物体与其他某一物体摩擦后，这两个相同物体之间不是相吸而是相斥。比如两根玻璃棒用丝绸摩擦后，玻璃棒之间是相互排斥的。同时还观察到，同一个带电体如果与用毛皮摩擦过的火漆棒相吸，它就一定与用丝绸摩擦过的玻璃棒相斥。 1733 年法国人杜菲用实验发现，带电的玻璃和带电的琥珀是相互吸引的，但是两块带电的琥珀或者两块带电的玻璃则是相互排斥的。这些现象的原因是什么呢？他猜想很可能是由于相互排斥的带电体带的是相同种类的电荷，而相互吸引的两个带电体带的是异种电荷。也就
8、是说，自然界存 在着不同种类的电荷。那么存在几种电荷呢？如何进行电荷的分类呢？杜菲根据大量的实验事实，经过比较分析，大胆地断定：电有两种：一种是与琥珀带的电性质相同，叫做“琥珀电”； 一种是与玻璃带的电性质相同，叫做“玻璃电”。 由于 “琥珀电” 和“玻璃电” 对其他带电体的作用恰恰相反被“琥珀电”吸引的带电体一定被“玻璃电”排斥，所以人们就分别称它们为阳电（也叫正电） 和阴电（也叫负电） 。 就好比我们人有男、女之分一样。 当时只是用阳和阴或正和负来说明两种性质不同的电，至于称谁为正电或负电，完全是任意的。 为了统一起见，到了1747 年，美国的富兰克林便把丝绸摩擦过的玻璃棒带的电称为“正电
9、”，用“”号表示；把毛皮摩擦过的火漆棒（或琥珀）带的电称为“负电”，用“”号表示。警惕静电的危害 摩擦是生产、生活中普遍存在的现象，伴随摩擦产生的静电也就跟生产、生活有着密切的联系。但遗憾的是在许多情况下，“静电”却是不受欢迎的“不速之客”。在气候干燥的季节，如果你穿着旅游鞋在干净的地板上行走后，伸手抓金属门柄，常常会给你一件意想不到的“礼物”一个小火花跳到手 上，麻得你不自在；当你伸手跟别人接触，常常会给对方造成一次电击，令人不快。这都是静电的“恶作剧”。究其原因，原来是身体与空气及周围物体摩擦带了电，由于旅游鞋底绝缘性能好，人体带的电荷不能泄放入地，一旦接触导体，就会发生火花放电，造成“不
10、愉快”的电击。我们还知道，物体带电后能吸引轻小的纸屑、绒线，当然也能吸引更小的灰尘。日常用的塑料制品、穿的化纤衣物，都是摩擦起电的好材料， 静电电荷的良好栖息地。这些物品在使用过程中难免发生摩擦而带电，使用不久它们的表面就会吸附一层灰尘，鲜艳漂亮的用具、衣物也就黯然失色。当然，这些都是生活中的小事。可是要是发生在生产部门，问题就严重了。在化纤纺织工业中，用化纤丝如尼龙、晴纶、涤纶等织布时，由于 化纤丝和金属部件发生摩擦而起电，带电的化纤丝相互排斥而松散，产生乱纱，给生产带来麻烦。橡皮胶是重要的工业原料，又是良好的绝缘体。在生产过程中，橡胶与金属摩擦、剥离及胶布撕裂时产生的静电电荷不易泄漏，积累
11、过多就会发生火花电。由于橡胶制品在生产过程中，很多工序 要用汽油和笨等易燃品，因此火花放电往往会引起火灾或爆炸。印刷车间，纸张由于跟机器和油墨摩擦而带电，常常吸在铅板或印刷机的滚筒上， 影响连续印刷。摄影用的胶片，在生产过程中产生的静电电荷，常常发生放电现象，使胶片感光形成斑痕而报废。在煤矿矿井中，由于种种摩擦产生的静电电荷，一旦发生火花放电就会引起瓦斯爆炸，给人们的生命财产带来巨大的损失。在火药和炸药的制造、调合、 移动及贮藏时，伴随摩擦、分离、混合等现象，会产生大量静电电荷，若不采取必要的措施，更容易造成爆炸、着火等静电灾害。 受静电危害最苦的是石油工业，石油产品及蒸汽，是危险的易燃易爆品
12、。微弱的火花放电也会引起含有汽油或煤油蒸汽的空气燃烧爆炸。而石油生产和储运过程中，几乎处处有静电；石油在管道中流动，在管壁上产生静电；石油从管口流出，冲击金属容器会产生静电；石油液滴飞溅与空气摩擦，会产生静电；石油通过过滤网，会产生静电；石油在油罐车、油船中连续颠簸，运油车行驶时，轮胎和路面摩擦、甚至向油罐中灌入不同 规格的新油等等，都会产生大量静电。若防电措施稍有疏忽，就有可能造成不可挽回的损失。还有，飞机在空中飞行，在穿过云层时，与云中微小的冰或雪的晶体摩擦，使飞机带上大量的静电电荷，特别是飞机在雷雨天飞行时，雨滴溅 落在飞机的表面也会使飞机带电。只要飞机上的静电放电电流超过5 微安，无线
13、电通信就要受到干扰。所以通常飞机上装有静电放电器，以便中和静电电荷。汽车上的收音机，在炎热干燥的季节里常因轮胎和路面摩擦产生静电干扰而无法接收。狂风卷起的沙砾，往往携带大量的静电电荷，中断无线电通信，有时还会引起铁路、航空等自动信号系统的信号失误，造成严重事故。 可见，生产和生活中的静电，一有时机就会兴风作浪，若不采取防止措施，就会给人们造成很大的危害。驯服静电，消除危害静电虽然有那么多的危害，但人们只要掌握了科学知识，就能想出许多办法，驯服静电、消除危害。 不知同学们是否注意观察过，运输汽油的汽车，后面总是拉着一条长长的“尾巴”一根拖地的铁链条（图1 11）。这就是一种消除静电危害的好方法，
14、叫“接地”。把容易产生静电的部件用一个良导体与大地连接，可以将静电电荷通过接地导体迅速引入大地，防止电荷的积累，避免静电危害。这是一种既简单易行又安全可靠的方法，被广泛运用。 如输送石油的输油管道每隔100 300 米就要接地一次。大型油罐要有好几个很深的接地板。向铁路油罐车装卸油料的桥台、钢轨以及油轮码头，都要有专门的接地设施。生产或加工易燃液体和可燃气体的金属设备及输送管道都有可靠的接地设备。不过，接地这种方法有很大的局限性，只适用于消除导体上的静电，对绝缘体上的静电，则无能为力，因为绝缘体中的电荷不能移动，所以接地也无用的。 增加空气湿度是控制静电的另一有效办法。因为空气干燥容易积累静电
15、电荷，所以静电危害大多发生在天气干燥的季节。如果增加空气湿度，工作人员身上、机器各部件、被加工物体表面均可吸附一层水份，使其电阻变小，电荷产生以后将迅速流入大地，如果工作房间空气湿度在70%以上，一般可以防止静电危害。 油类、纤维质、塑料与橡胶等，在加工、装运或使用期间往往产生静电，主要是由于这些物质的电阻率高，绝缘性能好，电荷不易泄漏。如果在这些绝缘物质中加入一些导电填料，做成导电橡胶、导电塑料、导电纤维等，可减小其电阻率。还可以为绝缘材料穿上“导电衣”，涂上一层金 属粉末或导电漆，降低材料的表面电阻率，减小放电路径上的电阻，防止静电的产生。目前，导电纤维已被广泛用来作防电工作服、手套、地毯
16、、包装袋和缝纫线等。卤水点豆腐，一物降一物。为了防止塑料、化纤制品等绝缘体上聚积静电电荷，人们还研制了各种抗静电剂。汽油、柴油、煤油中加入少量的 抗静电剂，就可以大大增强它们的导电性能。因此使用抗静电剂也是消除静电的一种“灵丹妙药”。还有一种方法叫“以电治电”，这实在是一个聪明的主意。在胶片生产和印刷生产中，湿度不宜过大，就可以设置“静电消除器”。它的工作原理是造成大量的带电离子，它们的电性与由于摩擦带上的静电电性相反，把摩擦起电的电荷中和掉。 人们还注意到，同一物体分别和几种不同物质组成的物体摩擦后，会产生完全不同的带电效果：有时带正电，有时带负电；有时带电显著，有时则微不足道。根据这种性质，人们对一些经常发生摩擦而带电的零部件的材料进行适当选择，就能破坏静电产生的条件。总之，随着静电防护研究的不断发展，静电危害一定能
