人教版高中物理选修3-1第一章《电场》教案.pdf

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1、选修 3-1 第一章电场 本章概述 本章是高中物理电磁学的起始章节，可以说本章将学生引入另一个新的学习领域；本章 教学是整个电磁学教学的基础，对后续的电磁学的教学将产生深远的影响。 本章知识内容共有9 节，大致分为三个单元。 第一单元包括第1，2 节，既“电荷及其守恒定律”和“库仑定律”，是本章的基础。 第一单元包括第3、4、5、 6 节，分别是“电场强度”“电势能和电势” “电势差”“电势 差与电场强度的关系” ，是本章的核心内容。 第一单元包括第7、8、9 节，既“静电现象的应用”“电容器的电容” “带电粒子在电场 中的用 ” ,是本章的综合应用。 本章的核心内容是电场的概念及描述电场性质

2、的物理量。教材中从电荷在电场中受力入 手，引入电场强度的概念，用来表示电场的强弱。通过静电力做功与重力做功类比法，得出 电荷在电场中具有的物理量-电势能。 本章的知识特点：(1)新概念多且抽象不易直接感知；(2)综合性强、跨度大；(3)包含有 丰富的物理思维方法。 本章的重点、难点：重点是基本概念、基本原理的理解。难点是本章知识的跨度与力学 的综合应用。 本章的课标要求： 1了解静电现象及其在生活和生产中的应用。用原子结构和电荷守恒的知识分析静电 现象。 2知道点电荷， 体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷间相互作用的规律。 通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。

3、3了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强度。会用电场线描述 电场。 4知道电势能、电势，理解电势差。了解电势差与电场强度的关系。 5观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。举例说明电容器在技术中的应用。 6.带电粒子在匀强电场中的运动。 本章的知识版块及知识结构 静电基本现象电场力的性质和能的性质电场对电场中的物质的作用(电场对电荷的 作用、电场对导体的作用、电场对电介质的作用) 本章知识结构图 学情分析 学生对电场知识类了解不多，初中教学中实验不全； 回忆总结初中静电学知识参差不齐； 学生正处在形象思维向抽象思维转变的关键时期，部分学生存在抽象思维障碍，尤其是空间 思维障碍；

4、物理学中的一些研究方法不了解；部分学生对电学知识不感兴趣，存恐惧感。 教学要求 1加强演示实验和生活经验在教学中的形象思维支撑，促进学生获得正确的知识表象； 2不失时机地、及时地进行宏观和微观的联系，突出学生对电荷运动及电相互作用中 的微观机理理解； 3强调静电场的概念和研究方法是电磁学的基础，注意物理概念的辨析，防止相似概 念混淆； 4突出对静电场的认识过程，突出类比思维方法的应用，促进知识的有效建构； 5加强与生活、技术、社会的联系，加强力电知识综合，提高大幅度迁移和应用知识 的能力。 第一节、电荷及其守恒定律 课时 1第一节：电荷及其守恒定律 主备人王宜峰 电话 :15306376959

5、 单位枣庄三中东校 教材分析 本节从物质微观结构的角度认识物体带电的本质，使物体带电的方法。给学生渗透看问 题要透过现象看本质的思想。摩擦起电、两种电荷的相互作用、电荷量的概念初中已接触， 电荷守恒定律对学生而言不难接受，在此从原子结构的基础上做本质上分析，使学生体会对 物理螺旋式学习的过程 本节在本章中的作用： 本节作为电学知识的引入和准备，在章节教学活动中有着一定的重要性。为整个章节作 好准备工作。 学习主要内容： 重点是讲述静电感应现象、电荷守恒定律。 作为章节的起始教学，并不要求学生理解深 奥的电磁学知识，重点安排在静电学基础部分学习上。 学习本节学生的优势和不足： 两种电荷及其相互

6、作用、电荷量的概念、 摩擦起电的知识在初中都已经讲过，但缺乏从物 质的微观角度认识物体带电的本质、电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静 电场的基本性质的理解。 教学方法与手段 以演示实验为先导，引领学生在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明 起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律。 合作学习为主，发动学生对三种起电方式展开讨论，举例说明生活中的静电现象。 教学目标 （一）知识与技能 1知道两种电荷及其相互作用知道电量的概念 2知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开 3知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而

7、是使物体中的电荷分开 4知道电荷守恒定律 5知道什么是元电荷 （二）过程与方法 1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷 2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体 中的电荷分开但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。 （三）情感态度与价值观 培养学生透过现象看本质的科学习惯。通过阅读材料，展示物理学发展中充满睿智和 灵气的科学思维，弘扬前辈物理学家探寻真理的坚强意志和科学精神 教学重点难点 重点：电荷守恒定律 难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。 教学方法 使用幻灯片时充分利用它的高效同时，

8、尽量保留黑板的功能始终展示本节课的知识框架。 在条件允许的情况下努力使实验简化，给学生传递这样一个信息善于从简单中捕捉精 彩瞬间，从日常生活中发现和体验科学（阅读材料）。 练习题设计力求有针对性、导向性、层次性 课时问题设计：1、摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的现象，为什么？ 2、用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也 相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引。上述现象说明了什么问题？ 3、摩擦过的玻璃棒靠近验电器，金属箔张开，为什么？ 课前准备 : 丝绸，玻璃棒，毛皮，硬橡胶棒，绝缘金属球，静电感应导体，通草球，验电器、 静电计。多媒体课件、实物投影仪、视频片断。

9、学习活动设计 活动顺序学生活动教师活动设计意图 活动一 情景引入、 展示 目标 1、学习目标 2、生活中的静电现象 静电（static electricity） ，是一种处于 静止状态的电荷。在干燥和多风的秋 天，在日常生活中，人们常常会碰到 这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗 中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝 光，见面握手时，手指刚一接触到对 方，会突然感到指尖针刺般刺痛，令 人大惊失色；早上起来梳头时，头发 会经常“飘”起来，越理越乱，拉门 把手、开水龙头时都会“触电”，时 常发出“啪、啪”的声响，这就是发 今天开始我们进入物理学另 彩，更有趣的殿堂，电和磁 的电学知识大致可分为电场 将学习静

10、电学，将从物质的 识物体带电的本质，电荷相 规律，以及与静止电荷相联 基本性质。 学生认识 到自然界 静电的存 在。 生在人体的静电。 活动二 自主合作、 探究 交流 【探究一 】摩擦过的物体具有 了吸引轻小物体的性质，这种 现象叫摩擦起电，这样的物体 就带了电 【探究二 】用丝绸摩擦过的玻 璃棒之间相互排斥，用毛皮摩 擦过的硬橡胶棒之间也相互排 斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间 却相互吸引，所以自然界存在 两种电荷 同种电荷相互排斥， 异种电荷相互吸引 讨论 1 ： 理论探究摩擦起电的微 观原理。 结论：摩擦起电的原因：不同物 质的原子核束缚电子的能力不同。 实质：电子的转移。 结果：两个相互摩擦

11、的物体带上 了等量异种电荷。 【 探究三】 把带正电荷的球C 移近彼此接触的异体A， B(参见 课本图 1.1 1) 可以看到A，B 上的金属箔都张开了，表示 A，B 都带上了电荷 如果先把C移走， A和 B上的金属箔就会闭合如 果先把 A和 B分开，然后移开C， 可以看到A和 B仍带有电荷；如 果再让 A和 B接触，他们就不再 带电这说明A和 B分开后所带 的是异种等量的电荷，重新接触 后等量异种电荷发生中和 讨论 2 ：感应起电的微观原理。 起电的本质原因： 把带电的球C 移近 金属导体A 和 B 时，由于同种电荷 相互排斥，异种电荷相互吸引，使导 体上的自由电子被吸引过来，因此导 体 A

12、 和 B 带上了等量的异种电荷。 结论：A 和 B 分开后所带的是异种 从物质的微观结 构、原子的组成、 原子 核对内外层电子约束 能力等方面讨论摩擦 起电的微观原理。 参考解释： 物质都 是由分子组成， 而分子 由原子组成， 原子是由 一个带正电的原子核 和一定数目的绕核运 动的带负电的电子组 成。原子核所带正电荷 量的总数与核外所有 电子的负电荷量总数 是相等的，且正电荷、 负电荷分布的中心(常 称电荷中心)重合。因 而，在通常情况下， 整 个原子呈电中性(所谓 不带电 )。当原子因某 种原因 (如摩擦、 受热、 化学变化等)，而失去 一个或几个电子时，原 子就显为“带正电”， 获得额外电

13、子时， 就显 为“带负电”。所以， 实质上物体的带电过 程就是电子的得失过 程。比如用丝绸摩擦过 的玻璃棒所带的正电 荷，实质上就是由于两 者摩擦，组成玻璃棒的 原子上的若干电子转 移到丝绸上， 使玻璃棒 失去电子带正电， 而丝 绸得到电子带负电。 静电感应： 把电荷 移近不带电的导体，可 以使导体带电的现象。 利用静电感应使物体 带电，叫做感应起电。 归纳总结电荷 以 演 示实验为 先导，引 领学生在 复习摩擦 起电现象 和讲述静 电感应现 象的基础 上，说明 起电的过 程是使物 体中正负 电荷分开 的过程， 进而说明 电荷守恒 定律。 合作学习 为主，发 动学生对 起电方式 展开讨 论，

14、等量的电荷， 重新接触后它们就不再 带电。 感应起电的本质：感应起电也不是 创造了电荷， 而是使物体中的正负电 荷分开， 是电荷从物体的一部分转移 到另一部分。 【阅读理解】 电荷量 电荷的多少叫做 Q 或 q 单位：库仑符号： C。 元电荷 电子所带的电荷量，用e 表示 10 -19 C。 注意：所有带电体的电荷量或者等于e，或 数倍。电荷量是不能连 续变化的物理量。最早由美国物理学家密 比荷 电荷的电荷量q 与其质量m的比 C/。 守恒定律： 电荷既不能创造，也不能消 只能从一个物体转移到另一 或者从物体的一部分转移到 一个与外界没有电荷交换的 电荷的代数和 总是保持不变 接触带电 两个带

15、有同种 电荷的导体接触， 电荷 会重新分配， 若不受外 界影响，两个完全相同 的带电导体， 接触后再 分开，二者将原来所带 电荷量的总和平均分 配。 两个带有异种 电荷的导体， 接触后先 发生正负电荷的中和， 然后剩下的电荷量再 进行电荷的重新分配； 如果两带电体完全相 同，则剩下的电荷平均 分配。 例 1:下列说法中正确的是( ) A.不带电的物体上,即没有正电荷也 没有负电荷 B.物体所带的电荷量可以是任意实数 C.摩擦起电的过程,是通过摩擦创造 了等量异种电荷的过程 D.带电现象的本质是电子的转移,呈 电中性的物体得电子就一定显负电 性,失去电子就一定显正电性 解析 :玻璃棒与丝绸摩 擦

16、后会失去电子因而 带正电 ,但玻璃棒与其 他物体摩擦后不一定 总是失去电子 ,因而不 能确定其电性 ,同理也 无法确定橡胶棒的电 性,故 A 选项错误 ;并不 是任意两个物体间摩 擦时都能起电 ,故 B 选 项错误 ;物体如果原带 电,得到电子后可能带 正电 ,也可能带负电,也 可能不带电 .故 C 选项 错误 ;不带电的物体内 正?负电荷相等 ,所以 显电中性 ,故 D 选项正 确. 答案 :D 进一步强 化对知识 的理解 活动三 探究解疑 例 2 如右图所示 ,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( ) A.金属球可能不带电 B

17、.金属球可能带负电 C.金属球可能带正电 D.金属球一定带负电 解析 :验电器的金箔之 所以张开 ,是因为它们 都带有正电荷 ,而同种 电荷相排斥 ,张开角度 的大小决定于两金箔 带电荷量的多少.如果 A 球带负电 ,靠近验电 器的 B 球时 ,异种电荷 相互吸引 ,使金箔上的 正电荷逐渐“上移”, 从而使两金箔张角减 小,选项 B 正确 ,同时否 定选项 C.如果 A 球不 带电 ,在靠近 B球时 ,发 生静电感应现象使A 球靠近 B 球的端面出 现负的感应电荷,而背 向 B球的端面出现正 的感应电荷 .A 球上的 感应电荷与验电器上 的正电荷发生相互作 用,由于负电荷离验电 器较近而表现为

18、吸引 作用 ,从而使金箔张角 减小 ,选项 A 正确 ,同时 否定选项 D. 活动四 达标练习 1、关于点电荷的说法，正确的是：（） A、 只有体积很小的电荷，才能作为点电荷 B、 体积很大的电荷，一定不能作为点电荷 C、 点电荷一定是带电量很小的电荷 D、两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球 心的点电荷处理 2、关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（） A物体所带的电荷量可以为任意实数 B物体所带的电荷量只能是某些特定值 C物体带电 1.60 10 -9C，这是因为该物体失去了 1.0 10 10 个 电子 D物体带电荷量的最小值为1.6 10 -19C 3、关于元电荷的理解

19、，下列说法正确的是( ) 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 4、带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( ) A. 2.4 10 -19C B.-6.4 10 -19C C.-1.6 10 -18C D.4.0 10 -17C 5、关于摩擦起电现象,下列说法中正确的是( ) A.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷 B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个 物体 C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一定带有等量异 种电荷 D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带有同种电 荷 金

20、太阳新课标资源网 6、用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒，都能 吸引轻小物体，这是因为（） A.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷 B.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有同种电荷 C.被吸引的轻小物体一定是带电体 D.被吸引的轻小物体可能不是带电体 7、关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是：（ A、 摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通 过做功可以创造电荷 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个部分转移到物体另一 个部分 D、感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体 上去了 8 、 关 于 电

21、荷 守 恒 定 律 ， 下 列 叙 述 正 确 的 是 ： ( ) A一个物体所带的电量总是守恒的； B在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电量总 是守恒的； C在一定的条件下，一个系统内的等量的正负电荷即使同时 消失，但是这并不违背电荷守恒定律； D电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交 换； 9使用电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片开。 下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是 （ B ） 金太阳新10、 如图 1-3 所示 ,将带正电的球 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() A B C D A.枕形导体中的正电荷向B 端移

22、动 ,负 电荷不移动 B.枕形导体中电子向A 端移动 ,正电荷 不移动 C.枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和 A 端移动 D.枕形导体中的正、负电荷同时分别向A 端和 B端移动 11、如图 1-4 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 ( ) A.只有M端验电箔张开 B.只有 N 端验电箔张开 C.两 端的 验电 箔都 张开 D.两端的验电箔都不张开 金太阳新课标资源网 12、如图所示， 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，下述几种 方 法 中 能 使

23、 两 球 都 带 电 的 是 （） A先把两球分开，再移走棒 B先移走棒，再把两球分开 C 先将棒接触一下其中的一个球， 再把两球分开 D棒的带电荷量不变，两导体球不能带电 13、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 活动五 参考答案 1D、2 解析：物体带电的原因是电子的得、失而引起的，物体带电荷量一 定为 e 的整数倍，故

24、A 错， B、C、D 正确 3BD4 A 5BC 6 AD7【解析】摩擦起电的实质是：当两个物体相互摩擦时， 一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中 性的物体由于得到电子而带上负电，失去电子的物体带上正电。即电荷在 物体之间转移。 感应起电的实质是：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间的相互 吸引或排斥， 导致导体中的自由电荷趋向或远离带电体，使导体上靠近带 电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷。即电荷在物体的不同部 分之间转移。由电荷守恒定律可知：电荷不可能被创造。 8 BC 9【解析 】 ：带电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器上感应出 - - - -

25、- - 甲乙 图 1 11 异种电荷，验电器的顶端带上正电荷，金属箔片带上负电荷。 故 B选项正确。 10 B 11C 12 解析：带电棒移近导体球但不与导体球接触，从而使导体球上 的电荷重新分布，甲球左侧感应出正电荷，乙球右侧感应出负电荷，此时 分开甲、乙球，则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷，故A 正确；如果 先移走带电棒，则甲、乙两球上的电荷又恢复原状，则两球分开后不显电 性，故 B 错；如果先将棒接触一下其中的一球，则甲、乙两球会同时带上 和棒同性的电荷，故C正确可以采用感应起电的方法使两导体球带电， 而使 棒的带电荷量保持不变，故D 错误 13解析 b 带电后，由于静电感 应， a

26、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。 反思提高 本课的设计采用了课前预习、找出自己迷惑的地方。课堂上演示实验师生 共同解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易 混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的 目的。 板书设计 一、两种电荷及其相互作用 二、三种起电方式： 1摩擦起电 2感应起电 3接触带电 结论：无论是哪种起电方式，其本质都是使电荷发生转移，造成局部 正负电荷分布不均，并不是创造电荷。 三、电荷守恒定律 1内容： 2 另一种表述：

27、一个与外界没有电荷交换的系统，电荷 的代数和保持不变。 四、电荷量、元电荷和比荷 1电荷量：电荷的多少。单位：库仑，符号：C 2元电荷：电子所带电荷量。e1.60 10 19 C 3比荷：电荷的电荷量q 与其质量m的比值 q/m，符号： C/kg 活动小结 1、两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识， 这些在初中都已经讲过，本节重点是讲述静电感应现象要做好演示 实验，使学生清楚地知道什么是静电感应现象在此基础上，使学生 知道，感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开， 使电荷从物体的一部分转移到另一部分本节只说明静电感应现象。 2在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基

28、础上，说明起电的过 程是使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律 布置作业丛书第1-3 页 信息化资源： 1、验电器 为了判断物体是否带电以及所带电荷的种类和多少，从 18 世纪起， 物理学研究者们经 常应用一种叫做验电器的简单装置；玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一条导体棒的下 端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出(如图甲 )。如果把金属箔换成指针，并用金属做外壳，这 样的验电器又叫静电计(如图乙 )。 验电器和静电计 制作一个验电器，并描述如何用验电器检测带电体带电的种类和相对数量。 注意观察： 是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时，金属箔片才开始张开？解释 看到的现象。 思维拓展

29、：如何有验电器检测带电体带电的种类和相对数量？ 参考方法： 先让验电器带上电性已知的电荷，带电体与验电器金属棒接触，金属箔片张 角增大为同性电荷，张角减小或先闭合再张开，则为异性电荷。 当带电体靠近验电器上端金属棒时，利用静电感应规律可作出类似的判断。 2、人类对电的认识简史 人类对电的认识是在长期实践活动中，不断发展、 逐步深化的， 经历了一条漫长而曲折的道 路。人们对电现象的初步认识，可追溯到公元前6 世纪。 希腊哲学家泰勒斯那时已发现并记 载了摩擦过的琥珀能吸引轻小物体。我国东汉时期，王充在论衡一书中所提到的“顿牟 掇芥”等问题，也是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。 第一位认真研究电现象的是英

30、国的医生、物理学家吉尔伯特。1600 年，他发现金刚石、 水晶、硫磺、火漆和玻璃等物质，用呢绒、毛皮和丝绸摩擦后，也能吸引轻小物体，有“琥 珀之力”， 他认为这可能是蕴藏在一切物质中的一种看不见的液体在起作用，并把这种液体 称之为“琥珀性物质”。后来根据希腊文“琥珀”一词的词根，拟定了一个新名词 “电”。但吉尔伯特的工作仅停留在定性阶段。到了1733 年法国物理学家杜菲发现， 把两根跟毛皮摩擦后的琥珀棒或两根跟丝绸摩擦过的玻璃棒悬挂起来，当两根同种棒彼此靠 近时，它们相互排斥，但琥珀棒与玻璃棒则会互相吸引；如果使其接触，二者都失去电性。 于是杜菲认识到电有两种：“琥珀电”和“玻璃电”；同种电相

31、斥，异种电相吸。美国学者 富兰克林干脆把这两种电叫“正电”和“负电”，他认为，电是一种流质；摩擦琥珀时，电 从琥珀流出使它带负电；摩擦玻璃时，电流入玻璃，使它带正电；两者接触时，电从正流向 负，直到中性平衡为止。 富兰克林还揭露了雷电的秘密。他冒着生命危险，把“天电”吸引到莱顿瓶中，令人信 服地证明了“天电”与“地电”完全相同。接着他发明了避雷针，这是人类用已有的电学知 识征服自然所迈出的第一步。用电的科学取代了对上帝的部分迷信，也推动了人们对电的研 究和探索。 1785 年，法国物理学家库仑用他发明的扭秤，通过实验研究，确立了电荷之间的作用 规律库仑定律。从此， 人们对电现象的研究从定性走上

32、了定量的道路。但要深入探讨电 的本质，则须有大的电源。 18世纪后期， 意大利物理学家伏打发明了电池。伏打把银片、 锌片和用盐水浸泡过的硬 纸板按一定顺序叠起来，组成一根柱体， 称为“伏打电堆”。当用导线连接电堆两端的导体 时，导线中产生持续的电流。此后，各种化学电源相继出现。在使用伏打电池过程中，还发 现了新的现象， 如英国人尼科尔松发现，用锌板和铜板制成的伏打电池，在使用过程中锌板 上出现氧气，铜板上出现氢气。伟大的物理学家法拉第，通过实验发现了电解定律。在这以 前，法拉第还通过实验发现了电磁感应现象，确立了电磁感应定律，为电能的开发和利用拓 出一条崭新的途径。1862年，韦伯首次以带电粒

33、子的移动解释电流现象，使“静电”与“动 电”的本质统一起来了。1871年为了解释安培的分子电流假说，韦伯又提出“带正电的粒子 围绕负电中心旋转”， 这使认识电的物质基础的范围已缩小到原子内部。化学电源出现之后， 人们可能获得比较稳定而持续的电流，并且可以控制电压的高低、电流的强弱。 这为进一步 研究电流本身的规律，以及电流与其他各种物理现象之间的联系。提供了优越的条件。1820 年奥斯特发现了电流的磁效应。就在奥斯特发现电流的磁效应不久，不同类型的检流计相继 研制出来了， 为欧姆发现电流定律做好了物质准备。在1826年，欧姆受傅立叶的热传导理论 的启发，在实验的基础上，确立了电流定律。到184

34、8年基尔霍夫从能量的角度出发，分析并 澄清了电位差、 电动势、 电场强度等概念，把欧姆的理论与静电的一些概念协调起来，在此 基础上基尔霍夫解决了分支电路问题，建立了基尔霍夫第一、第二定律。 在奥斯特发现电流 的磁效应的同一年里，安培发现了载流平行导线间存在着相互作用力；还发现了电流使磁针 方向偏转的规律安培定则。电与磁间的联系在不断地深化和发展。在法拉第发现电磁感 应现象后不久， 楞次独立地宣布了自己的发现，他明确地指出了感应电流方向所遵循的规律， 后来把这一规律称为楞次定律。但对电的本质的进一步认识，还是在研究稀薄气体放电现象 中得到的。 19世纪初，人们在封入稀薄空气的玻璃管两端，加上几百

35、伏以上的电压，观察到 放电现象。 但由于高真空技术不成熟，研究工作进展不大，直到 1855年德国玻璃工人盖斯勒 发明了水银空气泵，才创制出真空度较高的盖斯勒发光管。1859年德国学者普留卡用盖斯勒 管做实验时， 发现在阳极方面的玻璃上出现了荧光，当时他猜想可能有一种神奇的东西从阳 极发出来，打在管壁上。这种东西受磁场作用，路径会发生弯曲。后来，他的学生希特洛夫 在两个电极中间放个小物体，发现盖斯勒管放电时，在阳极方面的玻璃上呈现出这个物体的 阴影。 1876年科学界确认了这项发现，称阴极发出的东西为“阴极射线”。英国物理学家约 翰汤姆生经过大量实验后，确认“阴极射线”是带负电的，并测量出射线中

36、粒子的荷质比。 实验表明， 不论射线管中充以何种气体，电极用哪种金属材料制成，所得射线中粒子的荷质 比都相同。 由此汤姆生认为阴极射线中带负电的粒子存在于任何元素之中，是一切物质中共 有的粒子， 并把这种粒子称为“电子”。1909年美国物理学家密立根用油滴实验，测得电子 的电荷值为 1610 19库仑， 证实了汤姆生关于电子性质的预言。 电的应用现在遍及各个方 面，并在蓬勃发展着，但对电的认识还在不断深化，现在人们又在寻找比电子电荷更小的分 数电荷，为电的发展历史谱写新的篇章 3、密立根油滴实验 密立根（ R.A.Millikan ）在 1910-1917年的七年间，致力于测量微小油滴上所带电荷的 工作， 这即是著名的密立根油滴实验，它是近代物理学发展过程中具有重要意义的实验。密 立根经过长期的实验研究获得了两项重要的成果：一是证明了电荷的不连续性。即电荷具有 量子性， 所有电荷都是基本电荷e 的整数倍； 二是测出了电子的电荷值即基本电荷的电荷 库仑。本实验就是采用密立根油滴实验这种比较简单的方法来测定电子的电荷值e。由于实 验中产生的油滴非常微小（半径约为m，质量约为kg） ，进行本实验特别需要严的 科学态度、严格的实验操作、准确的数据处理，才能得到较好的实验结果。