《電荷及其守恒電律》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、電荷及其守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì) 江西省吉安市第一中學(xué)陳昌?！窘滩?、學(xué)情分析】本節(jié)從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度去認(rèn)識物體帶電的本質(zhì)和使物體帶電的方法，滲透了看問題要透過現(xiàn)象看本質(zhì)的思想。兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、摩擦起電的知識在初中都已經(jīng)講過，那么電荷守恒定律對學(xué)生而言不難接受，在此從原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上去做本質(zhì)上分析，從而體驗(yàn)對物理螺旋式學(xué)習(xí)的過程。本節(jié)關(guān)鍵是做好實(shí)驗(yàn)，從微觀分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。有了使物體帶電的理解，電荷守恒定律便水到渠成，進(jìn)而進(jìn)一步鞏固高中的守恒思想，學(xué)生養(yǎng)成透過現(xiàn)象看本質(zhì)的科學(xué)習(xí)慣。通過閱讀材料，體會(huì)物理學(xué)發(fā)展中充滿睿智和靈氣的科學(xué)思維，感受前輩物理學(xué)家探尋真理的堅(jiān)強(qiáng)意志和科學(xué)

2、精神?！窘虒W(xué)預(yù)設(shè)】在使用ppt同時(shí)，保留黑板展示本節(jié)課的知識框架的功能。在條件允許的情況下努力使實(shí)驗(yàn)簡化，給學(xué)生傳遞這樣一個(gè)思想-善于從簡單中捕捉精彩瞬間，從日常生活中發(fā)現(xiàn)和體驗(yàn)科學(xué)。強(qiáng)化理解練習(xí)題設(shè)計(jì)力求有針對性、導(dǎo)向性、層次性?！窘虒W(xué)目標(biāo)】 (一）知識與技能 知兩種電荷及其相互作用。 知三種使物體帶電的方法及其本質(zhì)。 知電荷守恒定律。 知什么是元電荷、比荷、電荷量、靜電感應(yīng)等的概念。 （二）過程與方法 物理學(xué)螺旋式遞進(jìn)的學(xué)習(xí)方法。 由現(xiàn)象到本質(zhì)分析問題的方法。 （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過本

3、節(jié)的學(xué)習(xí)養(yǎng)成從微觀的角度認(rèn)識物體帶電的本質(zhì)。【教學(xué)重、難點(diǎn)】 重點(diǎn)：電荷守恒定律、電荷 難點(diǎn)：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電的相關(guān)問題。【教學(xué)過程】 一、 創(chuàng)設(shè)情景，導(dǎo)入新課情景導(dǎo)入，放映雷電現(xiàn)象的視頻片斷，ppt課件展示靜電現(xiàn)象的圖片。引入新課：【演示】演示靜電現(xiàn)象（雷電的形成）本章我們將學(xué)習(xí)靜電學(xué)，將從物質(zhì)的微觀角度認(rèn)識物體帶電的本質(zhì)，電荷相互作用的基本規(guī)律，以及與靜止電荷相聯(lián)系的靜電場的基本性質(zhì)。 【板書】第一節(jié) 電荷及其守恒定律二、 回顧舊知，推進(jìn)新課【演示】摩擦過的物體具有吸引輕小物體的性質(zhì)，這種現(xiàn)象叫摩擦起電，摩擦過的物體就帶了電。學(xué)生回憶并說出初中所學(xué)

4、的有關(guān)靜電知識，其他學(xué)生補(bǔ)充。 1、教學(xué)任務(wù)：兩種電荷及其相互作用【演示】用絲綢摩擦過的玻璃棒之間相互排斥，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒之間也相互排斥，而玻璃棒和硬橡膠棒之間卻相互吸引。觀察并討論：上述現(xiàn)象說明了什么問題？可能出現(xiàn)的結(jié)果： 絲綢摩擦過的玻璃棒和毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶的電不一樣； 同種電荷相排斥，不同種電荷相吸引等等。結(jié)論：自然界中存在兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷。把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷，用表示。把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負(fù)電荷，用表示。電荷及其相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。交流討論：自然界中有沒有第三種電荷？怎見得沒有第三種電荷？可能出現(xiàn)的

5、觀點(diǎn)：電荷間的相互作用只有吸引或排斥兩種，沒有第三種作用(邏輯類) ；人們沒有發(fā)現(xiàn)對上述兩種電荷都排斥或都吸引的電荷(事實(shí)類)；物質(zhì)由帶正電的原子核和帶負(fù)電的核外電子構(gòu)成，得到電子帶負(fù)電、失去電子帶正電(理論推理類)。對學(xué)生觀點(diǎn)給予激勵(lì)性評價(jià)。學(xué)情預(yù)設(shè)：學(xué)生對自然界中的兩種電荷有了初步的認(rèn)識，但對有沒有第三種電荷存在可能產(chǎn)生發(fā)散思維。2、教學(xué)任務(wù)：探究摩擦起電的微觀原理問題引導(dǎo)：相互摩擦為什么能夠使物體帶電？思考并討論：從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、原子的組成、原子核對內(nèi)外層電子約束能力等方面討論摩擦起電的微觀原理。參考解釋：物質(zhì)都是由分子組成，而分子由原子組成，原子是由一個(gè)帶正電的原子核和一定數(shù)目的繞核

6、運(yùn)動(dòng)的帶負(fù)電的電子組成。原子核所帶正電荷量的總數(shù)與核外所有電子的負(fù)電荷量總數(shù)是相等的，且正電荷、負(fù)電荷分布的中心(常稱電荷中心)重合。因而，在通常情況下，整個(gè)原子呈電中性(所謂不帶電)。當(dāng)原子因某種原因(如摩擦、受熱、化學(xué)變化等)，而失去一個(gè)或幾個(gè)電子時(shí)，原子就顯為“帶正電”，獲得額外電子時(shí)，就顯為“帶負(fù)電”。所以，實(shí)質(zhì)上物體的帶電過程就是電子的得失過程。比如用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的正電荷，實(shí)質(zhì)上就是由于兩者摩擦，組成玻璃棒的原子上的若干電子轉(zhuǎn)移到絲綢上，使玻璃棒失去電子帶正電，而絲綢得到電子帶負(fù)電。結(jié)論：摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同。實(shí)質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移。結(jié)果：兩個(gè)相互摩

7、擦的物體帶上了等量異種電荷。3、教學(xué)任務(wù)：實(shí)驗(yàn)探究感應(yīng)起電的微觀原理【演示】演示實(shí)驗(yàn)取一對用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在下部的金屬箔是閉合的(如圖)。把帶正電荷的球 C 移近導(dǎo)體 A，金屬箔有什么變化？先把 A 和 B 分開，然后移去 C，金屬箔又有什么變化？再讓 A 和 B 接觸，又會(huì)看到什么現(xiàn)象？介紹的金屬結(jié)構(gòu)的模型，解釋看到的現(xiàn)象。觀察與描述：學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，逐一描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其他學(xué)生補(bǔ)充和修正。參考描述：把帶正電荷的球 C 移近彼此接觸的導(dǎo)體 A、B 可以看到 A、B 上的金屬箔都張開了，表示 A、B都帶上了電荷。如果先把C移走，A和B上的金屬箔就會(huì)閉合。

8、如果先把A和B分開，然后移開C，可以看到A和B上的金屬箔都保持張開；如果再讓A和B接觸，金屬箔就會(huì)閉合。總結(jié)與歸納：學(xué)生歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論，其他學(xué)生補(bǔ)充規(guī)定完善。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：A 和 B 分開后所帶的是異種等量的電荷，重新接觸后它們就不再帶電。討論與交流：如何解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？學(xué)生分組討論上述問題，總結(jié)結(jié)論分組匯報(bào)。提示問題：1金屬導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)？2什么叫自由電子，自由電子的運(yùn)動(dòng)有何特征？3帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，電荷間的相互作用會(huì)導(dǎo)致什么現(xiàn)象？起電的本質(zhì)原因：把帶電的球 C 移近金屬導(dǎo)體 A 和 B 時(shí)，由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，使導(dǎo)體上的自由電子被吸引過來，因此導(dǎo)體 A 和 B 帶上了等量的

9、異種電荷。靜電感應(yīng)：把電荷移近不帶電的導(dǎo)體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象。利用靜電感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電。感應(yīng)起電的本質(zhì)：感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負(fù)電荷分開，是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分(即為電荷的轉(zhuǎn)移）。4、教學(xué)任務(wù)：探究接觸起電的微觀原理思考討論：等量的正負(fù)電荷相遇，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？不等量的正負(fù)電荷相遇，又會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？中和：等量的正、負(fù)電荷相遇后電性消失的現(xiàn)象。5、教學(xué)任務(wù)：歸納總結(jié)電荷守恒定律學(xué)生自主學(xué)習(xí)：閱讀課本，歸納總結(jié)電荷守恒定律。1內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總

10、量保持不變。2另一種表述：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。6、教學(xué)任務(wù)：自主學(xué)習(xí)電荷量、元電荷、比荷等概念。 學(xué)生自主學(xué)習(xí)：閱讀課本，理解并記憶以下幾個(gè)物理概念：電荷量電荷的多少叫做電荷量。符號：Q 或q  單位：庫侖  符號：C。元電荷電子所帶的電荷量，用e表示，e =160×10-19C。注意：所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的整數(shù)倍。電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。最早由美國物理學(xué)家密立根測得比荷電荷的電荷量q與其質(zhì)量m的比值q/m，符號：C/?；ブ献鳎和蓝艘粏栆淮?，檢驗(yàn)以上概念的記憶效果，互換角色重復(fù)一遍。做一做 【演示】驗(yàn)

11、電器為了判斷物體是否帶電以及所帶電荷的種類和多少，從 18 世紀(jì)起，物理學(xué)研究者們經(jīng)常應(yīng)用一種叫做驗(yàn)電器的簡單裝置； 玻璃瓶內(nèi)有兩片金屬箔， 用金屬絲掛在一條導(dǎo)體棒的下端，棒的上端通過瓶塞從瓶口伸出(如圖甲)。如果把金屬箔換成指針，并用金屬做外殼，這樣的驗(yàn)電器又叫靜電計(jì)(如圖乙)。注意觀察： 是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接觸時(shí)， 金屬箔片才開始張開？解釋看到的現(xiàn)象。思維拓展：如何有驗(yàn)電器檢測帶電體帶電的種類和相對數(shù)量？參考方法：先讓驗(yàn)電器帶上電性已知的電荷，帶電體與驗(yàn)電器金屬棒接觸，金屬箔片張角增大為同性電荷，張角減小或先閉合再張開，則為異性電荷。當(dāng)帶電體靠近驗(yàn)電器上端金屬棒時(shí)，利用靜電

12、感應(yīng)規(guī)律可作出類似的判斷。課堂小結(jié)教學(xué)任務(wù)：引導(dǎo)學(xué)生從知識、方法、情感三個(gè)側(cè)面小結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)活動(dòng)。這部分內(nèi)容單獨(dú)作為一節(jié)， 使學(xué)生認(rèn)識到， 人們對靜電現(xiàn)象的認(rèn)識經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程；靜電現(xiàn)象的研究同樣突出了守恒的思想。布置作業(yè)完成本節(jié)對應(yīng)導(dǎo)學(xué)案練習(xí) 板書設(shè)計(jì)第一節(jié) 電荷及其守恒定律一、兩種電荷及其相互作用二、三種起電方式：1摩擦起電 2. 接觸帶電 3感應(yīng)起電結(jié)論： 無論是哪種起電方式，其本質(zhì)都是使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，造成局部正負(fù)電荷分布不均 ，并不是創(chuàng)造電荷。三、電荷守恒定律1內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。2另一種表述：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。四、電荷量、元電荷和比荷電荷量電荷的多少叫做電荷量。符號：Q 或q  單位：庫侖  符號：C。元電荷電子所帶的電荷量，用e表示，e =160×10-19C。比荷電荷的電荷量q與其質(zhì)量m的比值q/m，符號：C/。設(shè)計(jì)說