高中物理人教必修三第9章第1節(jié)電荷教學(xué)設(shè)計

1、教版高中物理必修3第1節(jié)電荷 教學(xué)設(shè)計課題 電荷單元9學(xué)科物理年級高中教材分析本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修3第9章第一節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)首先通過對電荷的認(rèn)識開始,掌握使物體帶電的方法，再通過了解物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)認(rèn)識物體帶電的本質(zhì)。有了對物體帶電本質(zhì)的理解,對電荷守恒定律的理解便水到渠成了,從而進一步鞏固高中的守恒思想，最后了解元電荷和比荷的概念。教師對課件中設(shè)置的問題不能只要求學(xué)生停留在找出正確答案的層面,更要重視知識和實驗技能以及理性思維的訓(xùn)練,達到學(xué)生能夠獨立思考,能進行師生互動、同伴交流的效果，其中起電實驗是關(guān)鍵，應(yīng)該做好摩擦起電和感應(yīng)起電實驗,引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計新的實驗來驗證自己的推測,從

2、而進一步深化對電荷的認(rèn)識。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)一、教學(xué)目標(biāo)1知道兩種電荷及其相互作用。知道電量的概念。2知道摩擦起電，知道摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負(fù)電荷分開。3知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象，知道靜電感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷分開。4知道電荷守恒定律。5知道什么是元電荷。二、核心素養(yǎng)物理觀念：關(guān)注存在元電荷的事實，知道元電荷的概念，知道電荷量不能連續(xù)變化，構(gòu)建元電荷的物理模型?？茖W(xué)思維：經(jīng)歷摩擦起電和感應(yīng)起電的實驗過程，了解使物體帶電的方法，能從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識物體帶電的本質(zhì)?？茖W(xué)探究：通過對原子核式結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)使學(xué)生明確摩擦起電和感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷

3、分開但對一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和不變?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過對本節(jié)的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生從微觀的角度認(rèn)識物體帶電的本質(zhì)。重點靜電產(chǎn)生的三種方式及原理,電荷守恒定律及電荷移動引起的電荷重新分配原則。難點利用電荷守恒定律分析解決相關(guān)問題摩擦起電和感應(yīng)起電的相關(guān)問題。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課公元前600年左右，古希臘學(xué)者泰勒斯就發(fā)現(xiàn)摩擦過的琥珀吸引輕小物體的現(xiàn)象。出示圖片：古希臘學(xué)者泰勒斯和摩擦過的琥珀能夠吸引羽毛公元1世紀(jì)，我國學(xué)者王充在論衡一書中也寫下“頓牟掇芥”一語。你知道是什么意思嗎？出示圖片：我國學(xué)者王充此語意為摩擦過的琥珀能吸引像草芥一類的輕小物體。16世

4、紀(jì)，英國科學(xué)家吉爾伯特在研究這類現(xiàn)象時首先根據(jù)希臘文的琥珀創(chuàng)造了英語中的“electricity”（電）這個詞，用來表示琥珀經(jīng)過摩擦以后具有的性質(zhì)，并且認(rèn)為摩擦過的琥珀帶有電荷。出示圖片：英國科學(xué)家吉爾伯特今天我們就來學(xué)習(xí)電荷以及使物體帶電的方法等有關(guān)知識。觀看圖片了解古希臘學(xué)者泰勒斯和我國學(xué)者王充發(fā)現(xiàn)摩擦過的琥珀吸引輕小物體的現(xiàn)象 為引出本節(jié)課題電荷做鋪墊講授新課一、電荷1.電荷種類及其相互作用規(guī)律演示實驗：分別用絲綢摩擦過的兩個玻璃棒互相靠近，觀察發(fā)生的現(xiàn)象；再用毛皮摩擦過的硬橡膠棒靠近玻璃棒，觀察發(fā)生的現(xiàn)象；這能說明什么問題？出示視頻：兩種電荷及其相互作用教師總結(jié)總結(jié)展示參考答案現(xiàn)象:用

5、絲綢摩擦過的玻璃棒之間相互排斥，而玻璃棒和硬橡膠棒之間卻相互吸引。這說明摩擦過的玻璃棒和硬橡膠棒都帶了電荷，并且玻璃棒和硬橡膠棒帶異種電荷；同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。（1）電荷種類美國科學(xué)家富蘭克林通過實驗發(fā)現(xiàn)，雷電的性質(zhì)與摩擦產(chǎn)生的電的性質(zhì)完全相同，并命名了正電荷和負(fù)電荷。迄今為止，人們沒有發(fā)現(xiàn)對這兩種電荷都排斥或都吸引的電荷。所以自然界的電荷只有兩種：正電荷和負(fù)電荷。被絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷命名為正電荷，用” +“表示。被毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷命名為負(fù)電荷，用” - “表示。（2）兩種電荷間的相互作用規(guī)律同種電荷相互排斥；異種電荷相互吸引。2.電荷量（1）定義：電荷的

6、多少叫作電荷量，用Q或q來表示。（2）單位：它的單位是庫侖，簡稱庫，符號是C。正電荷的電荷量為正值，負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值。（3）比較電荷帶電的多少，要比較的是其電荷量的絕對值，絕對值大的帶電多。盡管電荷量有正負(fù)值（正號一般省略），要知道這里的“” “”號代表電荷的種類，與數(shù)學(xué)中的正負(fù)號的含義不同。3.物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)每個原子中質(zhì)子的正電荷數(shù)量與電子的負(fù)電荷數(shù)量一樣多，所以整個原子對外界表現(xiàn)為電中性。質(zhì)子和中子之間有強相互作用核力的作用。離原子核較遠(yuǎn)的核外電子容易受到外界的作用而脫離原子。（2）金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型金屬中原子的外層電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由運動，這種電子叫作自由電子。失

7、去自由電子的原子便成為帶正電的離子。出示圖片：金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型教師講解：每個正離子在金屬內(nèi)部排列起來，它們都在自己的平衡位置附近振動而不移動，只有自由電子穿梭其中這就使金屬成為導(dǎo)體。注意：絕緣體中幾乎不存在能自由移動的電荷。二、使物體帶電的方法1.摩擦起電（1）定義：人們發(fā)現(xiàn)，很多物體都會由于摩擦而帶電，并稱這種方式為摩擦起電。（2）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。電子從一個物體上轉(zhuǎn)移到另一個物體上，得到電子的物體帶負(fù)電，失去電子的物體帶正電，這樣兩個相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷。（3）實質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移。例如：用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的正電荷，實質(zhì)上就是由于兩者摩擦，

8、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。出示圖片:用絲綢摩擦玻璃棒特別提醒！同一物體分別與不同種類的物體摩擦，該物體所帶電荷的種類可能不同。所以，不要以為摩擦過的玻璃棒總是帶正電。 例如：棉布分別與丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，所帶電荷的種類是不同的。2.靜電感應(yīng)引起的感應(yīng)起電（1）演示實驗：觀察靜電感應(yīng)現(xiàn)象實驗器材一對用絕緣柱支持的導(dǎo)體 A 和 B，且分別在A、B下部貼有兩片金屬箔、絕緣棒、帶電體 C。靜電感應(yīng)實驗步驟取一對用絕緣柱支持的導(dǎo)體 A 和 B，使它們彼此接觸。它們不帶電，貼在下部的兩片金屬箔是_。答案：閉合的手握絕緣棒，把帶正電荷的帶

9、電體C移近導(dǎo)體A，觀察金屬箔有什么變化？現(xiàn)象：金屬箔由閉合變?yōu)閺堥_，表明導(dǎo)體A、B兩端都帶了電。手持絕緣柱把導(dǎo)體 A 和 B 分開，然后移開 C，金屬箔又有什么變化？再讓導(dǎo)體 A 和 B 接觸，又會看到什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：先把A和B分開，然后移去C時，A和B兩端的金屬箔仍然張開，但張角卻有些變小了，再讓A和B接觸，可以看到A、B兩端的金屬箔都閉合了。利用金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型，解釋看到的現(xiàn)象。參考答案：因為C棒的正電荷吸引金屬導(dǎo)體中的自由電子，在A端有多余電子積累而帶負(fù)電，B端因失去電子帶正電，A、B分離時A帶負(fù)電。B帶正電，并且A、B兩導(dǎo)體所帶電荷等量異號。移去C棒后，積累在A端和B端的電荷會在兩部

10、分導(dǎo)體中重新分布，原來積累在A、B兩端的電荷有一部分會分散掉。所以金屬箔張角變小。再讓A、B接觸，由于它們所帶電荷等量異號，所以電荷中和，金屬箔閉合。（2）靜電感應(yīng)當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷。這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng)。（3）感應(yīng)起電利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫作感應(yīng)起電。做一做從 18 世紀(jì)起，人們開始經(jīng)常使用一種叫作驗電器的簡單裝置來檢測物體是否帶電。制作驗電器材料：導(dǎo)體棒、玻璃瓶、兩片金屬箔、金屬絲和絕緣塞。制作過程中有兩個關(guān)鍵點：一是絕緣塞的絕緣性能要好；二是兩片金

11、屬箔要既輕又硬，張開合攏靈活。制作過程：如圖玻璃瓶內(nèi)有兩片金屬箔，用金屬絲掛在一根導(dǎo)體棒的下端，棒的上端穿過絕緣的瓶塞從瓶口伸出就制成了驗電器。 出示圖片：驗電器思考討論1：是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接觸時，金屬箔片才開始張開？解釋下面將要看到的現(xiàn)象。參考答案：不是，當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體棒并不與其接觸時，金屬箔片也能張開。當(dāng)帶電體直接接觸導(dǎo)體棒時，導(dǎo)體棒和兩片金屬箔帶了與帶電體同種的電荷。當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體棒并不與其接觸時，因靜電感應(yīng)，導(dǎo)體棒帶了與帶電體不同種的電荷，兩片金屬箔帶了與帶電體同種的電荷。兩種方式下，兩片金屬箔都會相互排斥而張開。思考討論2：驗電器能檢驗電荷的種類嗎？怎樣檢驗？，

12、都可以判斷物體是否帶電。參考答案：能檢驗電荷的種類。先使金屬箔帶上某種已知電荷，再將待測帶電體靠近驗電器的導(dǎo)體棒，根據(jù)金屬箔張角的增減判斷帶電體電荷的種類把金屬箔換成指針，并用金屬制作外殼，這樣的驗電器又叫作靜電計出示圖片：靜電計靜電計是通過靜電感應(yīng)檢測帶電體帶電的相對數(shù)量的靜電儀器。針對練習(xí)：如圖所示，把帶正電金屬球A，靠近不帶電的驗電器B，則( )A驗電器金屬箔片不張開，因為球A沒有和B接觸B驗電器金屬箔片張開，因為整個驗電器都帶上了正電C驗電器金屬箔片張開，因為整個驗電器都帶上了負(fù)電D驗電器金屬箔片張開，因為驗電器金屬箔片帶上了正電3.接觸起電（1）不帶電的導(dǎo)體與帶電的物體接觸后會帶上電

13、荷，這種使導(dǎo)體帶電的方式叫做接觸起電。（2）兩個完全相同的帶電導(dǎo)體接觸后電荷的分布規(guī)律兩個完全相同的導(dǎo)體，一個帶電，另一個不帶電。當(dāng)兩個導(dǎo)體接觸后再分開時，兩導(dǎo)體所帶的電荷量相等，都等于原來電荷量的一半。兩個完全相同的導(dǎo)體，都帶有一定量的電荷，若兩帶電體的電荷量分別為Q1、Q2，則它們接觸后再分開都帶有的電荷量 ，式中電荷量Q、Q均包含它們的正負(fù)號。針對練習(xí)兩金屬小球所帶電荷量分別為+3Q和-Q，將兩小球接觸后分開，它們各自所帶的電荷量都是（ ）A+3QB+2QC-QD+Q答案：D三、電荷守恒定律無論是摩擦起電還是感應(yīng)起電都沒有創(chuàng)造電荷，只是電荷的分布發(fā)生了變化，電荷并沒有產(chǎn)生和消失。1.電荷

14、守恒定律（1）大量實驗事實表明，電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，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，這個結(jié)論叫作電荷守恒定律。近代物理實驗發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，帶電粒子可以產(chǎn)生或湮沒。例如，一個高能光子在一定條件下可以產(chǎn)生一個正電子和一個負(fù)電子；一對正、負(fù)電子可以同時湮沒，轉(zhuǎn)化為光子。不過在這些情況下，帶電粒子總是成對產(chǎn)生或湮沒的，兩個粒子帶電數(shù)量相等但電性相反，而光子又不帶電，所以電荷的代數(shù)和仍然不變。（2）電荷守恒定律另表述為： 一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的。特別提醒!(1)不論是起電現(xiàn)象還是電荷中和現(xiàn)

15、象，其過程只是電荷的轉(zhuǎn)移，電荷本身不能被創(chuàng)生或消滅。 (2)在任何物理過程中，各個物體的電荷量可以改變，但所有物體電荷量的代數(shù)和是守恒的。四、元電荷1.元電荷（1）實驗發(fā)現(xiàn)的最小電荷量就是電子所帶的電荷量，人們把這個最小的電荷量叫作元電荷。（2）質(zhì)子、正電子所帶的電荷量與它相同，電性相反。用e表示。（3）所有帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍。電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。（4）元電荷的數(shù)值最早是由美國科學(xué)家密立根用實驗測得到的?，F(xiàn)在公認(rèn)的元電荷e的值為e1.602 176 63410 -19 C，在計算中，可取e1.6010 -19 C特別提醒！元電荷是電荷量的單位，不是指某電荷。例

16、如：質(zhì)子、電子的電荷量的數(shù)值皆為1.601019 C，但它們不叫元電荷，它們電荷量的絕對值才叫元電荷。針對練習(xí)關(guān)于元電荷，下述正確的是（ ）A點電荷就是元電荷B元電荷就是正電子C元電荷是帶電量為1C的電荷D自然界中已知的最小電荷量答案：D2.比荷電荷的電荷量q與其質(zhì)量m的比值q/m，符號：C/kg例如：電子的電荷量e與電子的質(zhì)量me 之比，叫作電子的比荷，電子的質(zhì)量me 9.1110 -31 kg。所以電子的比荷為：課堂練習(xí)1.根據(jù)電荷守恒定律，使兩個相同的金屬球A、B分別帶+5q和-q的電荷，把它們接觸后分開，則A帶電量為（ ）A-4qB+2qC+4qD-2q答案：B2. 元電荷是（）A電荷

17、量 B點電荷 C電子D質(zhì)子答案：A3.關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實質(zhì)，下列說法正確的是：（ ）A摩擦起電現(xiàn)象說明通過做功可以創(chuàng)造電荷B摩擦起電說明電荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體C感應(yīng)起電說明帶電的物體可以使不帶電的物體創(chuàng)造電荷D感應(yīng)起電說明電荷從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上去了答案：B4.下列關(guān)于靜電的說法中正確的是A摩擦起電創(chuàng)造了電荷B絲綢摩擦過的玻璃棒帶負(fù)電荷C普通驗電器能直接檢測物體帶有何種性質(zhì)的電荷D電荷量存在某最小值答案：D拓展提高1.下列說法正確的是A物體所帶的電荷量可以為210 -19 CB不帶電的物體上，既沒有正電荷也沒有負(fù)電荷C摩擦起電的過程，是靠摩擦產(chǎn)生了電荷D利用

18、靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電，實質(zhì)上是導(dǎo)體中的自由電子趨向或遠(yuǎn)離帶電體答案：D2.如圖所示，用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B彼此接觸，起初它們不帶電，貼在兩端下部的金屬箔是閉合的把帶正電的物體C移近A端，然后把A和B分開較遠(yuǎn)的距離，再移去C，則（ ）AC移近A端時，A端的金屬箔張開，B端的金屬箔閉合BC移近A端時，A端的金屬箔閉合，B端的金屬箔張開CA和B分開，移去C后，B端的金屬箔會立即閉合DA和B分開，移去C后，A端的金屬箔仍會張開答案：D3. 如圖所示，用起電機使金屬球A帶上正電荷，并靠近驗電器B，則()A驗電器金屬箔片不張開，因為球A沒有和球B接觸B驗電器金屬箔片張開，因為整個驗電器都感應(yīng)出了正電荷

19、C驗電器金屬箔片張開，因為整個驗電器都感應(yīng)出了負(fù)電荷D驗電器金屬箔片張開，因為驗電器的下部箔片感應(yīng)出了正電荷學(xué)生觀看視頻并說出觀察到的現(xiàn)象，并思考通過觀察的現(xiàn)象能說明什么問題？閱讀課文了解電荷的種類和兩種電荷間的相互作用規(guī)律閱讀課文掌握電荷量定義以及單位知道比較電荷帶電的多少，要比較的是其電荷量的絕對值，絕對值大的帶電多。觀看圖片說出物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)閱讀課文了解金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型觀察靜電感應(yīng)現(xiàn)象，并通過閱讀實驗步驟自己動手操作通過實驗學(xué)生說出實驗現(xiàn)象，利用金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型，解釋看到的現(xiàn)象。學(xué)生動手制作驗電器并回答問題學(xué)生練習(xí)學(xué)生聽教師補充講解學(xué)生練習(xí)閱讀課文理解電荷守恒定律的兩種表述方法閱讀課文知道元電荷部分的內(nèi)容學(xué)生練習(xí)學(xué)生練習(xí)鍛煉學(xué)生的觀察和獨立思考的能力讓學(xué)生掌握