電荷（教學(xué)設(shè)計(jì)）高二物理（人教版2019）

第1節(jié)電荷教學(xué)設(shè)計(jì)備課人學(xué)科物理課題電荷教學(xué)內(nèi)容分析《電荷》是物理必修第三冊(cè)第九章第1節(jié)。本節(jié)是高中物理電磁學(xué)部分的起始章節(jié)，將從基礎(chǔ)知識(shí)開始構(gòu)建電磁學(xué)部分的知識(shí)框架。本節(jié)的內(nèi)容從對(duì)電荷、電荷量的認(rèn)識(shí)開始，從微觀層面介紹物體帶電的本質(zhì)，并由此對(duì)物體的起電方式加以了解，從而對(duì)電荷守恒定律有一定程度的認(rèn)知，最后了解元電荷和比荷的概念。本節(jié)的部分知識(shí)在初中物理教學(xué)中已有簡(jiǎn)單介紹，因此，在教學(xué)中應(yīng)側(cè)重于從微觀角度來認(rèn)識(shí)物體帶電和三種起電方式，并能根據(jù)電荷守恒定律分析簡(jiǎn)單問題。學(xué)情分析學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了電學(xué)的一些基本知識(shí)，已具備了一定的探究能力、邏輯思維能力、分析推導(dǎo)能力，能通過教師的引導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)、分析并解決一些簡(jiǎn)單的電學(xué)問題。因此，在教學(xué)中，要引領(lǐng)學(xué)生適度回顧已學(xué)過的知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生做好初高中知識(shí)的銜接，并通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析、論證、歸納等過程，讓學(xué)生在舊有的基礎(chǔ)上接受新的知識(shí)，并對(duì)物理學(xué)的守恒思想有更深入的理解。教學(xué)目標(biāo)1、分析摩擦起電和帶電體間的相互作用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，知道自然界存在兩種電荷。知道電荷量的概念及其國際單位。2、會(huì)用原子結(jié)構(gòu)模型解釋摩擦起電的原因，觀察并分析靜電感應(yīng)現(xiàn)象，進(jìn)一步提高應(yīng)用物理模型解釋現(xiàn)象的能力。3、通過觀察摩擦起電、靜電感應(yīng)等現(xiàn)象，激發(fā)對(duì)自然界的好奇心。4、通過不同起電方式的分析得出電荷守恒定律，理解電荷守恒定律，體會(huì)守恒觀念對(duì)認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的重要性。5、知道元電荷概念，體會(huì)電荷量是不連續(xù)的。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：電荷守恒定律的理解。教學(xué)難點(diǎn)：從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì)。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入【小實(shí)驗(yàn)】與頭發(fā)摩擦過的塑料梳子可以吸引紙屑。用毛皮摩擦過的氣球可以吸引水流?！咎釂枴繛槭裁从械奈矬w容易帶電，而有的物體很難帶電呢？觀察小實(shí)驗(yàn)，思考產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。思考。銜接初中學(xué)習(xí)的知識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生的探究興趣。環(huán)節(jié)一電荷【展示】中、西方對(duì)電現(xiàn)象的觀察和認(rèn)識(shí)過程。【播放視頻】毛皮擦過的橡膠棒、絲綢摩擦過的玻璃棒對(duì)輕小物體的吸引。毛皮擦過的橡膠棒、絲綢摩擦過的玻璃棒之間的相互作用?！局v述】自然界中存在兩種電荷：用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷叫做正電荷。用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷叫做負(fù)電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引?！咎釂枴侩姾捎写笮《嗌僦謫?？如何表示電荷的大小呢？【講述】電荷量：電荷的多少，符號(hào)Q或q。國際單位：庫侖，簡(jiǎn)稱庫，符號(hào)C?！咎釂枴侩姾闪康恼?、負(fù)意義有何不同？→電荷量的正、負(fù)不代表大小，只表示電性。比較電荷量的大小時(shí)不帶正、負(fù)號(hào)?！咎釂枴?C的電荷量是多少呢？→1C電荷量的定義是1A恒定電流在1s時(shí)間間隔內(nèi)所傳送的電荷量為1C。結(jié)合已有的電學(xué)知識(shí)體會(huì)中國古人對(duì)電現(xiàn)象的觀察。觀看視頻，思考實(shí)驗(yàn)背后的原理。結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行電荷的分類。思考并回答：引入一個(gè)物理量來定量描述。思考、理解新引入的物理量。思考并回答：電荷量的正、負(fù)表示電荷的種類。正電荷的電荷量為正值（+），負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值（）。思考并理解1C的含義。物理學(xué)史教育，使學(xué)生了解人類認(rèn)識(shí)、思考自然現(xiàn)象的過程。讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀感受被摩擦過的不同物體所帶的電荷是不同的。從簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，引出知識(shí)點(diǎn)，對(duì)電荷進(jìn)行定性的分類。在對(duì)電荷進(jìn)行定性分類的基礎(chǔ)上再進(jìn)行定量的描述。引入新的物理量，并進(jìn)行基礎(chǔ)分析。從定量的角度介紹1C的大小。環(huán)節(jié)二物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)【提問】從微觀角度看，物體為什么會(huì)帶電呢？【提問】為何有的物體不帶電，有的帶正電荷、有的帶負(fù)電荷？→物體帶電的實(shí)質(zhì)就是物體得、失電子?！プ杂呻娮拥脑颖愠蔀閹д姷碾x子，它們?cè)诮饘賰?nèi)部排列起來，每個(gè)正離子都在自己的平衡位置附近振動(dòng)而不移動(dòng)?！咎釂枴繛槭裁磳?dǎo)體能導(dǎo)電？絕緣體不能導(dǎo)電？結(jié)合以往所學(xué)的內(nèi)容思考回答：原子是由帶正電的質(zhì)子、不帶電的中子以及帶負(fù)電的電子組成的。每個(gè)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(gè)原子對(duì)外界表現(xiàn)為電中性。原子核一般是很穩(wěn)定的。離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受外界的作用而脫離原子。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。金屬中原子的外層電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由運(yùn)動(dòng)，這種電子叫作自由電子。失去自由電子的原子便成為帶正電的離子，這就使金屬成為導(dǎo)體。絕緣體中幾乎不存在能自由移動(dòng)的電荷。引導(dǎo)學(xué)生，結(jié)合以往物理、化學(xué)學(xué)科所學(xué)的知識(shí)，從微觀角度思考物體帶電的本質(zhì)、導(dǎo)體與絕緣體的區(qū)別。環(huán)節(jié)三起電的三種方式【播放視頻】摩擦起電。【提問】我們熟知的摩擦起電，其本質(zhì)是什么？【提問】還有其他的起電方式嗎？【播放視頻】感應(yīng)起電?！?dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)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)象叫做靜電感應(yīng)?！渺o電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫做感應(yīng)起電?！咎釂枴扛袘?yīng)起電的過程中有新的電荷產(chǎn)生嗎？→感應(yīng)起電并沒有產(chǎn)生新的電荷，而是在帶電體的作用下，導(dǎo)體上的電荷從導(dǎo)體的一部分轉(zhuǎn)移到了另一部分。【播放視頻】接觸起電?！咎釂枴拷佑|后，覆蓋金屬箔的小球?yàn)楹螘?huì)被彈開？→接觸起電：一個(gè)不帶電的導(dǎo)體通過與另一個(gè)帶電體接觸后再分開,從而成為帶電體的現(xiàn)象。【提問】真空中兩個(gè)完全相同的帶電小球相接觸，在電荷轉(zhuǎn)移的過程中，電荷怎樣分配呢？舉例：【播放視頻】驗(yàn)電器與靜電計(jì)?！咎釂枴框?yàn)電器的主要結(jié)構(gòu)有哪些？【提問】驗(yàn)電器的工作原理是什么？【提問】驗(yàn)電器的作用有哪些？觀看視頻。結(jié)合前面對(duì)物體帶電的微觀解釋，思考并回答：不同物體對(duì)電子的束縛能力不同。摩擦過程中，（對(duì)電子的束縛能力強(qiáng)的）物體得到電子帶負(fù)電，（對(duì)電子的束縛能力弱的）物體失去電子帶正電。思考。觀看視頻，思考感應(yīng)起電的原理。思考并回答：沒有。觀察實(shí)驗(yàn)。思考并回答：小球帶有了和金屬球相同的電荷。思考。結(jié)合例題進(jìn)行思考，并回答：兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體,接觸后再分開,二者將原來所帶電量的總和平均分配。觀看視頻，思考驗(yàn)電器與靜電計(jì)的作用。思考并回答：金屬球、金屬桿、金屬箔等。思考并回答：同種電荷互相排斥。思考并回答：①檢驗(yàn)物體是否帶電；②粗略判斷物體帶電的多少。根據(jù)物體帶電的微觀本質(zhì)，解釋摩擦起電的現(xiàn)象。引發(fā)學(xué)生思考。從實(shí)驗(yàn)角度引入第二種起電方式，引導(dǎo)學(xué)生同樣從微觀角度思考這一起電方式的原理。引出第三種起電方式。通過實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生思考，引出接觸起電的方式。結(jié)合例題引導(dǎo)學(xué)生了解接觸起電后物體所帶電荷量的計(jì)算方法。介紹新的實(shí)驗(yàn)器材，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做鋪墊。環(huán)節(jié)四電荷守恒定律【提問】起電的三種方式有哪些異同點(diǎn)？→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?！局v述】追尋守恒量是物理學(xué)研究物質(zhì)世界的重要方法之一，它常使人們揭示出隱藏在物理現(xiàn)象背后的客觀規(guī)律。【提問】電荷是否也滿足某種守恒的規(guī)律呢？→電荷守恒定律。表述一：大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，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,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變。表述二：一個(gè)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?！亲匀唤缰匾幕疽?guī)律之一?；仡櫺聦W(xué)的知識(shí)并進(jìn)行對(duì)比：三種起電方式的實(shí)質(zhì)均為電子在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移。結(jié)合前面所學(xué)知識(shí)思考、理解。引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度思考三種起電方式的共同之處。由對(duì)三種起電方式的對(duì)比引出電荷守恒定律。環(huán)節(jié)五元電荷【提問】電荷的總量是守恒的，那么，物體的所帶的電荷量是任意數(shù)值嗎？我們可不可以測(cè)出物體所帶電荷量的多少呢？人們又是用什么方法測(cè)量電荷量的大小的呢？【講述】實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，最小電荷量就是電子所帶的電荷量?！藗儼堰@個(gè)最小的電荷量叫作元電荷，用e表示?！鷮?shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，所有帶電體的電荷量都是e的整數(shù)倍，即q＝ne（n為整數(shù)）。這就是說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量?！鷈＝1.6×1019C→一個(gè)電子或質(zhì)子所帶電荷量的絕對(duì)值等于元電荷。它的數(shù)值最早是由美國科學(xué)家密立根測(cè)定的。電荷量與質(zhì)量的比值，叫作比荷，也叫荷質(zhì)比。比荷也是一個(gè)重要的物理量。電子的比荷為：e【提問】密立根是如何測(cè)定元電荷的電荷量的呢？→簡(jiǎn)要介紹密立根及油滴實(shí)驗(yàn)?！倦S堂練習(xí)】思考。思考并理解。思考并理解。思考。練習(xí)鞏固本節(jié)知識(shí)點(diǎn)。提出問題，引發(fā)學(xué)生思考。介紹元電荷、比荷的概念，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做鋪墊。提出問題，為相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)做鋪墊。課堂總結(jié)一、電荷：1、自然界只有兩種電荷。2、使物體帶電的方法：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。二、電荷守恒定律：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,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部