第九章 静电场及其应用 学习活动设计一：使物体带电的方法

第九章《静电场及其应用》学习活动设计一：使物体带电的方法
　　课堂教学：
　　【任务情景】原本不带电的塑料笔和铝盘，都有哪些方法可以使他们带电？
　　【学习任务一】理解摩擦起电的本质
　　教师活动：组织学生交流和讨论。
　　【实验情景】
　　学生实验：保持手心和器材足够干燥，分别将塑料笔和铅笔快速摩擦头发，然后靠近纸屑，发现塑料笔比铅笔更易吸引纸屑。
　　提问1：“摩擦起电”的“电”指的是什么？它有何特点？
　　预测学生回答：“电”是电荷。自然界的电荷分为正电荷和负电荷，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
　　提问2：请你从物质的原子结构角度分析，为何平时塑料笔表现为电中性？
　　预测学生回答：原子由带正电的质子、带负电的电子和不带电的中子组成，质子数和电子数相同，所以原子为电中性。
　　教师活动：画出原子结构简图并介绍原子核和电子的特性：原子核内部的质子和中子紧紧地束缚在一起构成了原子核，其结构一般很稳定；离原子核越远的电子所受引力越弱，越容易脱离原子。
　　提问3：两种物质摩擦时，表面的原子的最外层电子会发生什么？
　　学生总结：摩擦起电的本质是两个物体互相摩擦时，最外层束缚力弱的电子发生了转移，得电子得物体带上了负电，失电子得物体带上了正电。
　　教师补充：有些物质间摩擦易带电的原因。
　　理论上只要摩擦双方相比，一方比较容易失电子，一方比较容易得到电子，两个不同材质的物体摩擦都可产生静电。由于不同的材料得失电子的能力有差异，有些物质倾向于得电子带负电，有些物质倾向于失电子带正电。有带正电倾向的物质与有带负电倾向的物质摩擦产生的静电量大。
　　【学习任务二】理解静电感应和感应起电的本质
　　教师活动：演示实验并组织学生实验和讨论。
　　【任务情景】：生活中有些物体不用摩擦也能起电，这些起电方式的本质又是什么？
　　演示实验：
　　1.把塑料盆翻放在桌面上，用海绵块摩擦塑料盆底面，使其带电。
　　2.用左手握住带有绝缘柄的金属盘逐渐靠近塑料盆，但不要接触，保持距离在1cm以内。
　　3.右手握住氖泡一端，用另一端去接触金属盘的表面，改变金属盘与塑料盆的距离后再接触金属盘的表面，观察实验现象。
　　提出1：为什么原来不带电的金属铝盘，靠近带上电的塑料盆，会有电呢？
　　预测学生回答：带电塑料盆把铝盘上的电子排斥或吸引到一端。
　　上述演示实验既引出了感应起电的课题，小灯泡亮度的变化也为下节课库仑定律做了铺垫。体现了大单元备课和深度学习。接下来教师引导学生从金属的原子结构角度，探究感应起电的本质。
　　提问2：你能说出金属的原子结构及特点吗？
　　预测学生回答：金属原子由自由电子和离子组成，自由电子的特点是能在金属中自由运动。
　　教师展示金属的微观结构模型，让学生推测当不带电导体靠近带正电的导体时，会发生什么现象？
　　学生总结：感应起电的本质是电子的转移，靠近带电体的一端带有异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。
　　【学习任务三】静电感应
　　教师提出静电感应的概念：导体中的自由电荷会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带有异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷的现象。
　　学生分组实验：
　　实验内容：
　　1.手握绝缘棒，把摩擦后带正电荷的玻璃棒C移近导体A，观察金属箔有什么变化？
　　2.这时移开玻璃棒C，观察金属箔又有什么变化？
　　3.把带正电荷的玻璃棒C再次移近导体A，这时手持绝缘柱把导体A和B分开，然后移开C，观察金属箔又有什么变化？
　　4.再让导体A和B接触，又会看到什么现象？
　　学生活动：小组交流实验现象，并解释现象的产生原因，通过小组互评的方式进行思维碰撞。
　　学生总结：移走带电导体后感应电荷中和，长时间保留感应起电的方法是先分开导体再移走带电体。
　　【学习任务四】利用接触起电制作验电器
　　【实验情景】
　　教师活动：播放视频某同学在科技馆接触起电机的铁球后头发飞起来散开，变成了“爆炸头”。
　　提问：上述现象的原理是什么？
　　实验任务：请根据上述原理自制一个验电器。
　　实验器材：丝绸、玻璃棒、金属棒，玻璃瓶，穿孔的绝缘瓶塞，两个薄金属箔片
　　实验内容：
　　1.把金属片固定到金属棒上,再把金属棒穿过绝缘瓶塞。
　　2.把金属棒放入玻璃瓶中并塞紧瓶塞。
　　3.把丝绸摩擦过的玻璃棒接触金属棒，观察金属箔片是否张开。
　　4.不断用带正电的玻璃棒接触金属棒，观察金属箔片夹角的变化。
　　5.用带正电的玻璃棒靠近金属棒的上端时，金属箔片是否张开？
　　学生总结：带电体接触或靠近验电器时，观察箔片是否张开检验是否带电，且金属片夹角越大说明带电量越大。
　　【学习任务五】：带电导体接触后电荷分配原则
　　提问：两个完全相同的带电导体,接触后再分开,二者电量将如何分配？
　　预测学生回答：平均分配所带电量的总和。
　　教师：如果把验电器（图甲）金属箔换成指针，并用金属制作外壳，这样的验电器又叫做静电计（图乙）。
　　学生实验：学生用静电计验证猜想。
　　实验内容：
　　1.两个完全相同的带电球相互接触。
　　2.学生将其中一个带电球接触静电计，观察指针示数。
　　3.静电器接地。
　　4.将另一个带电球接触静电计，观察指针示数。
　　学生总结：两个完全相同的带电导体,接触后再分开，将会平均分配所带电量的总和。
　　【学习小结】
　　1.使物体带电的方法有摩擦起电、感应起电、接触起电，这些起电方式的本质都是电子的转移。
　　2.静电感应的结果是近端感应异种电荷，远端感应同种电荷。
　　3.会制作并适用验电器，并了解电荷分配规律。
　　【学习评价自测】
　　1.M和N是原来都不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10-10C，下列判断中正确的是（ ）
　　A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
　　B.摩擦的过程中电子从N转移到了M
　　C.N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10C
　　D.M在摩擦过程中失去了1.6×10-10个电子
　　答案：C
　　解析：摩擦起电的两个物体分别带上等量异种电荷，失去电子的导体带正电，得到电子的导体带负电。
　　2.绝缘细线上端固定，下端挂一个轻质小球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
　　答案：B
　　解析：b带电后，由于静电感应，a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。
　　3.两个完全相同的金属球，一个带+6×10-8C的电量，另一个带－2×10-8C的电量。把两球接触后再分开，两球分别带电多少？
　　答案：2×10-8C，带正电。
　　解析：两个完全相同的金属球接触后再分开，要平均分配电量，故两球均带，带正电。