9.1电荷-教学设计-2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第三册

课题：《电荷》教学设计
部别： 高中 年级： 高一 班级： 组别： 物理 教师：
日期：202 年 月 日 第 节
一、课标要求与解读
【课标要求】
通过实验，了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。
【课标解读】
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.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.通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质;培养学生养成良好的实验习惯和实验态度;培养学生尊重原始测量数据这一实事求是的科学态度。
二、教学内容与分析
【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。
【学情分析】
本节关键是做好实验,从微观角度分析产生这种现象的原因.有了使物体带电的理解,电荷守恒定律便水到渠成,进一步巩固高中的守恒思想.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。
三、核心素养
物理观念：关注存在元电荷的事实，知道元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化，构建元电荷的物理模型。
科学思维：经历摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。
科学探究：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。
科学态度与责任：通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质。
四、教学重点与难点
【教学重点】
电荷守恒定律的初识和应用。
【教学难点】
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。
五、教学方法
讲授、讨论、谈话、练习
六、教学准备
多媒体课件
七、课时安排
1课时
八、教学过程
教学过程
教学环节
导入新课 [演示实验] 将一张白纸撕成一堆小碎片,用手中的塑料直尺在头发上蹭几下,然后将其放入纸堆中,看其(能否)吸起小纸片 教师:同学们请考虑一下为什么塑料直尺上附着了大量的纸屑 学生:初中学过,尺子带了电. 教师:回答的很好,尺子摩擦起了电,将纸屑吸引了起来. 教师:那么电是怎么来的 自然界中有几种电荷 它们之间有什么关系呢 学生五花八门的回答…… 教师:今天开始我们进入物理学另一个丰富多彩,更有趣的殿堂,电和磁的世界.高中的电学知识大致可分为电场和电路,本章将学习静电学,将从物质的微观的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.
讲授新课 1.电荷 教师:一般情况下物体不带电,不带电的物体内是否存在电荷 如何使物体带电 学生:不带电的物体内存在电荷,且存在等量正、负电荷,在物体内中和,对外不显电性.用摩擦的方法可以使物体带电. [footnoteRef:0]教师:对,摩擦的方法可以使物体带电.那么摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质,这种现象叫什么 [0:
] 学生:摩擦起电. 教师:原子包括原子核和核外电子,那么摩擦起电的原因是什么 学生:电子的转移. 教师:对,所以两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷.请同学们看一下课本,了解什么是自由电子 什么是离子 学生:金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电子叫作自由电子.失去自由电子的原子便成为带正电的离子. 教师:回答得很好,我们观察下面这个实验. [演示实验1] 拿一个验电器放在讲桌上,然后拿用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器,观察验电器下面的两个金属箔的变化;再用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器观察有什么变化. 教师指导学生做这个演示实验,让下面的学生观察实验现象. 学生:用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器时,验电器下面的两个金属箔张开,再用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器时,金属箔先闭合再张开. 教师:同学们,刚才验电器下面的两个金属箔张开了又闭合然后又张开了,你们知道为什么吗 学生:橡胶棒摩擦起了电,然后让验电器带了电,丝绸摩擦过的玻璃棒也带电,但带的电荷与橡胶棒上带的电荷电性相反,于是两种电荷中和,中和完毕后,验电器上又只带玻璃棒上的电荷,金属箔相互排斥又张开了. 教师:想一下,我们在初中学过自然界有几种电荷 学生:自然界只存在两种电荷,正电荷和负电荷. 教师:电荷的多少用什么表示 单位是什么 符号是什么 学生:电荷的多少用电荷量来表示.单位是库仑,符号是C. [归纳总结] (1)原子的组成 原子由原子核和核外电子组成,原子核由带正电的质子和不带电的中子组成,核外的电子带负电.通常原子内正、负电荷的数量相等,故整个原子对外表现为电中性. (2)自由电子和离子 金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电子叫作自由电子.失去自由电子的原子便成了带正电的离子. 2.电荷的电性及电荷间作用 (1)电性:自然界只存在两种电荷:正电荷和负电荷. (2)规定 教师:电荷分正负,那么同种电荷和异种电荷间有什么关系呢 我们通过下面这个实验来探究一下. [探究实验] 找两个学生,把用丝绸摩擦过的两只玻璃棒相互靠近,把用毛皮摩擦过的两只硬橡胶棒相互靠近,把一只用丝绸摩擦过的玻璃棒和一只用毛皮摩擦过的硬橡胶棒相互靠近,观察发生的现象. 学生自主做该实验,得出实验结论. 学生1:两只玻璃棒或两只硬橡胶棒之间相互排斥,而玻璃棒和硬橡胶棒靠近时两者相互吸引. 学生2:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引. 教师:回答得很好,这也是我们所要了解的电荷的基本性质. [归纳总结] 电荷间的作用——同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [巩固练习] (多选)把两个完全相同的金属球A和B接触一下,再分开一段距离,发现两球之间相互排斥.则A,B两球原来的带电情况可能是(　BCD　) A.带有等量异种电荷 B.带有不等量异种电荷 C.带有等量同种电荷 D.一个带电,另一个不带电 解析:两个完全相同的金属球若带有等量的异种电荷,接触后将均不带电,若带不等量异种电荷,或带同种电荷,或一个带电,另一个不带电,接触后均带等量同种电荷,两球间存在斥力,故B,C,D均正确,A错误. [footnoteRef:1]3.静电感应 [1:
] 教师:除了摩擦起电,用静电感应的方法也可以使物体带电.请同学们观察下面这个演示实验. [演示实验2] 把带正电荷的带电体C移近彼此接触的导体A,B(参见教材图9.13).可以看到导体A,B上的金属箔都张开了,表示导体A,B都带上了电荷.如果先把带电体C移走,导体A和B上的金属箔就会闭合.如果先把导体A和B分开,然后移开带电体C,可以看到导体A和B仍带有电荷;如果再让导体A和B接触,它们就不再带电. 教师:观察刚才的实验,实验现象说明了什么 学生:说明导体A和B分开后所带的是等量异种电荷,重新接触后等量异种电荷发生中和. 教师:回答得很好,请同学们思考一下,如何从物质的微观分子结构方面解释静电感应的原因 学生:把带电体C移近导体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和B带上了等量的异种电荷.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. 教师:除了摩擦起电,还有没有可以使物体带上电的其他方法 [案例分析一] 实验:取有绝缘支柱的两个不带电枕形导体A,B,使它们彼此接触. (1)把带正电荷的带电体C移近彼此接触的导体A,B,判断导体A,B上的金属箔有什么变化 说明什么 (2)如果先把导体C移走,导体A和B上的金属箔有什么变化 说明什么 (3)如果先把导体A和B分开,然后移开带电体C,判断导体A和B有什么变化 说明什么 (4)如果再让导体A和B接触,导体A和B上的金属箔有什么变化 说明什么 学生自主研究问题,然后让两名同学做演示实验验证结论. 学生:导体A,B上的金属箔均张开;说明导体A,B带上了电. [验证] 一名学生拿着带正电荷的带电体C移近彼此接触的导体A,B,观察金属箔的变化. [现象] 导体A,B上的金属箔均张开. 学生:导体A,B上的金属箔闭合;说明导体A,B不带电了. [验证] 一学生把带电体C移走,观察金属箔的变化. [现象] 导体A,B上的金属箔闭合. 学生:导体A,B上的金属箔仍张开;说明导体A,B又带了电. [验证] 一名学生先把导体A和B分开,然后另一名学生移开带电体C,观察金属箔的变化. [现象] 导体A,B上的金属箔仍张开. 学生:导体A,B上的金属箔闭合;说明导体A,B又不带电了. [验证] 一名学生让导体A和B相互接触,观察金属箔的变化. [现象] 导体A,B上的金属箔闭合. 教师:根据前面的现象,请同学们总结静电感应的概念是什么 学生:将电荷移近不带电的导体,可以使导体带电,这种现象叫作静电感应.利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电. [归纳总结] (1)静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异种电荷,远离带电体的一端带同种电荷的现象. (2)感应起电:利用静电感应使金属导体带电的过程. [巩固练习] 如图所示,用起电机使金属球A带正电,靠近验电器B,则(　D　) A.验电器金属箔不张开,因为金属球A没有和验电器B接触 B.验电器金属箔张开,因为整个验电器都带上了正电 C.验电器金属箔张开,因为整个验电器都带上了负电 D.验电器金属箔张开,因为验电器下部金属箔都带上了正电 解析:因金属球A带正电,靠近验电器B,根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原理,验电器金属箔中的电子就会被金属球A中正电荷吸引到验电器的上端小球上,所以下端的验电器金属箔就会带上正电.因为同种电荷相互排斥,故金属箔张开,D正确,A,B,C错误. 4.电荷守恒定律和元电荷 教师:通过刚才的实验和分析,同学们想一想静电感应的实质是什么 是不是创造了电荷 学生个人思考后互相讨论,分析并回答. [footnoteRef:2]学生:当带正电荷的带电体C移近不带电导体A,B时,导体上自由电子被吸引过来,使导体A,B带上了等量异种电荷,即自由电荷从物体的一部分转移到另一部分.在感应起电的过程中并没有创造电荷. [2:
] 教师:联系摩擦起电的实质,思考使物体带电的实质是什么 学生:使物体带电,不是创造了电荷,而是使物体中的正、负电荷分开. 教师引导学生思考,出示投影片. 教师:请同学们在教材第4页找出电荷守恒定律的内容. 学生:电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变. 教师:请同学们阅读教材第4~5页有关内容,了解电荷守恒定律的另一表述是什么 学生:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变. 教师:这是物理学中重要的基本定律之一.通过前面的学习,我们已经清楚了物体带电的本质,而一个带电体究竟带多少电 请同学们阅读教材第5页,找一下什么是元电荷 所有带电体的电荷量与元电荷有什么关系 学生阅读课本,寻找答案. 学生:元电荷就是最小的电荷量,用e表示,e=1.60×10-19 C.所有带电体的电荷量都是e的整数倍.就是说,电荷量是不能连续变化的物理量. 教师:物理学中还有一个重要的物理量叫比荷,请同学们回答电子的比荷是怎么定义的 并求出其数值. 学生:电子的电荷量e与电子的质量me之比,叫作电子的比荷.数值为:=1.76×1011 C/kg. [案例分析二] 两带有等量异种电荷的小球接触后都不显电性了,是电荷消失了吗 电荷还守恒吗 学生先独立思考解答该案例,然后分小组讨论得出答案. 学生:没有消失,这是电荷的中和,是指两个带等量异种电荷的物体相互接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移,最后都达到电中性状态的一个过程;电荷仍然守恒. 教师点评:在本案例中要注意电中性状态和电荷守恒定律的差别. [归纳总结] (1)电荷守恒定律 ①内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变. ②另一种表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变. (2)元电荷 ①元电荷:科学家发现电子所带的电荷量最小,且其他物体所带电荷量是该电荷量的整数倍,这个最小的电荷量叫元电荷.用e表示,e=1.60×10-19 C. ②比荷:电子的电荷量e与电子的质量me之比,叫作电子的比荷,其值为=1.76×1011 C/kg. [巩固练习] 保护知识产权,抵制盗版是我们每个公民的责任与义务,盗版书籍影响我们的学习效率甚至给我们的学习带来隐患.小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个关键数字看不清,拿来问老师,如果你是老师,你认为可能是下列几个数字中的(　B　) A.6.2×10-19 C B.6.4×10-19 C C.6.6×10-19 C D.6.8×10-19 C 解析:电荷量必须是元电荷e=1.60×10-19 C的整数倍,6.4×10-19 C是e的4倍,故看不清的关键数字只能是B项
课堂小结 1.自然界的电荷只有两种：正电荷和负电荷。 2.同种电荷相互排斥；异种电荷相互吸引。 3.使物体带电的方式：摩擦起电、感应起电、接触起电 4.电荷守恒定律 5.实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫作元电荷。 6.所有带电体的电量等于电荷量e或电荷量e的整数倍 7.比荷：电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m
板书 一.电荷 1.自然界的电荷只有两种：正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥；异种电荷相互吸引。 2.电荷的多少叫作电荷量，用Q或q来表示。 3.物质的微观结构 二、使物体带电的方法 摩擦起电、感应起电、接触起电 三、电荷守恒定律 四、元电荷 1.实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫作元电荷。 2..比荷：电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m