沪粤版九年级物理上册教案第十三章第一节从闪电谈起

第一节 从闪电谈起
设计说明 本节主要内容有：摩擦起电及其原因、两种电荷及电荷间相互作用的规律、放电现象、电现象的应用和防护。 对于本节的教学内容，《课标》没作要求，但是从电学的发展史来看，人们首先认识到的是静电知识，从电学的体系来看，静电是学习电学的基础。因此，要使初中学生对电学有比较系统的认识，有必要以简单的静电现象作为学习的起点。 本节教材的编写思路：生活中的静电现象一般不太明显，不容易引起人们的注意，学生学习的兴趣往往不大，所以本教材并没有像传统教材那样直接学习摩擦起电，而是从神奇的闪电现象切入，提出问题，激发学生的学习兴趣。然后由浅入深，让学生动手实验，观察摩擦起电现象，研究电荷间相互作用的规律，认识两种电荷，最终揭示闪电的奥秘，了解摩擦起电的原因，初步搞清静电现象的“来龙去脉”。另外，本节教材介绍了静电现象在现代生活中的应用，加强物理知识与日常生活、技术应用的联系，渗透“科学·技术·社会”的观念，这是也与传统教材不同的又一特点。 教学目标 【知识与技能】 1.了解摩擦起电现象及其原因。 2.知道两种电荷及其相互作用的规律。 3.知道闪电是一种瞬间发生的大规模放电现象。 【过程与方法】 通过实验活动，观察摩擦起电现象，研究电荷间相互作用的规律，揭示闪电的奥秘。 【情感态度和价值观】 通过模拟闪电现象和学习摩擦起电的原因，消除对“电”的神秘感，保持对自然界的好奇，对自然现象产生亲近的情感和探究的欲望。 重点难点 教学重点 两种电荷及电荷间相互作用的规律。 教学难点 解释摩擦起电的原因要用到原子结构的知识。 教学方法 实验、观察、讨论、分析、类比、推理相结合的教学方法。 教具、学具 多媒体课件、起电机、丝绸、玻璃棒、毛皮、橡胶棒、轻小物体、验电器等。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 1.小丽同学触摸带电体时，她的头发就会竖起，你知道其中的道理吗？ (小丽触摸带电体时，使头发带上同种电荷，而同种电荷相互排斥，所以头发竖起。) 2.不知你有没有发现，在冬季的夜晚，当我们脱化纤衣服时，常常听到轻轻的“劈啪”声，还会看到小小的火花；当用塑料梳子梳干燥的头发时，头发会随着梳子飘起来？实际上早在两千五百年前，古希腊人就已经发现了类似的现象，古希腊盛行用琥珀做饰品，他们发现刚刚摩擦过的琥珀会吸引毛发等轻小物体，人们把这种现象称为“琥珀之力”，后来希腊文“琥珀”一词演变为“电”这个词。那么到底什么是电？物体是怎样带上电的呢？ 要解决这个问题，从今天开始，我们学习电学。 讲授新课 一、电是什么 活动1：观察摩擦起电现象 【演示实验】将塑料梳子(塑料尺、塑料笔杆)、玻璃棒或橡胶棒在尼龙布料、丝绸或毛皮上摩擦几下，再将棒靠近碎纸片、头发等轻小物体。 【教师提问】请问同学们看到了什么现象？ 【教师点拨】摩擦过的塑料梳子、玻璃棒或橡胶棒，能够吸引碎纸片、头发等轻小物体。 【总结】 1.摩擦过的塑料梳子、玻璃棒或橡胶棒能够吸引纸屑等轻小物体，我们就说它们带了电，或者说有了电荷。 2.用摩擦的方法使物体带电叫做摩擦起电。 (教师在引导学生得出探究结论后进行总结并进行板书) 【交流评估】 实验中，让带电体去靠近一堆碎纸屑，学生观察到的实验现象可能是当带电体靠近纸屑时，纸屑迅速飞向带电体，与带电体接触后，又飞散开来。纸屑飞向带电体的确是因为带电体吸引所致，而纸屑与带电体接触后又飞散开是因为各纸屑由于与带电体接触而带上与带电体相同性质的电荷，同种电荷相互排斥。纸屑的飞散吸引了学生过多的注意力，对于初次接触电学知识的学生，很难得出“带电体具有吸引轻小物体的性质”的结论。对此，教师对学生的仔细观察要给予肯定，同时对于纸屑飞散的现象要告诉学生等一会儿就明白其中的道理。另外，一些学生可能用手接触塑料梳子被摩擦的位置，影响实验效果，教师要给予及时纠正。 二、电荷间的相互作用 活动2：探究电荷的种类和相互作用规律 【演示实验】教师用讲台上摆放的实验器材，如玻璃棒、橡胶棒、丝绸、毛皮、细线、铁架台等器材做摩擦起电实验。 【提问】实验中玻璃棒和橡胶棒都带了电，那么它们带的电荷是否相同？ 【实验过程】 引导学生按照课本图13-4设计探究实验的过程。 1.如图（a）所示，两根用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近时，观察它们之间发生的现象。 2.如图（b）所示，两根用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近时，观察它们之间发生的现象。 3.如图（c）所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近时，观察它们之间发生的现象。 （说明：该实验也可以找学生上讲台演示，并说明演示过程，让其他同学仔细观察现象并记录下来。） 【教师点拨】指导学生边探究边交流，并记录观察到的实验现象。 【提问】同学们在刚才的探究活动中发现了什么？ 【讨论总结】带电玻璃棒与带电玻璃棒、带电橡胶棒与带电橡胶棒之间相互排斥，而带电玻璃棒与带电橡胶棒之间相互吸引。 【思考】玻璃棒和橡胶棒都带了电，由它们的相互作用情况说明它们带的电荷是否相同？ 【讨论总结】玻璃棒和橡胶棒带的电荷是不相同的。 【实验过程】 4.用摩擦过玻璃棒的丝绸靠近被毛皮摩擦过的橡胶棒，观察它们之间发生的现象。 5.用摩擦过玻璃棒的丝绸靠近被丝绸摩擦过的玻璃棒，观察它们之间发生的现象。 6.用摩擦过橡胶棒的毛皮靠近被丝绸摩擦过的玻璃棒，观察它们之间发生的现象。 7.用摩擦过橡胶棒的毛皮靠近被毛皮摩擦过的橡胶棒，观察它们之间发生的现象。 【提问】同学们在这次探究活动中又发现了什么？ 【讨论总结】丝绸跟橡胶棒相互排斥，跟玻璃棒相互吸引；毛皮跟玻璃棒相互排斥，跟橡胶棒相互吸引。 【教师点拨】通过上述实验比较结果，同学们不难发现，凡是跟用丝绸摩擦过的玻璃棒相互吸引的带电体必定跟用毛皮摩擦过的橡胶棒相互排斥，凡是跟用毛皮摩擦过的橡胶棒相互吸引的带电体必定跟用丝绸摩擦过的玻璃棒相互排斥。 【提问】根据以上实验事实，我们可以认为自然界中带电体所带的电荷有几种？ 【教师点拨】科学家做了大量的实验认定自然界的电荷只有两种，一种跟丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电荷相同，人们把它规定为正电荷；一种跟毛皮摩擦过的橡胶棒上所带的电荷相同，人们把它规定为负电荷。 【提问】自然界中只有两种电荷，同学们在刚才的实验中发现它们之间的作用有什么规律呢？ 【讨论总结】同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 【思考】我们已经知道电是什么，那么自然界中的闪电又是怎样产生的呢？ 活动3：用起电机模拟闪电现象 【演示实验】用手摇动起电机手柄，当起电盘转动起来后，两个金属球就会带上不同的电荷。摇动起电机手柄，当转速逐渐增大时，看到了什么现象？ 学生观察实验后回答实验现象，师生共同总结并解释实验现象：上面实验中发生的是一种放电现象。起电机上金属球带异种电荷，随着转速的增大而增多，当电荷积聚到一定程度时，两球间就会发生火花放电。 指导学生带着下列三个问题阅读教材第45页课文。 【提问】 1.闪电是怎样产生的？ 2.什么叫尖端放电？ 3.你知道哪些放电现象？ 【讨论总结】 1.闪电是带异种电荷的云层间或带电云层和大地间的一种瞬间发生的大规模放电现象。 2.实验表明，物体带电时，它的尖端容易产生放电现象。这种现象叫做尖端放电。 3.学生回答后可作适当补充，如：冬天穿衣或脱衣时，经常有电火花产生。 指导学生阅读教材第45页“信息浏览——电从哪里来”。 【提问】你了解了摩擦起电的原因吗？ 【讨论总结】两个物体相互摩擦的时候，失去电子的物体因缺少电子而带正电，得到电子的物体因为有多余的电子而带等量的负电，在转移的过程中，电荷总量是保持不变的，即电荷是守恒的。在转移过程中只能转移带负电荷的电子。可见，摩擦起电不是创造了电荷，只是电荷发生了转移。 【教师点拨】通过上述学习，我们已经知道物体可以带电，那么怎样才能知道物体是否带了电呢？ 三、怎样知道物体带了电 如图所示，出示实验室用的验电器，让学生说出其构造。 【演示实验】用丝绸摩擦玻璃棒或用毛皮摩擦橡胶棒，然后将玻璃棒或橡胶棒与验电器的金属球接触，观察所发生的现象；多试探几下玻璃棒或橡胶棒，观察验电器金属箔张开的角度有什么变化。 【讨论总结】当带电体接触不带电的验电器的金属球时，金属箔会张开；带电体所带的电越多，验电器金属箔张开的角度越大。 【提问】 1.当带电体接触不带电的验电器的金属球时，金属箔为什么会张开呢？上述实验，两种情况下验电器金属箔张开的角度不同说明了什么？ 2.验电器的工作原理是什么？ 【讨论总结】 1.当带电体接触不带电的验电器的金属球时，就有一部分电荷转移到验电器的金属箔上，这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开。两种情况下验电器金属箔张开的角度不同，说明带电体传给验电器的电荷多少不同。验电器金属箔张开的角度大，表示带电体带的电荷量多，传给验电器的电荷多。 2.同种电荷相互排斥。 四、静电现象的应用和防护 请同学们阅读教材第46～47页“静电现象的应用和防护”。 【提问】 1.静电现象在日常生活中有哪些应用？请举例说明。 2.如何防护电现象给我们带来的不利影响呢？请举例说明。 【讨论总结】 1.静电的应用 （1）静电喷涂：给喷出的雾状油漆带上电，它们就能飞向带异种电荷的待喷涂物件。静电喷涂具有以下优点：①涂料浪费少；②可均匀牢固地喷涂；③可流水作业并进行大规模生产。 （2）静电除尘：给烟囱空气中的尘埃带上某种电，它们就能飞上带异电荷的金属网上。 （3）静电植绒：给绒毛带上电，让它飞向事先涂了胶的带异种电荷的布面。 （4）静电复印：利用正、负电荷能相互吸引的原理，使带静电的光敏材料表面在曝光时，按影像使局部电荷随光线强弱发生相应的变化而存留静电潜影，经一定的干法显影、影像转印和定影而得到复制件。 2.静电的危害及防护 静电及其利用给人们带来很多方便，但像雷电这种放电有时会造成很大的破坏作用和人畜伤亡事故，必须设法避免。 避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，这些电荷不断地向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。 生产生活中还有很多事例： （1）在印刷厂里，纸页之间的静电会使纸页粘在一起，难以分开，给印刷带来麻烦。 （2）在制药厂里，由于静电吸引灰尘，会使药品达不到标准的纯度。 针对上述两种情况可增加生产车间的湿度或使用防静电剂来克服静电带来的危害。 （3）在看电视时，荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃的薄膜，使图像的清晰程度和亮度降低。这种情况屋内应有接地线，最好不要使用含有化纤材料的地毯等。 （4）在混纺衣服上时常会有不易拍掉的灰尘，也是静电捣的鬼。因此穿衣服最好选纯棉、真丝类。 课堂小结 一、摩擦起电 1.摩擦过的塑料梳子或玻璃棒能够吸引轻小物体，我们就说物体带了电，或者说有了电荷。 2.用摩擦的方法使物体带电叫做摩擦起电。 二、电荷间的相互作用 1.自然界只存在两种电荷：一种与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同，叫做正电荷；另一种与用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷相同，叫做负电荷。 2.同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引。 三、验电器 1.构造：金属球、金属杆、金属箔。 2.作用：检验物体是否带电。 3.工作原理：同种电荷相互排斥。 四、静电现象的应用和防护 1.应用：静电喷涂、静电植绒、静电除尘、静电复印等。 2.防护：避雷针、油罐车尾部加一铁链等。 当堂达标 1.摩擦起电产生的电荷，在生产和生活上给人们带来了很多麻烦。下列各现象中，不是由于摩擦起电引起的是( ) A.在干燥的秋冬季节，晚上脱毛衣时会发现一些小火花，使皮肤疼 B.化纤布料的衣服容易吸附灰尘 C.冬天用湿手去摸室外的铁棒时，手会被粘在铁棒上 D.在干燥的天气里，用塑料梳子梳头发时头发会随着梳子飘起 2.在编织某种地毯时，编织过程中夹杂一些不锈钢丝，这是为了( ) A.使地毯更好看 B.使地毯更耐用 C.使地毯更善于传热 D.释放静电，使地毯不易粘上灰尘 3.某节目介绍说，蜜蜂飞行与空气摩擦产生静电，因此蜜蜂在飞行中就可以吸引带正电的花粉，以下说法正确的是( ) A.蜜蜂带负电 B.蜜蜂带正电 C.空气不带电 D.空气带负电 4.用跟毛皮摩擦过的橡胶棒接触带电的验电器的金属球，发现验电器的金属箔先合拢后又张开，则( ) A.验电器原来带负电，后来带正电 B.验电器原来带正电，后来带负电 C.验电器先后都带正电 D.验电器先后都带负电 5.在干燥的天气里，用塑料梳子梳头发时，头发会随着梳子飘起来，这是因为梳子和头发摩擦时分别带上_____电荷，互相_____。 6.有A、B、C、D四个带电体，若A与B吸引，B与C排斥，A与D排斥，而D与丝绸摩擦过的玻璃棒相互吸引，则四个带电体的带电情况是：A带_____、B带_____、C带_____、D带_____。 参考答案 1.C 2.D 3.A 4.B 5.异种 吸引 6.负电 正电 正电 负电 板书设计 一、摩擦起电 1.用摩擦的方法使物体带电 2.带电体具有吸引轻小物体的性质 二、两种电荷 1.正电荷和负电荷 2.同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 三、验电器 1.构造：金属球、金属杆、金属箔 2.作用：检验物体是否带电 3.工作原理：同种电荷相互排斥 四、静电现象的应用和防护 1.应用：静电喷涂、静电植绒、静电除尘、静电复印 2.防护：避雷针、油罐车尾部加一铁链 教学反思