第2课时 摩擦起电的原因
【教学目标】
一、知识与技能
1.了解原子结构，认识自由电子和电荷的移动.
2.认识绝缘体和导体
二、过程与方法
1.通过实验活动感受摩擦起电，知道带电体的性质；
2.在认识自然界只有两种电荷的过程中，感受人们所用的推理方法.
三、情感、态度与价值观
1.注意观察静电现象，对电荷种类的探究产生兴趣，能主动利用简易器材动手做实验，激发学生主动学习的兴趣.
2.鼓励学生自己查找资料、培养学生的自学能力，引导学生关注社会、初步认识科学及相关知识对人类生活的影响.
【教学重点】
1. 了解原子结构.
2. 认识绝缘体和导体
【教学难点】
1.运用电荷间的相互作用，判断物体带电的性质，并解释简单的静电现象.
2.理解金属中的电子可以自由移动.
【教具准备】
玻璃棒、橡胶棒、细线、铁架台、纸屑、毛皮、丝绸、验电器、有绝缘手柄的金属杆、空易拉罐、梳子、气球、多媒体课件
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
教师播放视频“怒发冲冠”，引导学生注意动画中女孩的头发竖起来了.
师 下面老师将演示“怒发冲冠”给你们看.
教师请2位长头发的女生上台，当空气干燥时，教师用塑料梳子梳头发，引导学生注意观察头发随梳子“飘”起来.
师 同学们一定很惊讶为什么头发会“飞舞”，这是因为“摩擦起电”，下面我们就一起来学习吧！
【进行新课】
知识点1 原子及其结构
1.原子及其结构
师 通过前面的学习，我们知道物质是由分子和原子构成的，有的分子由多个原子构成，有的分子由一个原子构成，下面我们就一起来学习原子的结构.
教师用多媒体播放课件“原子的结构”，并讲解．
原子的结构（多媒体课件）
（1）原子的结构与太阳系十分相似，它的中心是原子核，在原子核外有一定数目的电子在绕核运动（如图甲所示）.电子是带有最小负电荷的粒子，所带电荷量为1.6×10-19C.原子核带正电，电子带负电，通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等，原子整体不显电性，物体对外也不显电性.
（2）原子很小，直径为10-10m，如果将原子比作一座大楼，原子核就如乒乓球那么大，可见原子核非常小.但是原子核又可以再分，它是由质子和中子组成的（质子带正电，中子不带电），而质子和中子还有更小的精细结构——夸克（如图乙所示）.关于原子核结构的问题，本节课我们只需了解，不作深入探究，这些内容我们以后再学．
甲：原子结构 乙：原子核结构
（3）氢原子的结构最简单，原子核中有1个正电荷（其电荷量与电子电荷量相等），核外有1个电子．氦原子核中有2个正电荷，核外有2个电子.（如图丙）
丙：氢原子和氦原子的结构
板书：（1）原子由位于中心的原子核和核外绕核旋转的电子组成，原子的核式结构与太阳系相似．
（2）电子是带有最小负电荷的粒子，所带电荷量为1.6×10-19C.
（3）通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等，使得整个原子不显电性．
例题1（多媒体展示）下列关于原子、原子核的说法正确的是（ ）
A.原子核不带电
B.原子核几乎占据了原子的全部空间
C.原子带正电荷
D.原子由带正电的原子核和带负电的电子组成.
答案：D
2.电荷守恒定律
师 前面我们学习了“摩擦起电”，请同学们思考为什么用摩擦的方法可以使物体带电呢？摩擦起电创造了电荷吗？下面我们就一起来学习“摩擦起电的实质”.
摩擦起电的实质（多媒体展示）
不同物质的原子核束缚电子的本领不同.当两个物体摩擦时，哪个物体的原子核束缚电子的本领弱，它的一些电子就会转移到另一个物体上.失去电子的物体因为缺少电子而带正电，得到电子的物体因为有了多余的电子而带等量的负电.摩擦起电并不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，使正、负电荷分开.
板书：（1）电荷守恒定律：电荷既不能被创造 ，也不能被消灭，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；在转移的过程中，电荷的总量保持不变.
（2）摩擦起电的实质是电荷的转移.
【课外延展】
师 下面我们将做一个小实验来证明电荷的转移，请同学们注意观察金属箔片的张角情况.
教师演示实验：将带正电的验电器A和不带电的验电器B的金属球用带有绝缘手柄的金属杆连起来.（现象：验电器A的金属箔片张角变小，验电器B的金属箔片张角变大）
师 请同学们说说这个实验说明了什么？
生：这个实验说明验电器A所带电荷减少，验电器B所带电荷增大，由此我可以联想到正电荷由验电器A移动到了验电器B.
例题2 （多媒体展示）用一根与丝绸摩擦过的玻璃棒去接触一个金属箔已张开小角度的验电器，接触时发现验电器金属箔片张角变大，由此判断（ ）
A.验电器原来带正电荷，接触时有电子从验电器传向玻璃棒
B.验电器原来带正电荷，接触时有电子从玻璃棒传向验电器
C.验电器原来带负电荷，接触时有电子从玻璃棒传向验电器
D.验电器原来带负电荷，接触时有电子从验电器传向玻璃棒
解析：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，当它接触验电器时，箔片张角变大，说明验电器原来也带正电，且电荷量比玻璃棒小，箔片张角变大说明验电器所带正电荷量增加，带正电荷实质是失去电子，说明验电器失去电子，即电子从验电器传向玻璃棒，故A对.
答案：A
课堂演练
完成本课时对应课堂练习.
知识点2 导体和绝缘体
师 带电的物体有时会与其他的物体接触，从而失去电荷.那么，什么物体容易传导电荷，什么物体不容易传导电荷呢？下面我们通过实验来研究.
教师演示教材P34《演示》——“电荷在金属棒中的定向移动”中的两个实验，并对实验现象进行解说：
①第一个实验中，用橡胶棒连接后，验电器A、B金属箔的张角没有变化，说明橡胶棒中没有发生电荷的转移，即橡胶棒不容易导电.这种不容易导电的物体叫做绝缘体.橡胶、玻璃、塑料等都是绝缘体.绝缘体中的带电粒子相互约束，不能自由移动.
②第二个实验中，用金属棒连接后，验电器A的金属箔张开的角度减小，B的金属箔由闭合变为张开.这表明，验电器B也带了电，就是说，有一部分电荷通过金属棒从A移动到了B，电荷在金属棒中可以定向移动，说明金属容易导电，我们把这种容易导电的物体叫做导体.金属、人体、大地、石墨、食盐水溶液等都是导体.金属中有自由电子，能够导电，酸、碱、盐的水溶液中也有能够自由移动的带电粒子.好的导体和绝缘体都是重要的电工材料.电线芯线用金属来做，因为金属是导体，容易导电；电线芯线外面包上一层橡胶或塑料，因为它们是绝缘体，能够防止漏电.
板书：（1）导体：容易导电的物体.如金属、人体、大地等都是导体.
（2）绝缘体：不容易导电的物体.如橡胶、玻璃、塑料等都是绝缘体.
（3）在金属中，部分电子可以脱离原子核的束缚，而在金属内部自由移动，这种电子叫做自由电子.金属导电，靠的就是自由电子.
例题3（多媒体展示）我们经常在加油站看到一条醒目的标语“严禁用塑料桶装运汽油”，这是因为桶内汽油会不断与塑料桶摩擦，使塑料桶带了电，而塑料是 （选填“导体”或“绝缘体”），不能及时将电荷转移，易造成火灾隐患.
解析：汽油是易燃物质，当用塑料桶装运汽油时，由于在运输过程中，汽油不断与桶壁摩擦而使塑料桶带电.又因塑料是绝缘物质，桶上的电荷不能传递与转移，从而桶上的电荷越积越多.当桶上电荷积累到一定程度，就会发生放电现象.放电产生的火花会引燃汽油，造成火灾或油桶爆炸事故，所以加油站用醒目的标语提醒人们不要用塑料桶装运汽油，以免发生意外事故.
答案：绝缘体
例题4 用丝线悬挂着A、B、C三个轻质小球，它们之间的相互作用情况如图，若C带负电，则（ ）
A. B可能带负电
B. A、B一定都带正电
C. B可能不带电
D. A一定带负电
解析：灯泡和灯头各个部件中，螺旋、锡块、金属片都是导体.
答案：C
教师总结：导体和绝缘体之间没有绝对的界限，在一定条件下可相互转化.例如，当某些绝缘体加热后部分电子挣脱原子的束缚变为自由电荷，从而使该绝缘体变成了导体.
课堂演练
完成本课时对应课堂练习.
【教师结束语】
这节课，我们学习了电荷的有关知识，知道了摩擦起电现象.正负电荷和电荷间的相互作用以及导体和绝缘体的有关知识，为电学的学习奠定了良好的基础，电能在生活和生产中应用非常广泛，相信大家一定会学好电学知识.
课后作业
完成本课时对应课后练习.
本节“原子结构”的学习是为下一节引入“电流”做铺垫.对于学有余力的学生，可以结合本节“动手动脑学物理”中的问题，启发学生从电子的得失方面去猜想摩擦起电现象的产生，引导他们通过查找资料、课外阅读更多地了解科学家富兰克林，了解摩擦起电的实质是电子的转移，了解静电除尘、静电复印等现代静电技术.在教学中还应告诉学生“电中性”是指原子（或整个物体）对外不显电性.物体呈电中性不等于物体没有电荷，只是物体所带的正电荷和负电荷的数量相等而已.第1课时 电荷
【教学目标】
一、知识与技能
1.认识摩擦起电的现象，了解电荷的种类及电荷间的相互作用；
2.了解验电器的原理及其作用，了解电荷量及其单位；
二、过程与方法
1.通过实验活动感受摩擦起电，知道带电体的性质；
2.在认识自然界只有两种电荷的过程中，感受人们所用的推理方法.
三、情感、态度与价值观
1.注意观察静电现象，对电荷种类的探究产生兴趣，能主动利用简易器材动手做实验，激发学生主动学习的兴趣.
2.鼓励学生自己查找资料、培养学生的自学能力，引导学生关注社会、初步认识科学及相关知识对人类生活的影响.
【教学重点】
1.知道两种电荷和电荷间的相互作用.
2.掌握电荷量及其单位
【教学难点】
1.运用电荷间的相互作用，判断物体带电的性质，并解释简单的静电现象.
2.理解金属中的电子可以自由移动.
【教具准备】
玻璃棒、橡胶棒、细线、铁架台、纸屑、毛皮、丝绸、验电器、有绝缘手柄的金属杆、空易拉罐、梳子、气球、多媒体课件
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
教师播放视频“怒发冲冠”，引导学生注意动画中女孩的头发竖起来了.
师 下面老师将演示“怒发冲冠”给你们看.
教师请2位长头发的女生上台，当空气干燥时，教师用塑料梳子梳头发，引导学生注意观察头发随梳子“飘”起来.
师 同学们一定很惊讶为什么头发会“飞舞”，这是因为“摩擦起电”，下面我们就一起来学习吧！
【进行新课】
知识点1 摩擦起电和两种电荷
1.摩擦起电
教师将“摩擦”过的气球“挂”在黑板上，引导学生思考为什么气球会吸在黑板上.
生1：是不是因为黑板和气球具有磁性，所以它们可以互相吸引.
生2：气球怎么可能具有磁性，这是因为老师刚“摩擦”了气球，使气球带电了，所以才会吸在黑板上.
教师不需着急解答，先引导学生观察两组实验：
实验1：教师用“未摩擦过”的梳子靠近易拉罐，用“未摩擦过”的玻璃棒靠近碎纸屑，用“未摩擦过”的橡胶棒靠近碎纸屑.（现象：无法吸引）
实验2：教师用“摩擦过”的梳子靠近易拉罐，用丝绸“摩擦过”的玻璃棒靠近碎纸屑，用毛皮“摩擦过”的橡胶棒靠近碎纸屑.（现象：可以吸引）
师 请同学们说说两组实验中的“玻璃棒”、“橡胶棒”、“梳子”有什么不同？
生：摩擦过的玻璃棒、橡胶棒、梳子能吸引轻小物体，没有经过摩擦的玻璃棒、橡胶棒、梳子不能吸引轻小物体.
教师鼓励学生的回答，引出摩擦起电的概念，并进行总结和板书.
板书：
（1）物体有了吸引轻小物体的性质，就说物体带了电，或者说带了电荷.
（2）用摩擦的方法使物体带电叫做摩擦起电.
师 下面请同学们说说你还见过哪些“摩擦起电”现象？
生1：摩擦过的小塑料尺能吸引头发.
生2：电风扇的“叶子”易招灰尘.
生3：如果我们身上穿了化纤衣服，衣肤会粘在皮肤上，在晚上脱衣时，有时会发出响声，甚至出现火花.
师 同学们回答得很好，下面我们来做个例题.
例题1 （多媒体展示）把一张干燥的报纸紧贴在竖直墙壁上，松手后报纸会自行脱落.如果用铅笔的侧面迅速在报纸上摩擦几下，报纸就会“贴”在墙壁上.这是报纸和铅笔摩擦 后，报纸与墙壁相互吸引的缘故.此时报纸相对于墙壁是 的.
解析：报纸与铅笔摩擦后带了电荷,带电体能够吸引轻小物体,将报纸靠近墙壁时,与墙壁表面相互吸引,所以报纸能粘在墙壁上,此时报纸与墙壁的位置没有发生改变,所以相对静止.
答案：起电(带电或带了电荷)静止
2.两种电荷及相互作用
教师引导学生观察3个实验（教师可以边演示边解说）.
实验3：用两块相同的丝绸分别摩擦两根完全相同的玻璃棒，再将两根玻璃棒互相靠近.（现象：互相排斥）
实验4：用两块相同的毛皮分别摩擦两根完全相同的橡胶棒，再将两根橡胶棒互相靠近.（现象：互相排斥）
实验5：将丝绸摩擦过的玻璃棒靠近用毛皮摩擦过的橡胶棒.（现象：互相吸引）
教师引导学生说说从上面3个实验中，可以发现什么规律.
生1：丝绸摩擦过的两根玻璃棒带同种电荷，靠近时互相排斥；两根橡胶棒都是用毛皮摩擦的，它们带同种电荷，靠近时也互相排斥，由此可知，同种电荷互相排斥.
生2：既然同种电荷互相排斥，而用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近毛皮摩擦过的橡胶棒时，它们互相吸引，说明它们带的是异种电荷，异种电荷互相吸引.
教师鼓励学生的回答，并进行总结和板书.
板书：
两种电荷及相互作用：自然界中只有两种电荷——正电荷和负电荷.
（1）正电荷：人们把用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做正电荷，可以用“+”表示.
（2）负电荷：人们把用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫做负电荷，可以用“-”表示.
（3）两种电荷间的相互作用:同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引.
例题2（多媒体展示）用丝线悬挂着A、B、C三个轻质小球，它们之间的相互作用情况如图，若C带负电，则（ ）
A.B可能带负电
B.A、B一定都带正电
C.B可能不带电
D.A一定带负电
解析：由图可知，A、B相互排斥，说明A、B带电且带同种电荷；B、C相互吸引，说明B、C可能带异种电荷，也可能其中一个不带电，另一个带电.题目已知C带电，分析第一幅图可知B带电，即B、C都带电，且C带负电，所以B带正电，A带正电，故选B.
答案：B
课堂演练
完成本课时对应课堂练习.
知识点2 验电器
1.认识电荷量
师物体所带电荷有多有少，电荷的多少叫做电荷量，下面我们就一起来认识电荷量.
板书：
（1）电荷的多少叫做电荷量，也可简称电荷.
（2）电荷量的单位是库仑，简称库，符号是C.
（3）一根实验室中常用的玻璃棒或橡胶棒，摩擦后所带的电荷量大约只有10-7C.
2.认识验电器
教师出示两种不同型号的验电器，并介绍其结构.（如图甲、乙）
板书：验电器的作用：检验物体是否带电.
师 同学们一定很奇怪为什么验电器可以检验物体是否带电，它又是怎样工作的呢？大家不要着急，我们先来观察一组实验.
教师演示实验：
①用不带电的玻璃棒接触验电器的金属球.（现象：金属箔片不张开）
②用不带电的橡胶棒接触验电器的金属球.（现象：金属箔片不张开）
③用带正电的玻璃棒接触验电器的金属球.（现象：金属箔片张开）
④用带负电的橡胶棒接触验电器的金属球.（现象：金属箔片张开）
⑤用力摩擦玻璃棒、橡胶棒，再将它们分别接触验电器的金属球.（现象：金属箔片张开更大了）
教师引导学生说说从这组实验中，你发现了什么.
生1：没有带电的物体接触验电器的金属球时，验电器的金属箔片不张开，带电的物体接触验电器的金属球时，验电器的金属箔片张开了.
生2:带电多的物体接触验电器的金属球时，金属箔片的张角更大，所以，验电器不光可以用来检验物体是否带电，还可以检验出带电量的多少.
师 同学们回答得很好，下面请同学们思考：为什么带电体接触金属球时，金属箔片会张开呢？
学生讨论后总结得出结论：用带电体接触验电器的金属球时，有一部分电荷转移到验电器的两个金属箔片上，这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开.
教师鼓励学生的回答并进行总结和板书.
板书：验电器的工作原理：同种电荷互相排斥.
课堂演练
完成本课时对应课堂练习.
【教师结束语】
这节课，我们学习了电荷的有关知识，知道了摩擦起电现象.正负电荷和电荷间的相互作用的有关知识，为电学的学习奠定了良好的基础，电能在生活和生产中应用非常广泛，相信大家一定会学好电学知识.
课后作业
完成本课时对应课后练习.
对于“两种电荷的规定”、“金属中有大量自由电子”等知识需要很大篇幅才能讲清楚，而这些知识只是要求学生在观察演示实验的过程中有一个感性认识，不需要学生过多地进行深究，因此在教学时只是在实验的基础上简略带过，更多关注的是学生主动探索问题结果的过程，关注培养学生的思维能力，特别是创造性思维的能力.
1.避雷针“避雷”的原理
避雷针的发明，是美国物理学家富兰克林为人类避免雷电伤害而做出的巨大贡献.避雷针是一根高而尖细的针状导体，把它竖在高大建筑物顶端，尾部用粗铜缆连接到埋入地下几米深的金属板上，使避雷针与大地接触良好.雷雨天气时，空中的乌云团带有大量的电荷，乌云团与地面或与带异种电荷的其他乌云团间可形成上亿伏的高压电，这样的高压可使空气电离，由绝缘体变成导体，于是出现巨大响声和火花放电，这就是雷鸣和闪电.云团与云团之间的放电，称为“天雷”，云团与地面间的放电，称为“落地雷”，后者常对生命和财产造成伤害.当带电云团接近避雷针时，由于静电感应，避雷针顶部立刻聚集异种电荷，避雷针尖与带电云团间的电压远远大于地面与带电云团间的电压，这时避雷针很快与带电云团放电，使云团中的大量电荷顺着避雷针的铜电缆传到地下，从而使建筑物避免雷击.
2.巧防静电污染
静电是一种物理现象.天气干燥时，化学纤维质地的内衣、地毯、坐垫和墙纸等受到摩擦都会产生静电.另外，家用电器使用时亦会产生静电效应或外壳带上静电.静电会令人感到身体不适，出现头痛、失眠和烦燥不安等症状，甚至引发皮疹和心律失常.
如何消除静电呢？以下方法不妨试试.
（1）在温度低的天气，在家里洒些水或放置一两盆清水.
（2）卧室不摆放电视机.看电视时打开窗户，与电视保持2~3m的距离.看完电视要洗脸、洗手.
（3）老人、小孩、静电敏感者、查不出病因的心脏病人、神经衰弱者在冬季最好穿棉质的内衣、内裤.
（4）当头发无法梳理服贴时，将梳子浸在水中片刻，等静电消除后再梳理.
（5）赤足（休闲时，不要放过赤足的机会）.
3.现代静电技术
静电技术包括静电应用和防止静电危害两个方面.
静电应用技术现已广泛用于节能、节约材料、保护环境、快速传递信息等方面，并带来了很大的经济效益.例如静电除尘，它能有效地捕集空气中粒径在十微米以下的尘埃.静电除尘与其他除尘技术比较，耗能少，运行费用低，能回收有用物质，易于维修管理.
静电复印是利用静电力使带电墨粉（或墨滴）按照原件的文字或图像粘附在纸上；采用三种基色可以进行彩色静电复印.
静电涂漆和敷粉是将涂料带电喷出，使它们在电场力的驱动下射到工件上.同喷枪涂漆相比，它可以节约涂料，减轻污染，降低成本.
静电分选主要用于选矿，它利用电性能不同的介质颗粒在电场中带有不同的静电力来选矿物.
静电纺纱和植绒是利用静电力操纵带电的纤维实现的.
静电危害起因于静电力和静电火花放电.静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸.防灾措施一般多是降低流速流量，改造起电强烈的工艺环节，采用起电较少的设备材料等.
