【轻松备课】人教版物理九年级上 第十五章第1节 两种电荷 教学详案

第十五章 电流和电路
第1节 两种电荷
设计说明 摩擦起电是学生熟悉的电现象之一，两种电荷及其相互作用规律是进一步深入学习电学、理解许多电现象的基础。因此本节课作为初中电学起始课，具有很重要的地位。摩擦起电现象学生在小学已经学习过，但从微观结构上认识此现象有一定的难度，并且涉及电荷的移动，是比较抽象的内容。需要从实验入手认识。本节内容主要由“两种电荷”“原子及其结构”“导体和绝缘体”三个部分组成。让学生通过实验观察摩擦起电现象，认识电荷间的相互作用规律，然后了解摩擦起电的原因。在演示摩擦起电现象前，可先让学生做小实验，激发学生学习兴趣，拉近物理与学生生活的距离。演示两种电荷和电荷相互作用时，要注意实验顺序，引导学生分析得出电荷只有两种时，要注意逻辑关系，巧妙点拨，让学生感受用推理的方法研究物理问题的思路。 教学目标 【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； 3.了解原子结构，认识自由电子和电荷的移动。 【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。 【情感、态度和价值观】 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。 重点难点 教学重点 两种电荷及其作用规律、电荷量及其单位、电荷的定向移动。 教学难点 认识自然界中只有两种电荷。 教学方法 启发式教学法；实验探究法；推理法；讲述法。 教具、学具 玻璃棒、橡胶棒、细线、铁架台、纸屑、验电羽、毛皮、丝绸、验电器、有绝缘手柄的金属杆、空易拉罐、梳子、气球、塑料尺、塑料薄膜、多媒体课件等。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 1.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！ 2.教师设问：当空气干燥时用塑料梳子梳头发，为什么头发会随梳子“飘”起来 如果我们身上穿了化纤衣服，衣服会粘在皮肤上，在晚上脱衣服时，有时会发出响声，甚至出现火花。这些现象发生的原因是什么呢 学习完本节内容我们就可以找到答案。 3.提问1：日常生活中，当空气干燥时用塑料梳子梳头发，会出现什么现象？ 答：头发会随梳子“飘”起来。 提问2：如果我们身上穿了一件化纤毛衣，在晚上脱衣服时，有时会发出响声，甚至出现火花，你有过这种体会吗？你知道上面提到的两种现象发生的原因吗？ 答：有，摩擦起电。 演示实验：用摩擦过的玻璃棒、橡胶棒吸引轻小的纸屑、验电羽。教师可以将橡胶棒在自己清洁干燥的头皮上反复摩擦来做该实验，并诙谐地告诉学生这就是在“毛皮”上摩擦，以活跃课堂气氛，拉近与学生的距离。 在日常生活中类似的例子还很多，同学们想亲自动手试试吗？ 学生动手操作实验：一人一块塑料薄膜，薄膜与干燥的手摩擦后，塑料薄膜被手“吸住”了。 教师总结：通过以上实验可知，经过摩擦的物体，会吸引轻小物体。同学们在小学科学课的学习中已经了解了一些关于摩擦起电的知识。摩擦起电的现象在日常生活中又是经常可以看到的。那么，带了电的物体具有哪些性质？头发为什么会随梳子飘起来？ 从今天开始，我们学习电学，我相信同学们一定能充分利用自己的聪明才智，把电学学得特别棒，因为电与日常生活密切相关。 讲授新课 一、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：将矿泉水瓶在底部扎一小孔，装入水后形成水流，先让梳子靠近水流观察现象；然后在头发上摩擦几下梳子，再靠近水流，观察现象。你看到发生了什么现象？(学生观察：梳子与头发摩擦前，水流方向不变，摩擦后水流方向发生了变化) 实验2：先用塑料尺靠近碎纸屑，看有什么现象？然后用塑料尺和头发摩擦后，再靠近碎纸屑看有什么现象？(学生观察：塑料尺与头发摩擦前，不吸引纸屑，摩擦后吸引纸屑) 师：请同学们说说两组实验中的梳子、塑料尺有什么不同？ 生：摩擦过的梳子、塑料尺能吸引轻小物体，没有经过摩擦的梳子、塑料尺不能吸引轻小物体。 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。 总结： （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：那么在日常生活中你见过类似的摩擦起电现象吗？ 生： ①在空气干燥的时候，用塑料梳子梳头发，头发会随着梳子飘起来； ②在干燥的秋冬季节，如果我们身上穿了化纤毛衣，毛衣会粘在皮肤上，晚上脱毛衣时会发现一些小火花，并伴有“啪啪”的响声； ③经常使用的电风扇，扇叶表面往往会带上一些灰尘； …… 师：同学们回答得很好，实际上，用摩擦的方法可以使各种各样的物体带电，只要你细心观察，还会有更多发现的。 2.两种电荷及相互作用 师：我们已经知道用摩擦的方法使毛皮摩擦过的橡胶棒和丝绸摩擦过的玻璃棒都带上了电荷，那么它们带的电荷是否相同呢？带电的物体存在怎样的相互作用呢？ 演示实验：(动手操作) ①用丝绸分别摩擦两根完全相同的玻璃棒，将一根玻璃棒放在支架上，用另一根玻璃棒靠近它，你看到什么现象？此现象说明了什么？(第一次老师演示，提醒学生应注意的事项及观察的重点，后两次学生做实验) ②将被毛皮摩擦过的橡胶棒放在支架上，用另一根被毛皮摩擦过的橡胶棒靠近它，你看到什么现象？说明了什么？ ③将被毛皮摩擦过的橡胶棒放在支架上，用被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近它。你看到了什么现象？此现象又说明了什么？ (学生讨论交流，师生总结：①用丝绸摩擦过的玻璃棒跟用毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷是不同的；②电荷间有相互作用，同种电荷及不同种电荷间的相互作用不同) 引导学生分析：人们用各种不同的物质互相摩擦做了大量的实验，发现凡是跟用丝绸摩擦过的玻璃棒相排斥的，必定跟用毛皮摩擦过的橡胶棒相吸引；反之，凡是跟用丝绸摩擦过的玻璃棒相吸引的，必定跟用毛皮摩擦过的橡胶棒相排斥。这些事实使人们认识到自然界中只存在两种电荷——正电荷和负电荷。 总结：（1）两种电荷： 用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫正电荷，可用“+”表示。 用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫负电荷，可用“-”表示。 （2）电荷间的相互作用：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。 例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解) 例 如图15-1-1所示是用带电小球探究电荷间相互作用规律的实验装置，其中符合事实的是( ) A B C D 图15-1-1 解析：从题图可以看出A、C选项属于同种电荷，应该相互排斥，故A、C选项错误；B、D选项属于异种电荷，应该相互吸引，故D选项错误，B选项正确。 答案：B 接下来我们做两个练习题。 练习：1.用摩擦过的物体去靠近碎纸片，碎纸片被吸引过来，说明该物体带了电。问：这里依据何种物理性质来判断物体是否带电？ 2.有三个带电体，若A排斥B，B吸引C，如果A带负电，则B带负电，C带正电。问：这里依据何种物理性质来判断物体所带电荷的正负？ 生思考后回答：练习1是利用带电体吸引轻小物体的性质来判断的；练习2是利用电荷间的相互作用来判断的。 师：除此之外，我们还可以用验电器来检验(出示验电器并介绍其构造)。 3.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15-1-2甲、乙） 图15-1-2 构造：金属球、金属杆、金属箔。 下面我们再来做一组实验，看用验电器能否检验物体是否带电。(边说边演示)： 教师演示实验： 不带电的玻璃棒接触验电器的金属球。（现象：金属箔不张开） 不带电的橡胶棒接触验电器的金属球。（现象：金属箔不张开） 带正电的玻璃棒接触验电器的金属球。（现象：金属箔张开） 带负电的橡胶棒接触验电器的金属球。（现象：金属箔张开） 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：金属箔张开更大了） 演示前四步后： 教师引导学生说说从这组实验中，你发现了什么。 生：不带电的物体接触验电器的金属球时，验电器的金属箔不张开，带电的物体接触验电器的金属球时，验电器的金属箔张开了。 师：对！可见验电器可以用来检验物体是否带电。 板书：验电器的作用是检验物体是否带电。 师：下面请同学们思考：为什么带电体接触金属球时，金属箔会张开呢？ 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片金属箔上，这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开。 总结：验电器的工作原理：同种电荷互相排斥。 最后老师演示第⑤步。 师：你们又发现了什么？(带电荷多的物体接触验电器的金属球，金属箔张角大) 想一想：从验电器张角的大小我们可以判断出什么？(可以判断物体所带电荷的多少。验电器金属箔张角越大，说明所带电荷越多) 总结：电荷的多少叫电荷量，简称电荷，单位是库仑，简称库，符号是C。一根实验室中常用的玻璃棒或橡胶棒，摩擦后所带电荷量大约只有10-7 C，一片带电的云所带的电荷量约几十库。 二、 原子及其结构 1.原子结构 师： 通过前面的学习我们知道，常见的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15-1-3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，直径的数量级约为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。 （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） 甲：原子结构 乙：原子核结构 丙：氢原子和氦原子的结构 图15-1-3 总结：（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所带的负电荷在数量上相等，使得整个原子不显电性。 2.摩擦起电的原因 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”。 动画模拟讲解摩擦起电的原因。 结论：不同物质的原子核束缚核外电子的本领不同，当两个物体(由不同物质组成)相互摩擦时，哪个物体的原子核束缚核外电子的本领弱，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负电。如：丝绸跟玻璃棒摩擦时，玻璃棒带正电，是因为玻璃棒失去了电子；而丝绸带负电荷，是因为丝绸得到了电子。在摩擦起电过程中，转移的是带负电荷的电子，且电荷总量保持不变，即电荷是守恒的。 总结：（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。 3.正、负电荷的中和 演示实验：用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，使金属箔张开一定的角度；再用被毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的金属球，观察金属箔张角的变化。 上述现象可以说明：正、负电荷放在一起会互相抵消。如果实验中的玻璃棒和橡胶棒带的电荷量相等，验电器的金属箔将不再张开，即正、负电荷完全抵消。放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象，叫做正、负电荷的中和。 思考题：将一物体跟一带正电的验电器的金属球接触时，验电器的金属箔先合拢后张开，试分析这个物体的带电情况。(带负电) 【课外延展】 摩擦起电接触起电感应起电定义用摩擦的方法使物体带电，叫做摩擦起电当带电体与不带电物体相互接触时，物体会带上和带电体相同的电荷，叫接触起电当带电体和不带电金属导体相互靠近时，会使金属导体的两端带上不同电荷叫感应起电图示或说明用毛皮摩擦橡胶棒，毛皮带正电荷，而橡胶棒带等量的负电荷起电实质两个物体相互摩擦，电子从一个物体转移到另一个物体上带电体接触不带电物体，电子通过直接接触发生转移而使不带电物体带电带电体靠近一不带电的金属导体，使带电体里的电荷重新分布而带电联系①三种方式都可以使不带电的物体带电 ②起电实质是电子发生转移或电荷重新分布，遵守电荷守恒定律
三、 导体和绝缘体 演示实验 1.取两个相同的验电器A和B，使A带电，B不带电，用金属棒把A和B连接起来。看有什么现象发生？说明了什么？(A的金属箔张开的角度减小，B的金属箔由闭合变为张开，说明验电器B带了电，金属棒中有电荷在定向移动) 师：金属中存在大量可以自由移动的电荷，叫自由电子，可见金属是导电的，像金属这样容易导电的物体叫导体。 总结：容易导电的物体叫导体；常见的导体有：金属、人体、大地、酸碱盐的水溶液等。 2.再次取两个相同的验电器A和B，使A带电，B不带电，用塑料棒把A和B连接起来。看有什么现象发生？说明了什么？(验电器A、B的金属箔的张角没有变化，说明电荷不能通过塑料棒定向移动) 师：由于塑料内部几乎没有可以自由移动的电荷，所以塑料不容易导电。我们就把不容易导电的物体叫绝缘体。 总结：不容易导电的物体叫绝缘体，常见的绝缘体有：橡胶、玻璃、塑料、陶瓷等。 注意：导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化。 课堂小结 1.摩擦起电 （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。 2.两种电荷 （1）自然界中只有两种电荷——正电荷和负电荷。 （2）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，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。 3.电荷量 （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。 4.验电器 （1）作用：检验物体是否带电。 （2）原理：同种电荷相互排斥。 5.原子及其结构 （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1.6×10-19 C。 （3）电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能消失，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；摩擦起电的实质是电荷的转移。 6.导体和绝缘体 （1）导体：容易导电的物体，如金属，人体等。 （2）绝缘体：不容易导电的物体，如橡胶、塑料等。 （3）金属导电靠的是自由电子。 当堂达标 1.下列常见的物体通常情况下都属于绝缘体的一组是( ) A.汽油和盐水 B.黄铜和石墨 C.人体和大地 D.塑料和陶瓷 答案：D 2.下列现象中不属于摩擦起电现象的是( ) A.用头发摩擦过的笔杆能够吸引纸屑 B.磁铁能够把大头针吸引起来 C.用干燥的毛刷刷毛料衣服时，毛刷上吸附着许多细微脏物 D.在干燥的天气中脱毛衣时，听到轻微的“啪啪”声，夜晚甚至能看见火花 答案：B 3.用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带上了负电，这是由于( ) A.毛皮束缚电子的能力比较强 B.橡胶棒上的正电荷转移到了毛皮上 C.摩擦过程中创造了负电荷 D.橡胶棒上有了多余的电子 答案：D 4.人类对原子结构的探究最早是从静电现象开始的。对静电现象的认识，下列说法中正确的是( ) A.自然界只存在正、负两种电荷 B.同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥 C.从静电现象认识到原子核是可分的 D.摩擦起电创造了电荷 答案：A 5.有A、B两个带电体，若A与B相互排斥，而A又与带正电的C相互吸引，那么A一定带 电，B与C一定能相互 。 答案：负 吸引 6.用带电体接触验电器的金属球，就有一部分电荷转移到两金属箔上，两金属箔就会张开，则两金属箔上带的是 (选填“同种”或“异种”)电荷，由于相互 而张开。 答案：同种 排斥 7.如图15-1-4所示的白炽灯是人们常用的照明灯具。 图15-1-4 请你写出下列现象中所包含的物理知识。 [示例]白炽灯灯丝用久了会变细：灯丝在高温状态下升华。 (1)灯座外壳用塑料做成： 。 (2)灯丝用钨制成： 。 答案：(1)塑料是绝缘体 (2)钨能导电，且熔点高 板书设计 第1节 两种电荷 一、电荷 1.摩擦起电 （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。 2.两种电荷及电荷间的相互作用规律 （1）两种电荷： 用丝绸摩擦的玻璃棒所带的电荷叫正电荷，可用“+”表示。 用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫负电荷，可用“-”表示。 （2）电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 3.验电器 （1）作用：检验物体是否带电。 （2）工作原理：同种电荷相互排斥。 4.电荷量：物体所带电荷的多少。 单位：库仑(库)， 符号：C。 二、原子及其结构 1.原子结构 （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。 2.摩擦起电的原因：电子的转移。 三、导体与绝缘体 导体：容易导电的物体。金属靠自由电子导电。 绝缘体：不容易导电的物体。 教学反思