第一节　自然界的电现象 教学设计

1教学目标
知道摩擦起电、接触起电是常见的静电现象。
知道在摩擦起电和接触起电过程中，电荷只是在物体间发生转移，电荷的总量是守恒的。
知道火花放电和尖端放电是发生在大气中的电中和现象。
2重点难点
摩擦起电和接触起电，用验电器对电荷进行检测。
尖端放电和火花放电现象，用尖端放电和火花放电解释一些放电现象
教学活动
活动1【讲授】自然界中的电现象
实验引入）
演示1　演示P48“小实验”，小纸人被吸附。（激发学生的兴趣）
提出问题：是什么原因使小纸片吸附在塑料梳子上？
学生动手：完成活动1、2。
大家可能很想知道这其中的秘密，这其实就是静电现象，静电现象存在于生活、生产中，是自然界中常见的现象。如用硬质橡胶的小梳梳干燥的头发，就能够看到头发相互张开的现象；若在一间黑暗的房间里梳头发，脱化纤衣服时，还可看到微小的火花，并且听见轻微的嚓嚓声。这些都是静电现象，那么上述的现象是如何产生的？
一、摩擦起电
(1)梳子或橡胶棒吸引小纸屑；(2)塑料丝向四周飘扬起来；(3)塑料泡沫被吸附在锯上。
想一想用梳理过头发的梳子或用毛皮摩擦过的橡胶棒，去靠近小纸屑时，小纸屑为什么会被吸引
解析两个彼此绝缘的物体相互摩擦的过程中，使得物体带上了电荷，而带电的物体具有吸引轻小物体的作用。用丝绸摩擦一端打结、另一端撕成细丝的塑料带，塑料丝向四周飘扬起来是因为塑料丝带的是同种电荷，所以它们就互相排斥。用毛皮摩擦过的橡胶棒与用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近时也表现出相互排斥。用钢锯锯泡沫塑料板时，塑料泡沫被吸附在锯上是因为塑料泡沫和钢锯带的是两种不同的电，所以就互相吸引。用丝绸摩擦过的玻璃棒与用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近时也表现出相互吸引。在科学上规定：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。
(结论)
1．物体具有吸引轻小物体的性质是因为物体带了电。
2．用摩擦的方法使物体带电的现象叫摩擦起电。
3．自然界中存在着两种电荷：正电荷和负电荷。同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
想一想为什么两种不同物体相互摩擦后会使它们带电呢
解析要解释这个现象，需要从原子结构谈起。我们知道任何物质的原子都是由带正电的原子核和带负电的电子构成，通常原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数，所以原子对外不带电。但不同的原子的原子核对电子的束缚能力并不相同，当两种不同物体相互摩擦时，对核外电子束缚能力较弱的物体容易失去核外的一部分电子而带正电，对核外电子束缚能力较大的物体俘获这些电子对外而带负电。因此两种不同物体相互摩擦后会使它们带上异种电荷。
二、电荷守恒
1．两种不同的物体在摩擦过程中，对电子束缚能力较弱的物质的原子失去—部分电子带正电。对电子束缚能力较强的物质的原子得到这部分电子带负电。
2．摩擦起电的实质是电荷的分离和转移。
例2用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒为什么带负电 你知道毛皮带什么电
解析用干燥的毛皮摩擦橡胶棒，在摩擦过程中，对电子束缚能力较弱的毛皮的原子失去部分核外电子带正电，对电子束缚能力较强的橡胶棒的原子得到这部分电子对外带负电。毛皮失去了多少电子，橡胶棒就得到了多少电子。
（结论)摩擦起电并没有创造出电荷，只是使电荷从一个物体转移到另一个物体，摩擦过程中两个物体所带的电荷是等量异种的。
(思考)
(1)用干燥的毛皮摩擦橡胶棒后，将橡胶棒接触验电器的金属球，两片金属箔为什么会张开一定的角度
(2)用手接触验电器的金属球，原来张开的金属箔为什么会闭合
解析用干燥的毛皮摩擦橡胶棒后，橡胶棒带负电，将橡胶棒接触验电器的金属球时，橡胶棒上的负电荷通过金属球、金属杆转移到两片金属箔上，使得两片金属箔带上了等量的负电荷，同种电荷相互排斥，所以张开了一定的角度。使金属箔带电的过程是带电体和不带电体相互接触后电荷转移才发生的，这种带电方法叫接触起电。
用手接触验电器的金属球，由于人体对外不带电，金属箔上的负电荷转移到人体上后再转移到大地，使得原来张开的金属箔变成不带电而闭合。
从上面的分析，我们还可以得到，验电器是可以检验物体是否带电。带电体使验电器的金属箔带电的过程是接触起电的过程。
三、接触起电
1．带电体和不带电体相互接触后使不带电的物体带电的方法叫接触起电。
2．接触起电实质是带电体上的电荷转移到不带电物体的过程。
3．接触起电也并没有创造出电荷，只是使电荷在带电物体和不带电体之间生了转移。接触起电的过程中一个物体失去一些电荷，另一个物体得到等量的向种电荷。
问题加油站运送汽油的油罐车的车架底部往往有一根与地面接触的铁链，它起着什么作用
解析运送汽油的油罐车在运输汽油的过程中，因为油的不断流动，与大地绝缘的油筒内壁发生长时间的摩擦产生大量的电荷积聚，一定条件下会引起火花放电容易酿成火灾。在车架底部安装一根与地面接触的铁链，这些积聚的电荷能通过铁链导入大地。
大气在垂直运动中，特别是剧烈的天气变化中，由于摩擦往往会使云层积聚大量的电荷，云层与云层之间的高压静电作用下使得云层之间的大气发生电离而引起火花放电，这就是既绚丽又可怕的闪电。如果带电云层也能拖一根类似于油罐车的铁链，那么给人类带来灾难的闪电事故就不会发生了。
那么什么叫火花放电呢
四、火花放电和电荷的中和
实验活动火花放电和电荷的中和现象。
实验过程：
(1)做好韦氏起电器的清尘干燥工作。起电盘和带电球的尘埃用无水酒精擦拭干净，然后用电吹风吹干，底座下放一块干燥泡沫塑料，教室湿度较大时，用红外线灯烘烤去湿。这个实验成功的关键是韦氏起电机在干燥环境中演示。
(2)摇动起电机手柄，使两个起电盘转动方向相反，保证两个莱顿瓶所带的电的性质不同。观察两带电球之间会发生什么现象。
(思考)
(1)摇动起电机手柄，两带电球之间会发生什么现象
(2)为什么会发生这种现象
分析带电体失去电荷的现象称放电。当摇动起电机手柄，两带电球之间到一定的条件下会发生放电现象，并发出火花。也就是说我们能看到火花放电的现象。
所谓火花放电，是指高压带电体与导体靠得很近时，会使它们之间的空气瞬间电离，电荷通过电离的空气形成强电流，产生大量的热，使空气发光发声，产生电火花。
上面的实验中，韦氏起电机是利用摩擦起电和感应起电的方法，将正负电荷贮存在莱顿瓶中。其中两个带电球带的电是等量异种电荷。当带电球上的静电积聚到一定程度时，两带电球之间产生高压，电压高到一定程度后，两球之间的空气电离而产生高压电弧即火花放电。
火花放电实质就是等量的异种电荷发生剧烈的电中和现象。
所谓电荷的中和，是指两个带等量和异种电荷的物体相互接触，带负电的物体上多余的电子转移到带正电的物体上，都恢复成不带电的状态，这种现象叫电荷的中和。
（小结)
1．高压带电体与导体靠得很近时，会使它们之间的空气瞬间电离，电荷通过电离的空气形成强电流，产生大量的热，使空气发光发声，产生电火花。
2．火花放电实质就是等量的异种电荷发生剧烈的电荷中和现象。
3．两个带等量和异种电荷的物体相互接触，带负电的物体上多余的电子转移到带正电的物体上，都恢复成不带电的状态，这种现象叫电荷的中和。
例题在天气干燥的冬天里，当你脱下化纤的毛衣时，会听到“噼啪”的响声，如果在夜晚还会看到闪光。这又是为什么
解析在天气干燥的冬天里，一般身穿毛衣和内衣，它们都是绝缘体，由于运动时衣服之间的摩擦，身体上会积累大量的静电。
这时如果用手指指向金属物体，手指会感到有针在刺的感觉，这是手指和金属发生放电现象。如果手里拿一把钥匙，让钥匙的尖端指向金属，这种感觉就不会产生。
晚上睡觉脱衣时，在毛衣和内衣的分离过程中，它们之间的空气瞬间电离，形成了强电流，所以在若干地方发生了局部的火花放电现象，能听到响声，能看到火花。
五、尖端放电和避雷针
实验活动尖端放电现象。
实验过程：
(1)选择韦氏起电器的一个带电球(带正电)与绝缘着的、一侧有尖端的中空导体相接，并使尖端正对一支点燃的蜡烛的火焰。
(2)快速摇动起电机手柄，观察烛焰的形状将发生什么样的变化。
(思考)
(1)快速摇动起电机手柄，烛焰的形状将发生什么样的变化
(2)为什么会发生这种现象
分析快速摇动起电机手柄，观察烛焰的形状象被“风”吹过时一样，飘向一边。这是有尖端的导体尖端放电时形成的。
当韦氏起电器的一个带电球与绝缘着的、一侧有尖端的中空导体相接，快速摇动起电机手柄时，带电球上的电荷转移到有尖端的中空导体上，电荷分布在有尖端的中空导体的表面，尖端的电荷特别密集，使得尖端附近的空气电离，变成导体，于是产生了尖端放电的现象。尖端电放形成的“电风”使得烛焰飘向一边。
所谓尖端放电，是指有尖端的导体带电后，尖端的电荷特别密集，于是使得尖端附近的空气电离，变成导体，于是产生了尖端放电的现象。
尖端放电是比较缓慢的局部电荷中和的现象。
(小结)
1．有尖端的导体带电后，尖端的电荷特别密集，于是使得尖端附近的空气电离，变成导体，产生的放电现象叫尖端放电。
2．尖端放电是比较缓慢的局部电荷中和的现象。
想一想闪电是怎样形成的 对人类有什么危害 人们是怎样避免雷电的袭击的
课堂小结
　请学生回答
1、通过本节课的学习，你学到了什么？
2、请你再举几个生活中的静电现象。
作业布置
　作业本B　P15-16