15.1两种电荷教学设计

? 第十五章 电流电路
第一节两种电荷
一、教学目标
（一）知识与技能
1．认识摩擦起电现象，会运用摩擦起电的知识解释一些简单的现象。
2．通过实验探究知道自然界中有两种电荷以及电荷间的相互作用规律。
3．知道验电器的构造、工作原理，知道电荷量的概念及其单位。
4．知道原子及其结构，知道摩擦起电的原因。
5．认识导体和绝缘体，了解电荷的定向移动和自由电子。
（二）过程与方法
1．通过实验探究两种电荷及电荷间的相互作用规律，感受和领悟人们在认识自然界中有两种电荷的过程中所运用的推理方法。
2．通过实验，利用电荷的定向移动来认识导体和绝缘体。
（三）情感态度和价值观
通过摩擦起电实验认识到物理是有趣的，产生利用摩擦起电的知识解释生活现象的欲望。
二、教学重难点
本节是由“两种电荷”“原子及其结构”“导体和绝缘体”三部分内容组成的，从微观的角度对电现象的本质有初步的认识，是后面的电学的基础。电荷看不见摸不着，比较抽象，只能通过电荷对外的作用来认识它的存在，摩擦起电可以知道物体是由更小的带电粒子构成，通过电荷间的相互作用认识到自然界中只有两种电荷：正电荷和负电荷。所以本节教学重点就是对两种电荷的认识，知道电荷间的相互作用规律。原子是由原子核及核外电子构成，原子核带正电，电子带负电，通常情况下原子核带正电荷的数量与电子所带负电荷数量相等，所以物体对外不显电性，摩擦起电就是使电子发生转移。电荷可以发生定向转移，不同的物质传导电荷的能力不同，容易传导电荷的叫导体；反之就是绝缘体。电荷及电荷的定向移动也较难理解，所以对电荷及电荷定向移动的认识是本节的教学难点。
重点：通过摩擦起电现象认识自然界存在两种电荷，知道电荷间的相互作用规律。
难点：对电荷及电荷定向移动的认识。
三、教学策略
摩擦起电现象学生并不陌生，在小学中已经学过，所以可以直接利用摩擦起电实验来引入两种电荷。利用电荷间的相互作用实验，认识到自然界中只有两种电荷：一种是与丝绸摩擦过的玻璃所带电荷相同的正电荷，另一种是与毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相同的负电荷。通过实验总结出电荷间相互作用的规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。简单介绍电荷量的概念及单位。通过图片和视频使学生了解原子及其结构，知道通常情况下原子核所带正电荷的数量与电子所带负电荷的数量相等，初步了解摩擦起电的实质是电子的转移。利用实验“电荷在金属棒中的定向移动”了解电荷是可以定向移动的，不同物质传导电荷的能力不同，从而得出导体和绝缘体的概念，知道金属导电靠的是自由电子。
四、教学资源准备
多媒体课件整合网络、玻璃棒、丝绸、橡胶棒、毛皮、碎纸屑、细线、铁架台、验电器、原子结构模型、金属棒等。








五、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
创设情景 （5分钟） 老师展示一副没有完成的图画，让学生观察并想办法（没有胶水和浆糊）锦上添花。。 这说明了什么问题？ 学生观察摩擦起电实验，知道通过摩擦的方法可以使物体带电。 创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。
引入新课 （5分钟） 你能利用身边的器材设计一个摩擦起电的实验吗？ 是不是所有的物体摩擦后都带上了电，吸引碎纸屑？ 学生利用身边的器材进行实验，例如塑料尺、塑料笔套、圆规等进行实验。 学生结合实验回答，有些物体摩擦后不能吸引碎纸屑。 通过实验使学生对摩擦起电有感性的认识，为下面电荷间的相互作用作铺垫。
?新课内容（25分钟） 两种电荷 通过摩擦的方法可以使物体带上“电”，或者说带了电荷。 那么不同物体之间摩擦时所带的电荷相同吗？ 演示实验：电荷间的相互作用 1．把一根玻璃棒用丝绸摩擦后悬挂起来，利用另一根丝绸摩擦过的玻璃棒靠近，观察现象。 2．利用毛皮摩擦过的橡胶棒，靠近被吊起的用丝绸摩擦过的玻璃棒，观察现象。 3．把一根毛皮摩擦过的橡胶棒悬挂起来，用另一根毛皮摩擦过的橡胶棒靠近它，观察现象。 利用学生前面摩擦起电实验中的物体靠近悬挂的带电的玻璃棒和橡胶棒，观察现象。根据实验现象，你能获得哪些信息？ 通过实验可以知道，凡是和毛皮摩擦过的橡胶棒相吸引的，一定和丝绸摩擦过的玻璃棒相排斥。凡是和丝绸摩擦过的玻璃棒相吸引的，一定和毛皮摩擦过的橡胶棒相排斥。所以在实验中只有两种可能，要么与丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷相同，要么与毛皮摩擦过的橡胶棒带的电相同。 自然界中只有两种电荷：正电荷和负电荷。与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，与毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。 电荷间相互作用的规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。 例．有甲、乙、丙三个带电体，甲物体排斥乙物体，乙物体吸引丙物体，如果丙物体带正电，甲物体带哪种电？ 思考：如图所示，三个轻质小球悬挂后静止，已知甲球带正电，能否确定乙球和丙球的带电情况？ ? ? ? 学生猜想。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 观察实验，思考实验中的现象，玻璃棒和橡胶棒所带的电不同。 ? ? ? ? ? ? 学生结合实验现象讨论、交流，总结： 自然界中只有两种电荷；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 学生利用电荷间相互作用的规律来判断两个物体的带电情况，甲、乙都带负电。 ? ? 学生讨论。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 培养学生观察实验、分析实验的能力。 ? ? ? ? ? ? 培养学生利用归纳法得出结论的能力。 ? ? ? ? ? ? ? ? 培养学生利用物理知识解决实际问题的能力。
电荷量 通过摩擦的方法可以使物体带上电荷，物体带上电荷的多少叫电荷量，电荷量也可简称电荷。 物体摩擦后如何判断是否带电呢？ 还可以利用电荷间的相互作用来判断物体是否带电。 （展示验电器） 1．介绍验电器的构造。 2．工件原理：同种电荷互相排斥。 3．介绍验电器使用方法。 学生分组练习使用验电器。 在实验的过程中你看到了哪些现象？ 电器的金属箔片张开越大，说明摩擦所带的电荷越多。 电荷量的单位是库仑，简称库，符号是C。 一根实验室中常用的玻璃棒或橡胶棒，摩擦后所带的电荷量大约只有10-7C。 ? ? ? ? 可以利用带电体吸引轻小物体的性质。 ? ? ? ? ? ? ? 学生分组实验使用验电器，熟悉使用方法。 学生描述实验现象，带电体接触验电器的金属球，金属箔就会张开。 有同学会提出要使箔片张的角度变大，可以多摩擦几次。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 培养学生的动手能力。
原子及其结构 为什么通过摩擦的方法会使物体带上电呢？ 我们在前面已经知道物质是由分子、原子构成的。原子也有进一步的结构。 展示原子结构图： 原子是由原子核和核外电子构成的。原子核位于原子中心，带正电；电子在绕核运动，电子是带有最小负电荷的粒子。 播放原子结构示意动画或视频。 思考：1．物体为什么对外不显电性？ 2．为什么通过摩擦的方法会使物体带电？ 展示氢原子和氦原子结构图： ??? 核外电子由于受到原子核 的吸引，在绕核不停运动，它在受到外力时也会发生转移。摩擦起电的原因就可以从这个角度来分析。 思考：为什么叫摩擦起电？能叫摩擦生电吗？摩擦的方法可以产生电荷吗？ 摩擦起电的实质是电子的转移，所以相摩擦的两个物体，如果一个带正电，另一个就带等量的负电。 讨论：丝绸与玻璃棒摩擦，玻璃棒带正电，丝绸与玻璃棒哪个束缚电子能力强？ 提出问题，学生思考，学生可以不回答。 学生观看视频，从视频中了解原子结构。 原子核所带正电荷的数量与电子所带电子数量相同。 根据视频，学生分析摩擦起电的原因。 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电子而带负电。 学生思考回答： 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。 学生讨论： 玻璃棒带正电，是因为缺少电子，即在摩擦过程中失去电子，说明玻璃原子束缚电子能力弱，丝绸束缚电子能力强。 ? ? ? ? ? ??培养学生自学能力。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 培养学生分析问题 ? ? ? 培养利用物理知识解决实际问题的能力。
导体和绝缘体 验电器利用了同种电荷互相排斥的原理，金属箔片是如何带上电的呢？ 为什么要用金属球、金属杆连接金属箔呢？ 演示：电荷在金属棒中的定向移动。 取两个相同的验电器A和B，使A带电，B不带电。可以看到A的金属箔张开，B的金属箔闭合。 在A、B间连接金属棒、橡胶棒、塑料尺等，观察两个验电器的箔片张开情况。（在实验中注意手不要直接拿金属棒，在中间可以固定橡胶等绝缘体） 我们就把容易传导电荷的物体叫导体；不容易传导电荷的物体叫绝缘体。 介绍常见的导体和绝缘体。 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。 ? 玻璃棒与验电器之间的电荷发生了转移。 ? 学生猜想：可能是由于金属容易导电。 ? ? ? 学生观察实验。 ? ? ? ? ? 学生观察实验现象，总结在A、B间接入哪些物体会使金属箔片张开角度变化。 只有在验电器A、B间接入金属这类物质时，验电器A、B的金属箔片才会发生明显的变化。 ? ? ? ?学生了解自由电子的概念，为后面的电流形成的原因作铺垫。 ? ? 电荷的移动无法看到，通过验电器金属箔的变化来判断电荷的转移。由现象到本质。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??为电流的形成原因作知识储备，同时也为电阻的概念作铺垫。
总结 （5分钟） 课堂小结： 1．通过这节课你学到了什么？ 2．自然界有几种电荷？电荷间的相互作用规律是什么？ 3．验电器工作的原理。什么是电荷量？其单位是什么？ 4．原子的结构及摩擦起电的实质。 5．常见的导体和绝缘体。 学生梳理本节课知识内容 培养学生总结归纳的能力。 ?
作业布置 1．完成《动手动脑学物理》 第1～3题。 2．自制简易验电器。 按要求完成。 知识巩固。 培养学生的动手能力。