电荷及其守恒定律教案- 高二上学期物理人教版选修3-1

1、1.1电荷及其守恒定律教学目标：（一）知识与技能1了解电荷发现的历史，知道自然界存在两种电荷：正电荷和负电荷。2知道各种起电方法，理解其实质。3知道什么是元电荷、比荷、电荷量、静电感应的概念。4掌握电荷守恒定律的内容。（二）过程与方法经历摩擦起电和感应起电的过程，知道各种起电方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的实质。（三）情感、态度与价值观体会生活中的静电现象，提高抽象思维水平。培养学生对实验的观察和分析的能力。教学重点：结合摩擦起电和感应起电的具体情景，理解并掌握电荷的基本性质与电荷守恒定律。教学难点：感应起电实验及现象的理解；利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问

2、题。教学方法：讲授法、实验归纳法。教学用具：验电器、静电感应演示器、玻璃棒、丝绸，多媒体辅助教学设备。教学过程：引入新课视频:中国达人秀“卢驭龙高压下表演放电现象”片断、新闻加拿大多伦多强雷电现象片断。实验：光电球实验。（激发学生学习兴趣）教师：这些都是奇妙的电学现象，今天开始我们将走入电学世界，进一步学习电学知识。（二）进行新课静电小实验：用丝绸摩擦过的玻璃棒吸引细水柱（实验现象明显，学生学习兴致高。另外，通过这个小实验切入本堂课的主题之一，关于使物体带电的方法。）请同学们阅读课本第2页第13段，并回答以下问题：1.自然界中有几种电荷？（两种电荷：正电荷和负电荷）2.电荷是由谁命名的？（富兰

3、克林，简单介绍富兰克林在物理学方面的贡献及其著名的“风筝实验”、莱顿瓶。）3.电荷间的相互作用规律？（同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引）说一说：如何使物体带电？又如何知道物体是否带电？学生：摩擦起电（学生初中学习后知道摩擦起电）教师：我们可以利用验电器知道物体是否带电。（展示验电器）演示实验：摩擦起电（用丝绸与玻璃棒摩擦使玻璃棒带上正电，与验电器接触，验电器的箔片张开，可以知道玻璃棒带电了。）1.摩擦起电：摩擦起电指的是两种不同的物体相互摩擦后，一种物体带正电，另一种物体带负电的现象。 问题：摩擦起电的原因？教师活动：引导学生阅读教材有关物质内部微观结构的描述，从物质结构方面去思考。学生活动

4、积极阅读教材，思考并回答问题。点评：培养学生通过阅读教材独立获取知识的能力。通过学生回答问题培养学生的语言表达能力。教师归纳：任何物体都是由HYPERLINK /view/21855.htm t _blank原子构成的，而原子由带正电的HYPERLINK /view/21897.htm t _blank原子核和带负电的电子所组成，电子绕着原子核运动。在通常情况下，原子核带的正电荷数跟核外电子带的负电荷数相等，原子不显电性，所以整个物体是中性的。原子核里正电荷数量很难改变，而核外电子却能摆脱原子核的束缚，转移到另一物体上，从而使核外电子带的负电荷数目改变。因为不同物体的原子核束缚核外电子的本领不

5、同，两个物体互相摩擦时，对外层电子的束缚能力弱的将失去电子，而束缚能力强的将得到电子，使两个物体都带上了电。问题：失去电子的物体带什么电？得到电子的呢？当物体失去电子时，它的电子带的负电荷总数比原子核的正电荷少，就显示出带正电；相反，本来是中性的物体，当得到电子时，它就显示出带负电。日常生活中的现象：当空气干燥时用塑料梳子梳头发，头发会随梳子“飘”起来；如果我们身上穿了几件化纤毛衣，在晚上脱衣时，有时会发出响声，甚至出现火花。实质：电子从一个物体转移到另一个物体上。问题：金属导电的原因？教师引导学生从微观结构方面思考，然后请学生回答。（金属导电的原因是金属中有大量的自由电子。）问题：还有其他的

6、起点方式吗？教师引导学生得出接触起电的方式。2. 接触起电接触起电是物体带电的方式之一，即一个不带电的导体跟另一个带电体接触后分开，使不带电的导体带上电荷的方式。 演示实验：用丝绸摩擦过的玻璃棒与验电器接触。（介绍验电器的构造及工作原理）验电器构造如图所示。图中上部是一金属板(或者也有用金属球)，它和金属杆相连接，金属杆穿过橡皮塞， 其下端挂两片极薄的金属箔，封装在玻璃瓶内。工作原理：接触起电；同种电荷相互排斥。检验时，把物体与金属板接触，如果物体带电，就有一部分电荷传到两片金箔上，金属箔由于带了同种电荷，彼此排斥而张开，所带的电荷越多，张开的角度越大；如果物体不带电，则金属箔不动。当已知物体

7、带电时，若要识别它所带电荷的种类，只要先把这带电体与金属球接触一下，使金箔张开。然后，再用已知的带足够多正电的物体接触验电器的金属球，如果金属箔张开的角度更大，则表示该带电体的电荷为正的；反之，如果金属箔张开的角度减小，或先闭合而后张开，则表示带电体的电荷是负的。接触起电的本质仍然是电子的转移。若是两个完全相同的绝缘金属球a、b，让a带电量为Q，若a、b接触，因为a、b是完全相同的金属球，可以认为两球带等量电荷，此时a、b均带Q/2的电荷。摩擦起电和接触带电的实质是什么？（物体间电子的转移）教师重复实验，让学生仔细观察从靠近到接触过程中还有哪些现象？靠近未接触时箔片张开教师引导：箔片张开意味着

8、箔片带电？看来还有其他方式使物体带电？其带电本质是什么？设置悬念。静电感应：将电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。利用静电感应使物体带电的过程，叫感应起电。再演示，靠近（不接触）后再远离，箔片又闭合，即不带电，有没有办法远离后箔片仍带电？观看模拟动画，再现实验过程，教师引导学生分析实验。问题1：如将A、B分开，再移走C，A、B带电情况如何？问题2：将A、B接触，它们是否带电？这说明什么？问题3：若先把C移走，再将A、B分开呢？教师活动：引导学生分析前面的现象，总结得出静电感应的概念。教师：不仅摩擦起电和接触带电可以使物体带电，静电感应也可使物体带电。静电感应的实质是什么

9、？是不是创造了电荷？学生分析并回答：当带电球C移近不带电导体A、B时，导体上自由电子被吸引过来，使导体A、B带上了等量的异种电荷，即使电荷从物体一部分转移到另一部分。在感应起电的过程中并没有创造电荷。教师总结：感应起电的实质是在带电体上电荷的作用下，导体上的正负电荷发生了分离，使电荷从导体的一部分转移到了另一部分，只有导体上的电子才能自由移动，绝缘体上的电子不能那么自由移动，所以导体能发生感应起电，而绝缘体不能。教师：联系摩擦起电的实质，思考使物体带电的实质是什么？学生：使物体带电，不是创造了电荷，而是使物体中的正、负电荷分开。通过对三种起电方式本质的分析，让学生思考满足共同的规律是什么？得出

10、电荷守恒定律。起电的本质：无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷。2电荷守恒定律电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，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。思考与讨论：电中性的物体中有无电荷存在？所谓“电荷的中和”是不是正负电荷消失了？对于“电荷的总量保持不变”中的“电荷的总量”你是怎么理解？观看视频：中国档案北京正负电子对撞机。教师活动：引导学生阅读教材第4页有关内容，了解电荷守恒定律的另一表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。过渡：这是物理学中重要的基本定律之

11、一。通过前面的学习，清楚了物体带电的本质，而一个带电体究竟带多少电？教师活动：引导学生阅读教材，出示投影片。问题：（1）电荷的多少如何表示？它的单位是什么？（2）什么是元电荷？一个电子就是一个元电荷吗？（3）元电荷的数值是多少？它的数值最早是由哪位物理学家测定的？（4）什么是比荷？电子的比荷是多少？学生活动：思考并回答老师的问题。3电荷、元电荷、比荷电荷量电荷的多少叫做电荷量。符号：Q 或q 单位：库仑 符号：C。元电荷一个电子所带的电荷量，用e表示，e =16010-19C。19071913年间，美国科学家密立根进行了几百次油滴实验。实验结果表明，带电体的电荷量都是电荷量e的整数倍。注意：所

12、有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。电荷量是不能连续变化的物理量。最早由美国物理学家密立根测得。比荷电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m，符号：C/。现象解释为什么用丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引细水柱？小实验：用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近易拉罐现象：易拉罐运动起来问题：为什么用丝绸摩擦过的玻璃棒能使易拉罐运动起来？（三）课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。（四）作业布置课外作业：书面完成P45“问题与练习”第2、3题；思考并回答第1、4题。【板书设计】 1.1电

13、荷及其电荷守恒定律两种电荷三种起电方式电荷守恒定律三个基本概念：电荷量、元电荷、比荷。 【针对训练】1.科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是（ ）A.把质子或电子叫元电荷 B.1.6010-19C的电量叫元电荷C.电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷D.质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷2.如图所示,A、B是被绝缘支架分别架起的金属球,并相隔一定距离,其中A带正电,B不带电,则以下说法中正确的是（）A.导体B带负电B.导体B左端出现负电荷,右端出现正电荷,并且电荷量大小相等C.若A不动,将B沿图中aa分开,则两边的电荷量大小可能不等,与如何分有关D.若A向B逐渐靠近,在B左端和右端的电荷量大小始终相等并且连续变化E.若A、B接触一下,A、B金属体所带总电荷量保持不变3.如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置。用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷 。若手的接触点改在A端，情况又如何 。4.有A、B、C三个塑料小球，