教学设计：15.1 两种电荷-同步备课系列

学而优教有方第1节两种电荷（教学设计）年级九年级授课时间课题第1节两种电荷教学目标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相关现象。2.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“自然界中只有两种电荷”的过程中所运用的推理方法。3.知道验电器的构造、作用及工作原理，知道电荷量及其单位。4.知道原子及其结构、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。教材分析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人学习电学、理解许多电现象的基础，因此本节课作为初中电学起始课，具有重要的地位。学生在小学已经学习过摩擦起电现象，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”三部分组成。教学的重点是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，难点是对电荷的认识。由于电荷无法直接观察，比较抽象，学生只能在实验的基础上通过分析推理来理解电荷的概念。由于对电荷最直观的感性认识来源于摩擦起电现象，所以做好摩擦起电的演示实验是关键。本节的另一个难点是通过实验进行推理，得出“只有两种电荷”的逻辑推理过程。教学器材梳子一把、毛皮与丝绸各一块、玻璃棒与橡胶棒各两根、验电器两个、旋转支架两个、纸屑、细线、铁架台、有绝缘手柄的金属杆、气球等。多媒体ppt，包含视频：《摩擦起电》、《原子结构》、《导体与绝缘体》等。教学过程教师活动学生活动导入新课【播放视频并提问】请大家欣赏《怒发冲冠》，想一想，出现上述现象的原因是什么？【学生实验】准备一只塑料笔或者塑料梳子，用塑料笔或者塑料梳子在头发上快速摩擦，用摩擦过的塑料笔或塑料梳子靠近纸屑，发现摩擦过的塑料梳子吸引纸屑。这又是为什么？学习了《两种电荷》就明白了。—《15.1两种电荷》。学习新课一、两种电荷1.摩擦起电现象【学生实验】将塑料笔杆与头发摩擦后靠近纸屑或用布摩擦过的橡胶棒靠近纸屑。观察现象：发现它们都会吸引纸屑。【归纳】经摩擦过的物体能吸引轻小物体。这是因为摩擦过的物体带了“电”，或者说带了电荷，这种现象叫做摩擦起电。2.两种电荷及相互作用【提问】自然界中的电荷有几种？电荷间相互作用的规律是怎样的？【演示实验】①将两根用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近，发现互相排斥。②将两根用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近，发现互相排斥。③用毛皮摩擦过的橡胶棒与用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近，互相吸引.【分析】都是用丝绸摩擦过的两玻璃棒带的电荷一定是同种电荷；都是用丝毛皮摩擦过的两橡胶棒带的电荷一定是同种电荷。所以得出结论：①用丝绸摩擦过的玻璃棒跟用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷是不同的。②电荷间有相互作用，相同电荷及不同电荷间的相互作用不同。【问题导引】根据实验结果，丝绸摩擦过的玻璃棒与毛皮摩擦过的橡胶棒上所带电荷的种类是不同的。怎样确定其他带电体所带电荷的种类呢？它们与丝绸摩擦过的玻璃棒，以及毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷的种类有什么关系?（1）探究实验——自然界中只存在两种电荷【猜想与假设】带电体可能会被玻璃棒吸引而被橡胶棒排斥，也可能会被玻璃棒排斥而被橡胶棒吸引。那么，会不会出现其他的情况呢?比如，带电体既被玻璃棒吸引也被橡胶棒吸引，或者既被玻璃棒排斥也被橡胶棒排斥呢?【实验设计】用丝绸摩擦过的玻璃棒或毛皮摩擦过的橡胶棒靠近被检测的带电体，根据双方吸引或排斥的实验结果，判断该带电体所带电荷的种类。【进行实验】学生分组进行实验，不同的小组可以选择不同的器材。【第1组实验】选择饮料吸管和餐巾纸摩擦。①用大头针将饮料吸管固定，使其能自由转动。用餐巾纸摩擦饮料吸管使其带电（注意：吸管带负电）。②用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近饮料吸管一端，记录观察结果。（排斥）③用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近饮料吸管一端，记录实验结果。（吸引）【第2组实验】选择用干燥的毛巾和气球摩擦。①把气球悬吊起来，用干燥的毛巾和气球摩擦使气球带电（注意：气球带负电）。②用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近气球，记录观察结果。（吸引）③用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近气球，记录实验结果。（排斥）【分析论证】根据实验结果，判断本小组选择的带电体所带的电荷是哪一种。从实验现象发现，各小组选择的带电体所带的电荷，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。这也就意味着，在同学所做的实验中，摩擦后的带电体所带的电，只有两种可能，要么与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电相同，要么与毛皮摩擦过的橡胶棒带的电相同。【归纳总结】许多科学家做了无数的实验研究发现，自然界中，所有带电的物体，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，和同学们前面的实验现象完全吻合。从没发现第三种现象——既和玻璃棒相排斥，也和橡胶棒相排斥；也找不到一种带电体既和玻璃棒相吸引，也和橡胶棒相吸引。由此可以推理，自然界中只存在两种电荷，一种电荷与用丝绸摩擦后的玻璃棒带的电荷相同，另一种电荷与用毛皮摩擦后的橡胶棒所带的电荷相同。（2）实验结论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。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。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.验电器【提问】用摩擦过的物体去靠近碎纸片，碎纸片被吸引过来，能不能判断该物体带了电?这是用什么方法判断物体是否带电的?【回答】能。利用带电体吸引轻小物体的性质来判断.【提问】除此之外，我们还可以用验电器来检验。展示验电器.验电器的构造：金属球、金属箔、金属杆、金属罩、绝缘垫等。【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）【提问】说说从这组实验中，你发现了什么.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.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，还可以检验出带电的多少.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？【分析】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.【归纳】（1）验电器的作用：检验物体是否带电.（2）验电器的工作原理：同种电荷互相排斥.（3）使用方法：将被检验的物体与验电器的金属球接触，如果验电器的两片金属箔张开一定角度，则说明物体带电。（4）验电器能粗略地比较物体带电的多少。对同一个验电器来说，金属箔张开的角度越大，说明带电体带的电荷越多。4.电荷量（1）电荷的多少叫做电荷量，简称电荷，用字母Q表示。（2）单位：库仑，简称库，符号是C。一根实验室中常用的玻璃棒，摩擦后所带的电荷量大约只有10-7C。【例题1】甲、乙、丙三个轻质泡沫小球用绝缘细线悬挂在天花板上，它们之间相互作用时的场景如图所示，已知丙球带负电。下列判断正确的是A．甲、乙两球均带正电 B．甲、乙两球均带负电C．甲球带正电，乙球一定带负电 D．甲球带负电，乙球可能不带电【答案】D.【解析】由图知，甲与丙靠近时相互排斥，已知丙带负电，根据同种电荷相互排斥可知，甲球一定带负电；甲与乙靠近时相互吸引，根据异种电荷相互吸引可知，乙球可能带正电；但带电体能够吸引不带电的轻小物体，所以乙球可能不带电；综合分析可知，乙球可能带正电，也可能不带电，故D正确，ABC错误。故选D。【例题2】用带负电的橡胶棒与验电器的金属球接触，然后移去橡胶棒．能反映验电器的带电情况和金箔片所处状态的是（）【答案】C.【解析】用带负电的橡胶棒与验电器的金属球接触，橡胶棒上的负电荷移动到验电器的金属球和金属箔上，验电器的金属箔带的是负电，因同种电荷相互排斥，金属箔出现夹角，故C图正确．学生观察实验现象并进行分析归纳结论.探究学习新课二、原子的核式结构1.原子的核式结构请大家【播放视频】——《原子的核式结构》2.摩擦起电的原因【播放视频】——《摩擦起电的原因》【例题3】如图1所示是卢瑟福原子结构模型：原子是由带正电的原子核和带负电的电子构成的。用原子结构的知识可以解释摩擦起电现象：摩擦起电实质是电荷的转移，例如丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒失去电子而带正电。图图1图2【例题4】如图所示，两个相同的验电器A和B，A带正电，B不带电。用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来，下列说法正确的是（）A．A金属箔张角变小，说明它失去了电子B．B金属箔张角变大，说明两金属箔带上同种电荷C．自由电子从A向B定向移动，形成瞬间电流D．正电荷从A向B定向移动，形成瞬间电流【答案】B.【解析】B．同种电荷相互排斥，B金属箔张角变大，说明两金属箔带上同种电荷，故B正确；CD．根据选项A可知，A得到电子，B失去一部分电子，自由电子从B向A定向移动，形成瞬间电流，故CD错误。故选B。观看视频，帮助理解原子的核式结构和摩擦起电的原因。做例题，并进行交流回答.学习新课三、导体和绝缘体1.实验探究：物体的导电性观察实验现象，尝试解释。课堂练习课堂练习1.甲、乙、丙三个轻质小球相互靠近时的情景如图所示。若甲球带正电，则下列说法正确的是（）A．乙球一定带负电 B．丙球一定带负电C．丙球可能不带电 D．乙和丙的情景展示了验电器的原理【答案】C.【解析】ABC．由左图知，甲球与乙球靠近时相互排斥，已知甲球带正电，根据同种电荷相互排斥可知，乙球一定带正电；由右图知，乙球与丙球靠近时相互吸引，根据异种电荷相互吸引可知，丙球可能带负电；但带电体能够吸引不带电的轻小物体，所以丙球也可能不带电；故C正确，AB错误；D．验电器的原理是同种电荷互相排斥，故D错误。故选C。2.一般情况下，下列物品：①橡皮擦，②铅笔芯，③塑料尺，④钢尺，⑤盐水，⑥食用油，其中属于导体的是_________，属于绝缘体的是_________。（只填序号）【答案】②④⑤，①③⑥。【解析】提示：对于常见的导体和绝缘体可以联系它们在日常生活和工业生产中的应用来记忆。如塑料，橡胶，陶瓷等常用来制作用电器的外壳，以防止触电，它们都是绝缘体；而电线芯用金属来做，因为金属容易导电，是导体。3.如图，毛皮摩擦过的塑料梳子能吸引小纸屑，摩擦过程中（）A．创造了电荷B．毛皮和塑料梳子带同种电荷C．正电荷在毛皮和塑料梳子间转移D．负电荷在毛皮和塑料梳子间转移【答案】D。【解析】A．摩擦起电的实质是电荷的转移，毛皮与梳子摩擦的过程中不会创造电荷，故A不符合题意；B．毛皮与梳子原子核束缚核外电子的本领不同，电子在毛皮和梳子之间转移，得到电子的带负电，失去电子的带正电，毛皮与梳子会带异种电荷，故B不符合题意；CD．毛皮与梳子摩擦，由于毛皮与梳子原子核束缚核外电子的本领不同，电子在毛皮和梳子之间转移，电子带负电，所以负电荷在毛皮和塑料梳子间转移，故D符合题意，C不符合题意。故选D。4.如图，两个相同的验电器A和B，A带电，B不带电，用不带电的CD棒将AB连接起来，观察到A金属箔的张角变小，B金属箔的张角变大，则CD棒的材质可能是（）A．玻璃 B．橡胶 C．细铁丝 D．干木材【答案】C.【解析】用CD棒将验电器A、B连接起来，观察到A金属箔的张角变小，B金属箔的张角变大，说明有电荷通过CD在A、B两验电器间移动，说明CD棒是导体，细铁丝是导体，玻璃、橡胶和干木柴是绝缘体，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。5.（多选题）关于原子和原子结构，下列说法中正确的是（）A．一切物质都是由原子组成的 B．原子是由原子核和核外电子构成的C．原子结构类似核式结构模型 D．原子核不带电【答案】BC。【解析】A．一切物质都是极其微小的分子或原子组成的，故A错误；B．原子由带正电的原子核及带负电的核外电子构成，故B正确；C．原子的中心是原子核，在原子核周围，有一定数目的电子在核外运动。这种结构与核式结构模型相似，故C正确；D．原子核带正电，核外电子带相同数量的负电，故原子对外不显电性，D错误。所以选BC。6.如图所示，验电器原来不带电，当带电体靠近还没有接触到验电器的金属球时，验电器的金属箔也会张开，下列说法正确的是（）A．若带电体带正电荷，则金属箔带正电荷B．若带电体带负电荷，则金属箔和金属球都带负电荷C．若带电体带正电荷，则金属箔和金属球都带正电荷D．若带电体带负电荷，则验电器有一部分正电荷转移到带电体上【答案】A.【解析】AC．带正电的物体，靠近不带电的验电器金属球时，金属箔片会张开，负电荷会被吸引到带电体附近的金属球上，此时金属球上带的是负电，金属箔片上带的是正电，故A正确，C错误；B．带负电的物体，靠近不带电的验电器金属球时，金属箔片会张开，负电荷会被排斥到远端的金属箔上，此时金属球上带的是正电，金属箔片上带的是负电，故B错误；D．带电体和验电器没有接触，它们之间没有电荷转移，故D错误。故选A。7.用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒因______（选填“得到”或“失去”）电子而带上正电荷，此时玻璃棒具有____________的性质；如图将它与不带电的验电器金属球接触，验电器的金属箔张开，是因为______（选填“同种”或“异种”）电荷相互排斥；如图所示是不同物质的原子核对电子约束能力强弱的排序图，分析可知：蜡烛与毛衣摩擦后，蜡烛带______电。【答案】失去，吸引轻小物体，同种，负.【解析】摩擦起电中，被丝绸摩擦过的玻璃棒是带正电的，因为失去了电子。带电体具有吸引轻小物体的性质，被丝绸摩擦过的玻璃棒是带电体，也具有吸引轻小物体的性质。验电器的金属箔张开是因为带上了同种电荷，同种电荷相互排斥。因为蜡烛的原子核对电子的约束能力强于毛衣，所以蜡烛与毛衣摩擦后，蜡烛得到电子，带负电。8．在“探究电荷的种类和相互作用规律”的实验中：（1）如图，实验发现两根用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近时会相互______，而用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近用毛皮摩擦过的橡胶棒时，它们之间会相互______，丝绸摩擦过的玻璃棒、毛皮摩擦过橡胶棒所带电荷是______的（选填“相同”或“不同”）；（2）大量实验证明，自然界所有的带电体带的电荷要么与玻璃棒相同，要么与橡胶棒相同，所以自然界有且只有______种电荷存在；（3）进一步实验发现，毛皮摩擦过的橡胶棒带的是负电，根据你所学习的原子结构的知识，橡胶棒带负电是因为______（选填“得到”、“失去”或“创造”）了电子，所以摩擦起电的本质是______。【答案】（1）排斥，吸引，不同；（2）两；（3）得到；电子的转移。【详解】（1）两根用丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷相同，同种电荷会相互排斥。用丝绸摩擦过的玻璃棒和毛皮摩擦过的橡胶棒所带的是不同的，是异种电荷，异种电荷会相互吸引。（2）自然界中带电物体靠近带电的玻璃棒或橡胶棒，凡是与玻璃棒吸引的，会与橡胶棒排斥；与橡胶棒吸引的，会与玻璃棒排斥，说明自然界中只有两种电荷。（3）毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，是因为橡胶棒的原子核束缚电子的本领比毛皮