高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电荷教案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电荷教案设计，共6页。教案主要包含了导入新课，新课教学，课堂小结，作业设计等内容，欢迎下载使用。
教学设计
问题与目标
1.知道两种电荷及其相互作用，知道电荷量的概念。
2.知道摩擦起电和感应起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正、负电荷分开了。
3.知道电荷守恒定律。
4.知道什么是元电荷，什么是比荷。
重点与难点
重点
电荷守恒定律，利用电荷守恒定律分析解决摩擦起电和感应起电的相关问题。
难点
电荷守恒定律。
教学准备
教师要求
珑珀、羽毛、用绝缘柱支撑的导体A和B、静电感应机、验电器，多媒体课件等。
学生要求
课前预习，了解两种带电方式和电荷守恒定律，查阅相关资料。
教学过程
一、导入新课
在天气干燥时，脱掉外衣后再去摸金属门把手，常常会被电一下，大家知道这是为什么吗?通过本节课的学习，我们就能找到答案。
二、新课教学
1.电荷
问题1：什么是电荷?什么叫摩擦起电?电荷有几种?什么叫电荷量?
摩擦过的琥珀能吸引像羽毛一类的轻小物体，我们就认为摩擦过的琥珀带有电荷。人们发现，很多物体都会由于摩擦而带电，并称这种方式为摩擦起电。美国科学家富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷。迄今为止，人们没有发现对这两种电荷都排斥或都吸引的电荷。自然界的电荷只有两种。电荷的多少叫作电荷量，用Q表示，有时也可以用g来表示。在国际单位制中，它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。
问题2：为什么有的物体容易带电，而有的物体很难带电呢?
可以先来讨论一下下面几个问题：
(1)原子由什么组成?
(2)为什么原子对外界表现为电中性?
(3)原子核稳定还是最外层的电子稳定?摩擦起电的原因和电子的稳定性有关吗?
(4)金属导体中最外层电子有什么特点?最外层电子又叫什么？
(5)绝缘体中有没有自由移动的电荷?
原子是由带正电的质子、不带电的中子以及带负电的电子组成的、每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外界表现为电中性。
原子内部的质子和中子被紧密地束缚在一起构成原子核，原子核的结构一般是很稳定的。通常离原子核较远的电子受到的束缚较弱，容易受到外界的作用而脱离原子。当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上。于是，原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。这就是摩擦起电的原因。
金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电子叫作自由电子。失去自由电子的原子便成为带正电的离子，它们在金属内部排列起来，每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动，只有自由电子穿梭其中，这就使金属成为导体。绝缘体中几乎不存在能自由移动的电荷。
2.静电感应
演示：取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的两片金属箔是闭合的。
问题1：手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A，金属箔有什么变化?
可以看到导体A和B上的金属箔都张开了，这表示导体A和B都带了电。
问题2：手持绝缘柱把导体A和B分开，然后移开C，金属箔又有什么变化?再让导体A和B接触，又会看到什么现象?这说明A和B带的是同种电荷还是异种电荷?
可以看到导体A和B上的金属箔仍张开，说明导体A和B上仍带有电荷。可以看到金属箔再次闭合，说明导体A和B又不带电了。这是因为导体A和B带有相同电荷量的异种电荷。
问题3：发生上述现象的原理是什么?
当带正电荷的C靠近彼此接触的导体A和B时，由于电荷间的相互吸引，导体中的自由电子便会移至导体A的左端，使导体A带负电，导体B带正电。如果在导体A和B接触的条件下先将导体A和B分开，再将C移走，则导体A和B都带了电；如果移走C后，将带电的导体A和B接触，导体A和B上的电荷将中和，导体A和B就又不会带电了。
问题4：当带电体靠近验电器导体棒的上端时，导体棒下端的金属箔是否会张开?
金属箔会张开，其实这就是静电感应现象。
3.电荷守恒定律
问题1：感应起电和摩擦起电有什么相同点吗?
都是电荷的重新分布，而不是产生了新的电荷；而且，在重新分布过程中，电荷的总量不发生变化。
问题2：电荷守恒定律的内容是什么?
电荷既不会创生，也不会消灭，它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；在转移过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫作电荷守恒定律。
另一种更普遍的表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
4.元电荷
问题1：什么是元电荷?带电体的电荷量是任意的吗?
迄今为止，实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。质子、正电子所带的电荷量与它相同，电性相反。人们把这个最小的电荷量叫作元电荷，用e表示。实验还发现，所有带电体的电荷量都是e的整数倍。这就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。
问题2：元电荷的数值最早是谁测得的，并因此获得了诺贝尔物理学奖?元电荷现在公认的数值是多少?计算中可取多少？
元电荷e的数值，最早是由美国物理学家密立根测得的，他因此获得诺贝尔物理学奖。现在公认的元电荷e的值为e=1.602176634×10-19C，计算中可取e=1.60×10-19 C。
问题3：电子的比荷是什么?
电子的电荷量e和电子的质量me之比，叫作电子的比荷。
。
三、课堂小结
这节课我们学习了电荷、正、负电荷、元电荷、比荷等概念，通过摩擦起电和感应起电总结出了电荷守恒定律，它们是电学中最基本的概念和规律。本节的重点是讲述静电感应现象，要搞清楚静电感应的原理。
四、作业设计
完成课本第5页练习题
课堂练习
1.下列说法正确的是( )
A.元电荷就是质子或电子
B.真空中点电荷的电场中某一点的电场强度大小与场源电荷无关
C.静电平衡状态下导体表面处的电场强度不为零,方向跟导体表面垂直
D.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为0
2.下列说法中正确的是( )
A.点电荷就是体积很小的带电体B.点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体
C. 元电荷实质上是指电子和质子本身D.元电荷的值通常取
3.下列说法正确的是（ ）
A.电场是人们假想的，不是客观存在的
B.电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹
C.元电荷是指带电量最小的电荷，比如电子和质子
D.当两个带电体的形状和大小对它们的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体就能看作点电荷
4.原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，甲物体带正电荷，丙物体带电荷量的大小为。则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法正确的是( )
A.乙物体一定带有负电荷B.乙物体可能带有负电荷
C.丙物体一定带有正电荷D.丙物体一定带有负电荷
答案以及解析
1.答案：C
解析：A、元电荷是自然界中电荷的最小单元，不是指质子或者是电子；故A错误；B、由真空中点电荷的电场强度公式可知，真空中点电荷的电场中某点的电场强度与场源电荷所带电荷量成正比，故 B错误；C、静电平衡时导体内部电场强度为零，但表面上各点电场强度不为零，由于导体为等势体，所以导体外表面处电场方向垂直于导体表面，故C正确；D、若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，可能通电导体与磁场平行，因此该点的磁感应强度却不为0，故D错误； 故选：C。
2.答案：D
3.答案：D
解析：A. 电场是客观存在，不是假想的，故A错误。
B. 电场线实际并不存在，用来描述电场分布的物理量，不是点电荷在电场中的运动轨迹，故B错误。
C. 元电荷是最小的电荷量，不是电荷，故C错误。
D. 带电体看作点电荷的条件是当带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，故D正确。
故选：D。
4.答案：AD
解析：由于甲、乙、丙原来都不带电，甲、乙相互摩擦导致甲失去电子而带的正电荷，乙物体得到电子而带的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒定律可知乙最终所带负电荷为。故选项AD正确，BC错误。
板书设计
第1节电荷
1.电荷
(1)摩擦过的物体具有吸引轻小物体的特性，我们就说摩擦过的物体带了电荷。
自然界的电荷只有两种：正电荷和负电荷。
(2)电荷量
2.静电感应电荷转移
3.电荷守恒定律
电荷既不会创生，也不会消灭，它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；在转移过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫作电荷守恒定律。
4.元电荷
e=1.60×10-19C
带电体的电荷量q与其质量m之比，叫作比荷。