2021学年1 电荷教案及反思

这是一份2021学年1 电荷教案及反思，共7页。教案主要包含了电荷，静电感应，电荷守恒定律，元电荷等内容，欢迎下载使用。

《电荷》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》必修课程必修3模块中“静电场”主题下的内容，课程标准要求为：“通过实验，了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。”《普通高中物理课程标准（2017年版）解读》对该条目的解读为：要求学生通过摩擦起电、感应起电、电荷之间的相互作用等实验的观察，了解静电现象。基于静电现象的实验事实，用原子结构模型和电荷守恒知识建构物理模型解释现象，培养学生基于事实证据进行科学推理的核心素养。
本节由电荷、静电感应、电荷守恒定律和元电荷四部分组成，是本章后续学习的基础知识。教材首先从摩擦起电入手，介绍自然界中存在正、负两种电荷及其特性；然后介绍物质的微观结构模型，解释摩擦起电；接着介绍静电感应，通过对摩擦起电和感应起电的分析，讨论电荷在转移过程中的守恒规律和电荷量的量子化特征。通过学生知识建构过程，引导学生经历构建模型、解释现象、猜想、归纳等过程，发展逻辑推理能力，强化守恒思想。
学生在初中初步了解电荷概念，具有一定的感性认识。在生活中，学生具有大量的摩擦起电生活经验，例如冬季脱毛衣时看到电火花，用钥匙开门被电击等，这些经验能帮助学生进一步学习摩擦起电的相关知识。经过必修一和必修二的学习，学生对物理中的守恒观念有了更深的认识，这有助于学生理解电荷守恒，从物质微观结构理解摩擦起电、感应起电的原理。从金属结构微观模型解释静电感应是本节课的难点，教学要设置好合理的问题梯度，引导学生建构模型分析。
1.学生分析摩擦起电和带电体间相互作用实验现象，知道自然界存在两种电荷。知道电荷量的概念及其国际单位。
2.学生能用原子结构模型解释摩擦起电的原因，观察并分析静电感应现象，进一步提高应用物理模型解释现象的能力。
3.学生通过分析不同起电方式的本质得到电荷守恒定律，理解电荷守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。
4.学生知道元电荷概念，体会电荷量是不连续的。
教学重点：理解电荷守恒定律
教学难点：从物质微观结构认识物体带电的本质解释三种起电的机理
教学方法：讲授法、演示实验法、启发式教学、对话教学
问题导入：生活中遇见过静电现象吗？和全班同学分享你的经历。
生1：冬季夜晚脱掉毛衣时会出现电火花。
生2：冬天用木梳子梳头发时，头发会被梳子吸引飞起来。
生3：圆珠笔在头发上摩擦后，可以吸引起小纸片。
生4：冬季从外面回家，用钥匙开门，会感受到电击。
设计意图：学生列举亲身经历现象，引入新课，吸引学生注意力和对学习内容的好奇心。体现从生活走向物理，从物理走向社会的教学理念。
师：静电现象广泛存在于生活中，尤其在干燥的冬季较为明显。人们对电现象的研究起始于生活中的大量这类现象，引发人们的好奇心。古人留下了大量关于静电现象的记录，从这些现象中逐步建立关于电的理论。
教师结合多媒体课件介绍我国古代和西方世界关于静电现象的记录和研究成果。
中国关于电现象的记录
齐武帝永明8年会稽山阴保林寺遭雷击“电火烧塔下佛面，而窗户不异也”——《南齐书·五行志》
“雷火自窗间出，……其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然.” ——《梦溪笔谈》
古希腊先贤泰勒斯(Thales)发现琥珀经摩擦后能吸引轻小物体，如纸屑、芥子等.
1.电荷
摩擦后的绝缘体具有吸引轻小物体的性质，称物体带电。美国科学家富兰克林通过实验发现有两种性质不同的电，将其命名为正电荷和负电荷。自然界的电荷只有两种。
电荷量(Q或q)：带电体所带电荷的数量 单位：库 符号 C
问题：如何使不带电的物体带电？
摩擦起电
演示实验1

摩擦后的气球吸引肥皂泡 塑料环和气球相互排斥
问题1：摩擦后的两个物体分别带什么电荷？电荷量相等吗？
问题2：摩擦起电的实质是什么？
教师播放摩擦起点仿真课件，学生观看课件，思考问题。
气球和摩擦起电
师：摩擦是如何使毛衣和气球带电的？它们分别带什么电荷？
生：毛衣上的电子转移到气球上面。毛衣失去电子，带正电，气球得到电子，带正电。
师：毛衣和气球所带电荷量的绝对值相等吗？
（部分同学犹豫，部分同学认为电荷量绝对值相等）
生1：我认为毛衣带的正电荷和气球带的负电荷电荷量相等。
师：你的理由是什么？
生1：毛衣失去电子的数量等于气球得到电子的数目。
归纳总结：摩擦起电的实质是电子物体间的转移。
问题3：摩擦起电的物体是绝缘物质还是导体？
问题4：导体经摩擦后能带电吗？能吸引轻小物体吗？
课外实验：学生在家庭中自行实验，利用干毛巾摩擦铁片物体，用碎纸屑作为轻小物体，用智能手机记录下实验过程。和全班同学分享实验过程和实验结果。
问题：除了摩擦使物体带电，还有哪些使物体带电的方法？
2.静电感应
师生阅读教材“做一做”验电器和静电计部分，了解验电器和静电计如何检验物体是否带电。
演示实验2
教师播放感应起电实验视频
实验过程与现象
①将两个枕形导体分别与静电计接触，指针不偏转，两个枕形导体均不带电。
②用丝绸摩擦玻璃棒，使玻璃棒带正电。
③将两个枕形导体接触，玻璃棒靠近枕形导体A。移动枕形导体A，使枕形导体A和B分离。
④将枕形导体B与静电计接触，指针偏转，说明枕形导体B带电。用手触摸静电计上方金属球，接地。将枕形导体A与静电计接触，指针偏转，说明枕形导体A带电。
⑤将带正电的玻璃棒靠近被绝缘线悬挂的通草球，通草球被玻璃棒吸引，二者接触，通草球带正电荷。
⑥将枕形导体A靠近通草球，细线偏向枕形导体A；将枕形导体B靠近通草球，细线偏离枕形导体B。
通草球带正电 通草球被吸引 通草球被排斥
问题1：枕形导体A、B分别带哪种电荷？你是如何判断的？
问题2：枕形导体A、B原来不带电，后来是如何带上异种电荷的？金属在微观上的构造有何特点？
教师结合PPT介绍结束微观结构模型。
金属由带正电的离子实和大量自由电子构成。离子实固定不动，自由电子在整个金属导体内部运动。
问题3：根据金属微观结构模型，你能描述感应起电的过程吗？
生1：将带正电的玻璃棒靠近枕形导体，正电荷对负电荷有吸引力作用，使得负电荷移动。
师：正电荷在哪里？负电荷是指什么？负电荷在哪里？
生1：玻璃棒带正电，玻璃棒上的正电荷对枕形导体上的自由电子有吸引力作用，使得自由电子向玻璃棒靠近。
师：导体内部的正电荷（离子实）受玻璃棒的排斥力吗？
生1：受排斥力。
师：离子实是否会运动，远离玻璃棒？
生1：……（不确定，无法回答）。
师：回想下金属微观结构模型离子实的特点。
生1：离子实受束缚作用，离子实不动。
师：回答得很正确。离子实也会受到玻璃棒正电荷的排斥力，但离子实还受到其他束缚作用，离子实可以认为固定不动。
师：电子靠近玻璃棒，枕形导体A聚集大量的自由电子，带负电；而枕形导体B由于自由电子运动到A上去，失去电子，枕形导体B上的正电荷多于负电荷，枕形导体B带正电。请大家观看感应起电模拟动画。
问题4：感应起电的实质是什么？(自由电子在导体上发生定向移动)
接触起电：将带电导体与不带电的另一导体相接触，接触后两个导体都带电.
特别地，将带电量为Q的金属球与两一完全相同的金属球接触，二者均带Q/2的电量.
播放接触起电PPT模拟动画：
问题：接触起电的实质是什么？
思考与讨论：三种起电方式，创造出新的电荷了吗？起电过程总电荷量是否变化？
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.
4.元电荷
元电荷：最小的带电量 e=1.60×10-19C
带电体的带电量是元电荷的整数倍。
比荷：电荷量和质量的比值。
本节课：
1.你有哪些收获？学习了哪些知识？
2.关于本节课，你产生了哪些困惑和问题？
作业：阅读教材，完成课后问题与练习；预习第二节 库仑定律
§ 1 电荷
一、电荷
正电荷和负电荷
摩擦起电 实质：电子在物体间转移
二、静电感应
感应起电 实质：电子定向移动
接触起电 实质：电子在物体间转移
三、电荷守恒定律
内容
四、元电荷
元电荷：最小的电荷量 e=1.60×10-19C
比荷 eq \f(q,m)
关于感应起电演示实验，教师最好当堂演示，应认真准备演示实验工作。演示实验，应提示学生观察实验操作过程，注意实验现象，注重对结论的得出应建立在严格的逻辑推理之上，言之有据。
在学习金属微观结构模型后，应让学生表达对感应起电过程理解，注意学生语言表述的准确性、通畅性，逻辑推理的严密性。学生的表达能力是学生的弱项，多创造机会让学生表达观点。在学生发言时，班级其余同学应保持安静，认真聆听发言者的观点。这应作为一项教学纪律严格要求，创造良好的对话教学环境。对于学生表达含糊之处，教师应进一步追问，询问学生所说内容的准确含义。