人教版高中物理选修31第一章《电场》教案

1、选修3-1第一章 电场 本章概述本章是高中物理电磁学的起始章节，可以说本章将学生引入另一个新的学习领域；本章教学是整个电磁学教学的基础，对后续的电磁学的教学将产生深远的影响。 本章知识内容共有9节，大致分为三个单元。 第一单元包括第1，2节，既“电荷及其守恒定律”和“库仑定律”，是本章的基础。 第一单元包括第3、4、5、6节，分别是“电场强度”“电势能和电势”“电势差”“电势差与电场强度的关系”，是本章的核心内容。 第一单元包括第7、8、9节，既“静电现象的应用”“电容器的电容”“带电粒子在电场中的用”,是本章的综合应用。 本章的核心内容是电场的概念及描述电场性质的物理量。教材中从电荷在电场中

2、受力入手，引入电场强度的概念，用来表示电场的强弱。通过静电力做功与重力做功类比法，得出电荷在电场中具有的物理量-电势能。本章的知识特点：(1)新概念多且抽象不易直接感知；(2)综合性强、跨度大；(3)包含有丰富的物理思维方法。本章的重点、难点：重点是基本概念、基本原理的理解。难点是本章知识的跨度与力学的综合应用。本章的课标要求：1了解静电现象及其在生活和生产中的应用。用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象。2知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷间相互作用的规律。通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。3了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强

3、度。会用电场线描述电场。4知道电势能、电势，理解电势差。了解电势差与电场强度的关系。5观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。举例说明电容器在技术中的应用。6.带电粒子在匀强电场中的运动。本章的知识版块及知识结构静电基本现象电场力的性质和能的性质电场对电场中的物质的作用(电场对电荷的作用、电场对导体的作用、电场对电介质的作用)本章知识结构图学情分析学生对电场知识类了解不多，初中教学中实验不全；回忆总结初中静电学知识参差不齐；学生正处在形象思维向抽象思维转变的关键时期，部分学生存在抽象思维障碍，尤其是空间思维障碍；物理学中的一些研究方法不了解；部分学生对电学知识不感兴趣，存恐惧感。 教学要求 1

4、加强演示实验和生活经验在教学中的形象思维支撑，促进学生获得正确的知识表象；2不失时机地、及时地进行宏观和微观的联系，突出学生对电荷运动及电相互作用中的微观机理理解；3强调静电场的概念和研究方法是电磁学的基础，注意物理概念的辨析，防止相似概念混淆；4突出对静电场的认识过程，突出类比思维方法的应用，促进知识的有效建构；5加强与生活、技术、社会的联系，加强力电知识综合，提高大幅度迁移和应用知识的能力。 第一节、电荷及其守恒定律 课时1 第一节：电荷及其守恒定律 主备人 王宜峰 电话位枣庄三中东校 wangyif86教材分析本节从物质微观结构的角度认识物体带电的本质，使物体带

5、电的方法。给学生渗透看问题要透过现象看本质的思想。摩擦起电、两种电荷的相互作用、电荷量的概念初中已接触，电荷守恒定律对学生而言不难接受，在此从原子结构的基础上做本质上分析，使学生体会对物理螺旋式学习的过程 本节在本章中的作用：本节作为电学知识的引入和准备，在章节教学活动中有着一定的重要性。为整个章节作好准备工作。 学习主要内容： 重点是讲述静电感应现象、电荷守恒定律。作为章节的起始教学，并不要求学生理解深奥的电磁学知识，重点安排在静电学基础部分学习上。学习本节学生的优势和不足： 两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识在初中都已经讲过，但缺乏从物质的微观角度认识物体带电的本质、电荷相

6、互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质的理解。 教学方法与手段以演示实验为先导，引领学生在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律。合作学习为主，发动学生对三种起电方式展开讨论，举例说明生活中的静电现象。 教学目标（一）知识与技能1知道两种电荷及其相互作用知道电量的概念2知道摩擦起电，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3知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开4知道电荷守恒定律5知道什么是元电荷（二）过程与方法1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中

7、的两种电荷2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。（三）情感态度与价值观培养学生透过现象看本质的科学习惯。通过阅读材料，展示物理学发展中充满睿智和灵气的科学思维，弘扬前辈物理学家探寻真理的坚强意志和科学精神 教学重点难点重点：电荷守恒定律难点：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题。 教学方法使用幻灯片时充分利用它的高效同时，尽量保留黑板的功能始终展示本节课的知识框架。在条件允许的情况下努力使实验简化，给学生传递这样一个信息善于从简单中捕捉精彩瞬间，从日常生活中发现和

8、体验科学（阅读材料）。 练习题设计力求有针对性、导向性、层次性课时问题设计：1、摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的现象，为什么？ 2、用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引。上述现象说明了什么问题？ 3、摩擦过的玻璃棒靠近验电器，金属箔张开，为什么？课前准备:丝绸，玻璃棒，毛皮，硬橡胶棒，绝缘金属球，静电感应导体，通草球，验电器、 静电计。多媒体课件、实物投影仪、视频片断。 学习活动设计 活动顺序 学生活动 教师活动 设计意图 活动一 情景引入、展示目标1、 学习目标2、 生活中的静电现象静电（static electricity

9、），是一种处于静止状态的电荷。在干燥和多风的秋天，在日常生活中，人们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光，见面握手时，手指刚一接触到对方，会突然感到指尖针刺般刺痛，令人大惊失色；早上起来梳头时，头发会经常“飘”起来，越理越乱，拉门把手、开水龙头时都会“触电”，时常发出“啪、啪”的声响，这就是发生在人体的静电。今天开始我们进入物理学另一个丰富多彩，更有趣的殿堂，电和磁的世界。高中的电学知识大致可分为电场的电路，本章将学习静电学，将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。学生认识到自然界静电的存在。

10、 活动二自主合作、探究交流 【探究一】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电【探究二】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引讨论1 ：理论探究摩擦起电的微观原理。结论：摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同。实质：电子的转移。结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。 【探究三】把带正电荷的球c移近彼此接触的异体a，b(参见课本图1.11)可以看到a，b上的金属箔都张开了，表示a，b都带上了电荷如果先把c移走，a和b上的

11、金属箔就会闭合如果先把a和b分开，然后移开c，可以看到a和b仍带有电荷；如果再让a和b接触，他们就不再带电这说明a和b分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和 讨论2 ：感应起电的微观原理。起电的本质原因：把带电的球c移近金属导体a和b时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子被吸引过来，因此导体a和b带上了等量的异种电荷。 结论：a和b分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后它们就不再带电。 感应起电的本质：感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分。【阅读理解】电荷量电荷的多少叫做电荷量。符号：q 或q

12、单位：库仑 符号：c。元电荷电子所带的电荷量，用e表示，e =16010-19c。注意：所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/。 从物质的微观结构、原子的组成、原子核对内外层电子约束能力等方面讨论摩擦起电的微观原理。参考解释：物质都是由分子组成，而分子由原子组成，原子是由一个带正电的原子核和一定数目的绕核运动的带负电的电子组成。原子核所带正电荷量的总数与核外所有电子的负电荷量总数是相等的，且正电荷、负电荷分布的中心(常称电荷中心)重合。因而，在通常情况下，整个原子呈电中性(

13、所谓不带电)。当原子因某种原因(如摩擦、受热、化学变化等)，而失去一个或几个电子时，原子就显为“带正电”，获得额外电子时，就显为“带负电”。所以，实质上物体的带电过程就是电子的得失过程。比如用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的正电荷，实质上就是由于两者摩擦，组成玻璃棒的原子上的若干电子转移到丝绸上，使玻璃棒失去电子带正电，而丝绸得到电子带负电。静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。归纳总结电荷守恒定律：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。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

14、 接触带电 两个带有同种电荷的导体接触，电荷会重新分配，若不受外界影响，两个完全相同的带电导体，接触后再分开，二者将原来所带电荷量的总和平均分配。两个带有异种电荷的导体，接触后先发生正负电荷的中和，然后剩下的电荷量再进行电荷的重新分配；如果两带电体完全相同，则剩下的电荷平均分配。以演示实验为先导，引领学生在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律。合作学习为主，发动学生对起电方式展开讨论， 活动三 探究解疑例1:下列说法中正确的是( )a.不带电的物体上,即没有正电荷也没有负电荷b.物体所带的电荷量可以是任意实数c.摩擦起电的

15、过程,是通过摩擦创造了等量异种电荷的过程d.带电现象的本质是电子的转移,呈电中性的物体得电子就一定显负电性,失去电子就一定显正电性例2如右图所示,有一带正电的验电器,当一金属球a靠近验电器的小球b(不接触)时,验电器的金箔张角减小,则( ) a.金属球可能不带电 b.金属球可能带负电 c.金属球可能带正电 d.金属球一定带负电 解析:玻璃棒与丝绸摩擦后会失去电子因而带正电,但玻璃棒与其他物体摩擦后不一定总是失去电子,因而不能确定其电性,同理也无法确定橡胶棒的电性,故a选项错误;并不是任意两个物体间摩擦时都能起电,故b选项错误;物体如果原带电,得到电子后可能带正电,也可能带负电,也可能不带电.故

16、c选项错误;不带电的物体内正负电荷相等,所以显电中性,故d选项正确.答案:d解析:验电器的金箔之所以张开,是因为它们都带有正电荷,而同种电荷相排斥,张开角度的大小决定于两金箔带电荷量的多少.如果a球带负电,靠近验电器的b球时,异种电荷相互吸引,使金箔上的正电荷逐渐“上移”,从而使两金箔张角减小,选项b正确,同时否定选项c.如果a球不带电,在靠近b球时,发生静电感应现象使a球靠近b球的端面出现负的感应电荷,而背向b球的端面出现正的感应电荷.a球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用,由于负电荷离验电器较近而表现为吸引作用,从而使金箔张角减小,选项a正确,同时否定选项d.进一步强化对知识的理解

17、 活动四 达标练习1、关于点电荷的说法，正确的是：（ ）a、 只有体积很小的电荷，才能作为点电荷b、 体积很大的电荷，一定不能作为点电荷c、 点电荷一定是带电量很小的电荷d、两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理2、关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（ ）a物体所带的电荷量可以为任意实数b物体所带的电荷量只能是某些特定值c物体带电1.6010-9c，这是因为该物体失去了1.01010个电子d物体带电荷量的最小值为1.610-19c3、关于元电荷的理解，下列说法正确的是( )a元电荷就是电子b元电荷是表示跟一个电子所带电荷量数值相等的电荷量c元电荷就是质子d物体所带

18、电量只能是元电荷的整数倍4、带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( )a. 2.410-19c b.-6.410-19c c.-1.610-18c d.4.010-17c5、关于摩擦起电现象,下列说法中正确的是( )a.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷b.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体c.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一定带有等量异种电荷d.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带有同种电荷6、用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒，都能吸引轻小物体，这是因为（ ）a.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷b.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有

19、同种电荷c.被吸引的轻小物体一定是带电体d.被吸引的轻小物体可能不是带电体7、关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是：（a、 摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷b、 摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体c、 感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分d、感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了8、关于电荷守恒定律，下列叙述正确的是： ( )a一个物体所带的电量总是守恒的；b在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电量总是守恒的；c在一定的条件下，一个系统内的等量的正负电荷即使同时消失，但是这并不违背电荷守恒定律

20、；d电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换；abcd9 使用电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（ b ）10、如图1-3所示,将带正电的球c移近不带电的枕形金属导体时,枕形导体上电荷的移动情况是()a.枕形导体中的正电荷向b端移动,负电荷不移动 b.枕形导体中电子向a端移动,正电荷不移动c.枕形导体中的正、负电荷同时分别向b端和a端移动d.枕形导体中的正、负电荷同时分别向a端和b端移动11、如图1-4所示，原来不带电的绝缘金属导体mn，在其两端下面都悬挂着金属验电箔；若使带负电的绝缘金属球a靠近导体的m端，可能看到的现象

21、是( )a.只有m端验电箔张开 b.只有n端验电箔张开c.两端的验电箔都张开 d.两端的验电箔都不张开金太阳新课标资源网12、如图所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球都带电的是 （ ）a先把两球分开，再移走棒-甲乙图111b先移走棒，再把两球分开c先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开d棒的带电荷量不变，两导体球不能带电 13、绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜。在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1-1-2所示，现使b带正电，则( )a.b将吸引a，吸住后不放开b.b先吸引a，接触后又把a排

22、斥开c.a、b之间不发生相互作用d.b立即把a排斥开活动 五 参考答案1d、2解析：物体带电的原因是电子的得、失而引起的，物体带电荷量一定为e的整数倍，故a错，b、c、d正确 3bd4 a 5bc 6 ad 7【解析】摩擦起电的实质是：当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带上负电，失去电子的物体带上正电。即电荷在物体之间转移。感应起电的实质是：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间的相互吸引或排斥，导致导体中的自由电荷趋向或远离带电体，使导体上靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷。即电荷在物体的不同部分之间转移。

23、由电荷守恒定律可知：电荷不可能被创造。8 bc 9【解析】：带电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器上感应出异种电荷，验电器的顶端带上正电荷，金属箔片带上负电荷。故b选项正确。10 b 11c 12解析：带电棒移近导体球但不与导体球接触，从而使导体球上的电荷重新分布，甲球左侧感应出正电荷，乙球右侧感应出负电荷，此时分开甲、乙球，则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷，故a正确；如果先移走带电棒，则甲、乙两球上的电荷又恢复原状，则两球分开后不显电性，故b错；如果先将棒接触一下其中的一球，则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷，故c正确可以采用感应起电的方法使两导体球带电，而使 棒的带电荷量保持不变，

24、故d错误13解析b带电后，由于静电感应，a的近b端和远b端分别出现等量的负电荷和正电荷，b对a的吸引作用大于排斥作用。a、b接触后带同种电荷，又相互排斥。故选项b正确。 反思提高本课的设计采用了课前预习、找出自己迷惑的地方。课堂上演示实验师生共同解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。 板书设计一、两种电荷及其相互作用二、三种起电方式：1摩擦起电2感应起电3接触带电结论：无论是哪种起电方式，其本质都是使电荷发生转移，造成局部正负电荷分布不均，并不是创造电荷。三、电荷守恒定律1内容： 2另一种表述：一个与外

25、界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。四、电荷量、元电荷和比荷1电荷量：电荷的多少。单位：库仑，符号：c2元电荷：电子所带电荷量。e1.601019 c3比荷：电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m，符号：c/kg 活动小结1、两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中都已经讲过，本节重点是讲述静电感应现象要做好演示实验，使学生清楚地知道什么是静电感应现象在此基础上，使学生知道，感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分本节只说明静电感应现象。 2在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是使物体中正负电荷

26、分开的过程，进而说明电荷守恒定律 布置作业丛书第1-3页信息化资源： 1、验电器 为了判断物体是否带电以及所带电荷的种类和多少，从18世纪起，物理学研究者们经常应用一种叫做验电器的简单装置；玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一条导体棒的下端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出(如图甲)。如果把金属箔换成指针，并用金属做外壳，这样的验电器又叫静电计(如图乙)。验电器和静电计制作一个验电器，并描述如何用验电器检测带电体带电的种类和相对数量。注意观察：是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时，金属箔片才开始张开？解释看到的现象。思维拓展：如何有验电器检测带电体带电的种类和相对数量？参考方法：先让验电器带上电

27、性已知的电荷，带电体与验电器金属棒接触，金属箔片张角增大为同性电荷，张角减小或先闭合再张开，则为异性电荷。当带电体靠近验电器上端金属棒时，利用静电感应规律可作出类似的判断。 2、人类对电的认识简史人类对电的认识是在长期实践活动中，不断发展、逐步深化的，经历了一条漫长而曲折的道路。人们对电现象的初步认识，可追溯到公元前6世纪。希腊哲学家泰勒斯那时已发现并记载了摩擦过的琥珀能吸引轻小物体。我国东汉时期，王充在论衡一书中所提到的“顿牟掇芥”等问题，也是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。 第一位认真研究电现象的是英国的医生、物理学家吉尔伯特。1600年，他发现金刚石、水晶、硫磺、火漆和玻璃等物质，用呢绒、毛皮

28、和丝绸摩擦后，也能吸引轻小物体，有“琥珀之力”，他认为这可能是蕴藏在一切物质中的一种看不见的液体在起作用，并把这种液体称之为“琥珀性物质”。后来根据希腊文“琥珀”一词的词根，拟定了一个新名词“电”。但吉尔伯特的工作仅停留在定性阶段。到了1733年法国物理学家杜菲发现，把两根跟毛皮摩擦后的琥珀棒或两根跟丝绸摩擦过的玻璃棒悬挂起来，当两根同种棒彼此靠近时，它们相互排斥，但琥珀棒与玻璃棒则会互相吸引；如果使其接触，二者都失去电性。于是杜菲认识到电有两种：“琥珀电”和“玻璃电”；同种电相斥，异种电相吸。美国学者富兰克林干脆把这两种电叫“正电”和“负电”，他认为，电是一种流质；摩擦琥珀时，电从琥珀流出使

29、它带负电；摩擦玻璃时，电流入玻璃，使它带正电；两者接触时，电从正流向负，直到中性平衡为止。富兰克林还揭露了雷电的秘密。他冒着生命危险，把“天电”吸引到莱顿瓶中，令人信服地证明了“天电”与“地电”完全相同。接着他发明了避雷针，这是人类用已有的电学知识征服自然所迈出的第一步。用电的科学取代了对上帝的部分迷信，也推动了人们对电的研究和探索。 1785年，法国物理学家库仑用他发明的扭秤，通过实验研究，确立了电荷之间的作用规律库仑定律。从此，人们对电现象的研究从定性走上了定量的道路。但要深入探讨电的本质，则须有大的电源。18世纪后期，意大利物理学家伏打发明了电池。伏打把银片、锌片和用盐水浸泡过的硬纸板按

30、一定顺序叠起来，组成一根柱体，称为“伏打电堆”。当用导线连接电堆两端的导体时，导线中产生持续的电流。此后，各种化学电源相继出现。在使用伏打电池过程中，还发现了新的现象，如英国人尼科尔松发现，用锌板和铜板制成的伏打电池，在使用过程中锌板上出现氧气，铜板上出现氢气。伟大的物理学家法拉第，通过实验发现了电解定律。在这以前，法拉第还通过实验发现了电磁感应现象，确立了电磁感应定律，为电能的开发和利用拓出一条崭新的途径。1862年，韦伯首次以带电粒子的移动解释电流现象，使“静电”与“动电”的本质统一起来了。1871年为了解释安培的分子电流假说，韦伯又提出“带正电的粒子围绕负电中心旋转”，这使认识电的物质基础的范围已缩小到原子内部。化学电源出现之后，人们可能获得比较稳定而持续的电流，并且可以控制电压的高低、电流的强弱。这为进一步研究电流本身的规律，以及电流与其他各种物理现象之间的联系。提供了优越的条件。1820年奥斯特发现了电流的磁效应。就在奥斯特发现电流的磁效应不久，不同类型的检流计相继研制出来了，为欧姆发现电流定律做好了物质准备。在1826年，欧姆受傅立叶的热传导理论的启发，在实验的基础上，确立了电流定律。到1848年基尔霍夫从能量的角度出发，分析并澄清了电位差、电动势、电场强度等概念，把欧姆的理论与静电的一些概念协调起来，在此基础上