静电现象讲义 教案

静电现象讲义【学习目标】通过生活中静电现象的观察、阅读学习资料、科学探究实验、思考与讨论等学习过程形成电荷量与元电荷的物理观念，在科学探究的过程中获得起电方式，用科学思维解释起电方式的微观原因，并获得电荷守恒定律。在探究中获得物理观念的过程中，认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的创造性工作，培养实事求是的科学态度与责任。【教学重点与难点】学生已经在初中的物理学习中，初步形成了电荷的概念，知道生活中很多的静电现象，但还未建立电荷量大小和元电荷的观念，未知电荷量不能连续变化，也不知道起电方式及其微观原因、未对静电现象进行科学的探究和科学的解释，未形成电荷守恒定律。因而教学重点是电荷量、元电荷概念的形成；教学难点是摩擦起电、接触起电和感应起电方式及从物质微观结构的角度认识物体带电的本质与原因；运用电荷守恒定律解释生活中的静电现象。【教学过程】教学环节一：“神奇的静电现象”引入教学以视频展示神奇的静电现象。视频部分截图如下：教学环节二：电荷种类、电荷量、元电荷的概念教学阅读与讲解的方式学习发现电荷的物理学史，并获得电荷种类、电荷量及其单位、元电荷等概念。电荷的发现公元前600年左右，古希腊学者泰勒斯发现摩擦过的琥珀能吸引轻羽毛。公元1世纪，我国学者王充在《论衡》中写下“顿牟掇芥”一词。16世纪英国科学家吉尔伯特创造了英语中的“electricity”（电）这个词。美国科学家富兰克林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。电荷种类被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷命名为正电荷。被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷命名为负电荷。同种电荷相互排斥；异种电荷相互吸引。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。电荷量物体所带电荷的多少叫作电荷量，用Q或q来表示。单位：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。比较电荷带电的多少，要比较其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多。如，Q1=-3C，Q2=2C，Q1比Q2带电多。元电荷迄今为止，实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。把这个最小的电荷量（电子所带的电荷量）叫做元电荷。符号记为e，它的大小最早由美国物理学家密立根测定。e为1.60×10-19C。所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。教学环节三：通过三个探究获得三种起电方式及其微观原因问题引入：环节二的概念学习后，自然引入三个新的学习问题：为什么不同物体带的正负电荷不同？为什么带的电荷量也不同呢？为什么所带电荷量只能e的整数倍呢？带着学习问题开始我们的探究。科学探究（1）科学探究1：摩擦起电实验器材：玻璃棒、玻璃棒、毛皮、纸巾实验现象：讲纸巾撕成碎纸片，与毛皮摩擦过的玻璃棒不能吸引碎纸片，但与毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引碎纸片。实验结论：与毛皮摩擦使橡胶棒带上电荷。摩擦起电定义：利用摩擦的方法使物体带电的过程。摩擦起电的原因：原子核中质子的正电荷数量与核外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。离原子核较远的核外电子容易受到外界的作用而脱离原子。两个不同种类的物体相互摩擦，两个物体中的电子均获得能量，其中原子核对电子束缚能力弱的物体就失去电子，带正电；束缚能力较强的物体得到电子，带负电。动画展示摩擦电荷转移的过程。动画截图如下：摩擦起电实质：电荷从一个物体转移到另一个物体。根据探究一所学知识回答以下问题：问：为什么不同物体带的正负电荷不同？答不同物体对电子束缚能力不同。原子核对电子束缚能力弱的物体就失去电子，带正电；束缚能力较强的物体得到电子，带负电。问：为什么与毛皮摩擦过的玻璃棒和橡胶棒带的电荷量不同呢？答：毛皮与玻璃棒对电子束缚能力差别小，起电电荷量小。毛皮与橡胶棒对电子束缚能力差别大，电荷量大。问：为什么所带电荷量只能e的整数倍呢？答：物体在得失电子的过程带上电荷，所带电荷量只能是电子电量e的整数倍。（2）科学探究2：接触起电实验器材：毛皮、橡胶棒、验电器实验现象：与毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器后，验电器金属箔片张开实验结论：与毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器后，验电器的金属箔片带上同种电荷接触起电定义：与带电物体相接触使导体带电的过程。接触起电原因：两个带电物体相互接触，带电物体对电子的吸引能力不同，吸引能力弱的物体就失去电子；吸引能力强的物体得到电子。接触起电的实质：是电荷从一个物体转移到另一个物体。图A图B进一步解释：比如左图A物体对电子吸引能力弱，负电荷从A物体转移到验电器上，验电器带上负电金属片张开比如图B物体对电子吸引能力强，负电荷从验电器转移到B物体上，验电器失去电子带上正电。思考：金属更容易接触起电，这是为什么呢？配合动画展示，动画展示截图，给出微观解释：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平衡位置附近振动而不移动。金属导电原因就是因为金属中有自由电子。（3）科学探究3：感应起电实验器材：静电起电器、球形导体C、一对枕形导体AB实验过程：分为三个环节取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的。环节一：通过起电机是球形导体C带正电，把带正电荷的物体C移近枕形导体A，金属箔片有什么变化？现象：C移近导体A，两侧金属箔片都张开；分析：见下图环节二：这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片又有什么变化？现象：金属箔片仍张开；分析：见下图环节三：再让A和B接触，又会看到什么现象？现象：A、B接触，金属箔片都闭合。分析：见下图探究二实验小结：见下图感应起电定义：利用摩擦的方法使物体带电的过程。感应起电原因：由于带电体靠近导体时，电荷间的相互吸引或排斥使得导体两端带异号电荷。比如实验中，带正电的物体C靠近枕形导体时，枕形导体的自由电荷受到吸引从枕形导体的B端移动到A端，靠近物体C的A端带上负电荷，远离物体C的B端因为少了负电荷而带上正电荷。观察与思考通过观察与思考环节，分析与理解三种起电方式及其微观原因，并在分析过程中得到三种起电方式的规律。再观察实验二，思考以下问题：思考1：实验中有哪种起电方式，并回答该起电方式的微观原因是什么？思考2：带电物体接触验电器又离开验电器后，验电器金属箔的张角如何变化，是什么原因产生这个变化。回答：实验中除了接触起电，还有摩擦起电和感应起电。回答与展示：摩擦起电感应起电接触起电A接触起电B三种起电方式的回顾与对比回顾三种起电方式及其微观原因通过视频播放的方式回顾三种起电方式及其微观原因（2）三种起电方式的对比

摩擦起电感应起电接触起电产生条件不同物体摩擦时带电体靠近不带电导体时导体与带电体接触时现象两个物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷，且近端带上异种电荷远端带同种电荷导体带上与带电体相同电性的电荷实质均为电子在物体之间或物体内部的转移教学环节四：获得电荷守恒定律电荷守恒定定律的内容：大量实验事实表明，电荷既不能创生,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变。这就是电荷守恒定律