浙教版八上科学 3.1 电荷与电流（第1课时）教学设计

第1节电荷与电流（第1课时）教学设计——摩擦起电、电荷间的作用【核心概念】物质的运动与相互作用【内容要求】内容：电磁相互作用要求：知道摩擦起电现象，了解电荷间相互作用。【教学目标】1.通过实验分析,结合生活事例，了解摩擦起电现象及摩擦起电的本质。2.通过探索活动，知道两种电荷以及电荷间的相互作用。3.了解检验带电体的方法及验电器的构造和原理。4.初步认识摩擦起电现象对人类生活的影响。通过探索活动，激发探究热情，乐于探究和实践。【教学思路】从生活中真实情景如干燥的冬季，你会发现有些衣物之间会发生吸附现象；走路时女孩的头发会“飘起来”等例子入手，引入摩擦起电现象。然后通过探索“用丝绸摩擦玻璃棒”活动，结合原子结构知识知识了解摩擦起电的本质。利用摩擦起电解释雷电现象和避雷针的使用。再进一步探索“电荷间相互作用”活动，理解电荷间相互作用规律。通过“如何检验一个物体是否带电？”问题讨论，引出检验带电体的方法及验电器的构造和原理。结合静电除尘原理，理解静电的合理应用能造福于人类。【教学过程】一、创设情景，引入任务【引入】干燥的冬季，你会发现有些衣物之间会发生吸附现象；走路时女孩的头发会“飘起来”；用头发摩擦后的塑料尺会与小纸屑相吸；手触碰门的金属把手时会发生“触电”现象。这些都是为什么呢？视频：静电现象二、围绕任务，素养内化（一）摩擦起电【探索活动】如图3.1-2所示，用干净的丝绸或化纤布料与玻璃棒摩擦后，让玻璃棒靠近小纸屑，观察发生的现象。现象：玻璃棒会吸引轻小的纸屑原因：玻璃棒与丝绸摩擦后带电了视频：摩擦起电的微观分析原来，物体内有两种不同的带电粒子，一种是质子，带正电，另一种是电子，带负电。通常情况下，物体内带正电的质子的数量与带负电的电子的数量相等，正、负电荷相互抵消，所以物体整体上没有呈现带电性。物体之间的摩擦会使一个物体上的电子转移到另一个物体上，得到电子的那个物体就带负电，失去电子的物体就带等量的正电。这种现象称为摩擦起电，这种聚集于物体上的电荷叫作静电。如下图所示：【思考与讨论】玻璃棒与丝绸摩擦，玻璃棒会带正电，丝绸带等量的负电；橡胶棒与毛皮摩擦，毛皮会带正电，橡胶棒则带等量的负电。请用电子得失的观点解释上述现象。玻璃棒与丝绸摩擦，玻璃棒因失去电子将电子转移到丝绸而带正电，丝绸顺得到电子带等量的负电；橡胶棒与毛皮摩擦，毛皮将电子转移给橡胶棒，因失去电子带正电，橡胶棒得到电子而带等量的负电。【拓展应用】1.解释雷电现象雷电一般产生于对流强烈的积雨云中。云层之间的相互作用以及空气对流等原因使积雨云带电。云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。当电荷聚集到一定程度后，带负电的云的下部与大地之间就会放电，这就是我们常见的雷电现象。2.避雷针避雷针刚刚出现在中国时，人们以为它可以避免房屋遭受雷击，所以称其为避雷针。但事实上，避雷针保护建筑物的方式并不是避免房屋遭受雷击，而是引雷上身，然后通过其引下线和接地装置，将雷电流引入地下，从而起到保护建筑物的作用。正因为这个原因，也有人建议将避雷针改名为引雷针，但目前我国称之为“接闪杆”。（资料内容来自百度）（二）电荷间的相互作用玻璃棒与丝绸摩擦，玻璃棒会带正电，丝绸带等量的负电；橡胶棒与毛皮摩擦，毛皮会带正电，橡胶棒则带等量的负电。因此，玻璃棒与丝绸、橡胶棒与毛皮它们二者之间相互吸引。活动说明两个带电的物体之间会发生相互作用。那么，这种作用有什么规律呢【探索活动】1.两名同学合作，一名同学用丝绸摩擦玻璃棒（使玻璃棒带正电），另一名同学用毛皮摩擦橡胶棒（使橡胶棒带负电），再分别用带电的玻璃棒和橡胶棒同时接触悬挂的两个泡沫塑料小球，两个小球，并用图示表示。2.两名同学都用丝绸摩擦玻璃棒，再同时用玻璃棒接触两个小球，两个小球，并用图示表示。3.两名同学都用毛皮摩擦橡胶棒，再同时用橡胶棒接触两个小球，两个小球，并用图示表示。实验现象：吸引，排斥，排斥。图示如下：实验结论：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。（三）验电器验电器由法国的让·安东尼·诺雷于1748年发明。1.构造：如图所示，图中上部是一金属球(或者也有用金属板)，它和金属杆相连接，金属杆穿过橡皮塞，其下端挂两片极薄的金属箔，封装在玻璃瓶内。2.使用：（1）检验物体是否带电把物体与金属球(金属板)接触，如果物体带电，就有一部分电荷传到两片金属箔上，金属箔由于带了同种电荷，彼此排斥而张开，所带的电荷越多，张开的角度越大；如果物体不带电，则金属箔不动。（2）识别物体所带电荷的种类先把带电体与金属球接触一下，使金属箔张开。然后，用已知的带足够多正电的物体接触验电器的金属球，如果金属箔张开的角度更大，则表示该带电体的电荷为正的；反之，如果金属箔张开的角度减小，或先闭合而后张开，则表示带电体的电荷是负的。（资料来自360百科）【探索活动】1.剪大约3cm×10cm的一片铝箔。2.在铝箔长和宽两个方向上轻轻地对折铝箔，使铝箔成篷状。3.将一支铅笔从一个倒置的纸杯的底部穿出，并将铝箔的中心放在笔尖上，如图3.1-7所示。4.将一个泡沫盘靠近铝箔，预测可能发生的现象。预测现象：铝箔无明显反应或轻微晃动（无电荷转移）。原理：普通泡沫盘不带净电荷，铝箔本身也呈电中性，两者间无静电作用力。5.将一个被羊毛织品摩擦过的泡沫盘靠近铝箔，预测可能发生的现象。预测现象：铝箔被泡沫盘吸引并可能贴附。原理：羊毛摩擦泡沫盘时，泡沫盘通常带负电荷（摩擦起电）。铝箔在带电体靠近时发生静电感应：靠近泡沫盘的一端感应出正电荷，远端感应出负电荷。由于异种电荷距离更近，吸引力大于排斥力，整体表现为吸引。6.如果把与泡沫盘摩擦过的羊毛织品靠近铝箔，预测可能发生的现象预测现象：铝箔被羊毛织品强烈吸引。原理：羊毛与泡沫摩擦后，羊毛失去电子带正电荷。带正电的羊毛靠近铝箔时，铝箔感应出负电荷（近端）和正电荷（远端），异种电荷间的吸引力占主导。【实验原理总结】核心规律：操作对象带电性质铝箔感应结果作用力普通泡沫盘不带电无感应无羊毛摩擦后的泡沫盘带负电近端正电，远端负电吸引摩擦后的羊毛织品带正电近端负电，远端正电吸引注意事项环境要求：实验需在干燥环境进行，湿度会导走电荷。铝箔结构：对折成"篷状"可减少摩擦阻力，增强灵敏度。安全提示：实验电压较低，安全性高。（四）静电的危害及利用视频：静电的防止和利用1.防止（1）皮肤问题静电可以刺激人体皮肤，导致皮肤干燥、起屑、刺痒等。此外，静电还会吸附各种灰尘、细菌等，容易使皮肤过敏、发炎，甚至可能导致皮肤病，如红斑、痤疮、色素沉淀等。（2）影响机体生理平衡人体内含有较多静电时，可能会引起脑神经细胞膜电流传导异常，影响中枢神经，从而导致血液酸碱度和机体氧特性的改变。这可能会使人出现疲惫、头痛、烦躁、失眠等症状。此外，静电还可能影响心脏的正常生理功能，导致心律失常、室性早搏等情况。（3）影响日常生活虽然静电能量较小时通常不会给人体带来明显危害，但静电对人体的电击可能会导致坠落、摔倒等事故。触碰金属时遭受的电击疼痛感，还可能导致工作时操作失误，引发更严重的后果。（4）对环境和其他设备的危害爆炸和火灾静电能量虽然不大，但因其电压很高而容易发生放电。当带电体与不带电或静电电位低的物体互相接近时，如电位差达到300V以上，就会出现火花放电。静电放电的火花能量，若达到周围可燃物的最小着火能量，且可燃物在空气中的浓度达到爆炸极限，就会发生燃烧或爆炸。设备损坏静电可以对电子设备和机械设备造成损坏。当静电放电时，可能会产生高能量的电流，导致设备内部的电子元件受损，甚至完全烧毁设备。数据丢失静电放电也可能导致数据丢失。在电子设备中，静电放电可能会干扰设备内部的电子元件，导致数据损坏或丢失。2.静电的利用尽管静电可能带来一些危害，但它也有许多有益的应用。静电复印静电复印技术利用带有静电的光敏材料表面，在曝光时，根据影像使局部电荷随光线强弱发生相应的变化而存留影像，再吸附墨粉转印到纸张上。静电除尘静电除尘技术利用静电场的作用，使得气体中的尘粒带电而被吸附，常用于空气净化和工业除尘。静电喷涂静电喷涂技术利用高压电场使涂料带电，并将涂料微粒吸附在工件表面，广泛应用于汽车、家电等行业的表面涂装。三、归纳总结，应用迁移（一）课堂小结1.什么是摩擦起电现象？摩擦起电的本质是什么？2.电荷间的相互作用规律是什么？3.说说验电器的构造和原理。（二）随堂例题【例1】用塑料梳子梳头发时会因为摩擦而起电。经检验，塑料梳子所带的电荷为负电荷，则()A．塑料梳子得到一些电子B．塑料梳子创造了负电荷C．头发原子核对核外电子的束缚能力较强D．头发和梳子间没有电子转移【答案】A【解析】用塑料梳子梳头发时会因为摩擦而起电，由题知，塑料梳子所带的电荷为负电荷，说明梳子在此过程中得到了电子，则头发在此过程中失去了电子，即部分电子从头发转移到梳子上，说明头发原子核对核外电子的束缚能力较弱。【例2】甲、乙、丙三个轻质小球用绝缘细绳悬挂，相互作用情况如图所示，如果丙带正电荷，则甲（）A．一定带正电荷 B．一定带负电荷C．可能带正电荷 D．可能带负电荷【答案】D【解析】由图知乙、丙相互排斥，说明乙、丙一定带同种电荷，已知丙带正电，则乙一定也带正电。图中甲、乙相互吸引，根据异种电荷相互吸引、带电体具有吸引轻小物体的性质可知，甲可能带负电或不带电，故D正确，ABD错误。【例3】将毛皮