《静电现象与电荷守恒》教学设计
【教学目标】
知识与技能：了解两种电荷及其相互作用的初步规律，理解电量、元电荷等概念；理解原子结构学说的基本观点及电荷守恒定律；能运用原子结构学说的基本观点及电荷守恒定律分析带电过程及其它静电现象。
过程与方法：通过实验探究与理论分析，得出自然界存在两种电荷及相互作用规律，体会实验在物理研究中的作用；通过运用原子结构学说及电荷守恒定律等物理理论解释和探究静电现象，体会物理理论在物理研究中的作用。
情感态度价值观：通过运用原子结构学说及电荷守恒定律对静电现象的解释，体会“电”的客观性与物质性及电荷守恒是物质守恒的一种表现等辩证唯物主义基本观点，建立守恒思想；通过实验探究及理论探究过程的参与，学会合作与分享。
【教学重点】
原子结构及电荷守恒定律
【教学难点】
电荷守恒定律的建立
【教学资源】
实验器材：起电机，指钟、金箔验电器，玻璃棒，橡胶棒，丝绸，毛皮，起电板，电吹风等。
课件：静电现象视频资料、PPT课件等
【教学过程】
一、创设情景——导入新课
1.课件展示：播放视频及PPT，展示生活及生产中的静电现象。
2.实验演示：捋不拢的丝线，随梳飘动的头发等等。
3.生活现象回顾：衣服上弹不掉的灰尘，冬天脱毛衣时的火花与噼啪声等等。
4.教师讲述：以上现象的发生都与静电有关，从今天开始我们将探究静电现象。
二、实验与探究——新课学习
（一）初步认识静电现象
1.摩擦起电及带电物体的特性
演示及学生实验：分别用玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑，它们不会吸引碎纸屑；将玻璃棒与丝绸摩擦，橡胶棒与毛皮摩擦，分别用摩擦后的玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑，它们吸引碎纸屑。
教师讲述：通过摩擦，玻璃棒、橡胶棒带了电，有了电荷，这种带电方式叫摩擦起电，各种不同物质相互摩擦，都可以带电或有电荷。带电或有电荷的物体能吸引轻小物体。
2.两种电荷及相互作用
教师讲述：人类通过探究知道，自然界存在两种电荷，分别叫做正电荷与负电荷。人们把与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷，将与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷。人们还发现，电荷间有相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
学生阅读：课本第7页“旁批”。
3.物体是否带电的检验
提问：用什么方法可以检验物体是否带电？
讨论结果：可以用带电体能吸引轻小物体的特性来检验。还可以用带电体间的推斥或吸引的特点检验。
教师讲述：利用同种电荷相互推斥的原理，人们制成一种用来检验物体是否带电的仪器——验电器
演示：出示指钟式、金箔式验电器，讲解其构造和原理，并演示使用方法。
提问：带电物体与不带电的验电器金属球接触后，为什么金属球及指钟、金箔也带了电?
结论：这说明不带电的物体与带电的物体接触后，带电体会把它所带的一部分电荷传给不带电的物体，使原来不带电的物体也带电。
4.电量：
（1）问题：物体带电的量有多少之分吗？
（2）演示：用原来不带电的验电器检验不同的带电体，指钟或金箔张开角度不同，说明物体带电的量有多少。
（3）教师讲述：物体所带电荷的多少叫做电荷量，简称电量。在国际单位制中，电量的单位是库仑，简称库，用大写英文字母“C”表示。
对带正电荷物体的电量，在电量的数值前加“+”号表示；对带负电荷物体的电量，在电量的数值前加“-”号表示。
（二）使物体带电的其它方式
1.接触起电：
（1）演示：用验电器演示，将不带电的物体与带电的物体接触，不带电的物体将带电。
（2）教师讲述：不带电的物体与带电体接触，可使原来不带电的物体带电。
如果将一个带电的金属球与一个和它相同的不带电金属球接触，它们俩将平分原来带电的金属球所带的电荷，科学家库仑正是运用这一方法实现了研究带电体间的作用力时，电量的改变。
2.感应起电
演示：分别用带正、负电荷的物体靠近（不接触）不带电的验电器的金属球，验电器的金箔展开；用手接触一下验电器金属球，移去带电体，验电器指钟保持一定偏转角。
分析探究：验电器的指钟保持一定偏转角度，说明它带了电。由于带电体既没与沿电器金属球接触又没有相互摩擦，验电器带电既非接触带电又非摩擦带电，这种带电现象物理学上叫做感应带电。
需要要注意的是，运用感应起电的方法只能使导体带电。
（三）起电原因探究
1.摩擦起电
（1）阅读教材内容，思考讨论问题：
物质是由原子构成的，原子是由带正电的原子核与带负电的核外电子组成。这说明物体内部本身就存在电荷，为什么物体对外不显示带电？
（2）摩擦起电机理探究
引导学生归纳小结：
摩擦使得一物体的一些电子（负电荷）转移到了另一物体，失去电子的物体内部的正电荷量大于负电荷量，对外就显示带上了正电；得到电子的物体内部的负电荷量大于正电荷量，对外就显示带上了负电。
2.接触起电：
引导学生从电子转移的角度进行讨论，得出结论：物体间电荷的转移，也是电荷在两物体间的重新分配。
3.感应起电：
引导学生根据“同种电荷相推斥，异种电荷相吸引”，导体中具有自由电荷，对感应起电现象进行分析，得出结论：由于带电体电荷对不带电物体中的电子推斥或吸引，使得物体靠近带电体的一端出现与带电体电性相反的电荷，远离带电体的一端出现与带电体电性相同的电荷。在未移去带电体的时候，若把“感应”出的两种电荷中的一种电荷“导走”，移去带电体后，物体将显示带正电荷或负电荷。这是电荷在同一物体上不同部位间的重新分配。
（四）电荷守恒定律
1.问题讨论：
问题：以上三种起电过程中，是否创造出了电荷？是否消灭了电荷？各物体所带总电量是否变化？
提示：电子是客观存在的，物体带电的过程实际上是电子的转移过程，这个过程中没有消灭电子，没有创造出电子。
结论：没有创造也没有消灭电荷，只是物体中原来就有的电荷进行了重新分配。所以，电荷的总量没有增减变化。
2.实验验证
（1）演示1：先用验电器检验两起电板均不带电，然后按课本第9页所述进行演示。
现象剖析：原来两起电板均不带电，两板所带总电量为零；摩擦后将一板放入验电器金属球中，金箔展开，说明该板带电；再将另一板也放入金属球内，金箔张角为零，说明两板带电量仍为零，摩擦起电的过程并未创造或消灭电荷，电荷总量无增减变化；
（2）演示2：按课本第21页“家庭作业与活动”A组5题所述方法与步骤进行演示并讨论；
现象剖析：带电玻璃棒靠近金属杆时，在金属杆的近端、远端分别感应出等量的正、负电荷，两验电器分别带上了等量正负电荷；移走金属杆，再移去玻璃棒，使原本不带电的两验电器分别带上正、负电荷；再用金属杆连接两验电器后，两验电器金箔张角均变为零。
这说明，感应起电中也没有创造和消灭电荷，电荷总量无增减变化。
2.归纳小结
（1）电荷守恒定律的内容：电荷不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量不变。
（2）对定律的理解：电荷守恒定律适用于一切有电荷转移的宏观及微观过程，是自然界的普适规律之一。守恒（不变）的是参与电荷转移过程的所有带电体的总电量，由于电荷的转移，单个物体的带电量将发生变化。因此，运用电荷守恒定律分析问题时，要以参与过程的所有物体构成的系统为研究对象。
（五）元电荷
1.提出问题：根据对起点原因的剖析，物体所带电量与电子所带电量有何关系？
2.提出猜测：由于电子只能整体转移，物体所带电量应是是电子所带电量或所带电量绝对值的整数倍。
3.阅读课文：阅读课本第9页：“元电荷”部分。
4.得出结论：
（1）元电荷：电子所带的电量，是最小的电量，用e表示，一般取：
（2）任何物体所带电量都是元电荷的整数倍。
5.关于密立根油滴实验
（1）学生阅读课文，了解实验装置、原理、过程及结论
（2）教师讲述：该实验以简单的原理、简单的装置揭示了一个复杂的问题，由于对元电荷的成功研究，密立根获得1923年诺贝尔物理学奖。2002年，密立根油滴实验被美国《科学》杂志评选为“十大最美丽物理实验”之一。
三、案例与练习——巩固总结
1.案例1：课本第10页“家庭作业与活动”2。
分析与解答：不带电，金属棒摩擦后所带电荷被人体“导”走。用绝缘体包起金属棒的一端，手握这一端，摩擦另一端。
2.练习：课本第10页“家庭作业与活动”3——4。
3.引导学生归纳总结本节要点。
【布置作业】
1.复习课文，书面完成课本第10页“家庭作业与活动”5。
2.阅读课本第10页“信息浏览”——电荷量子化。浏览有关网站，查找密立根的生平资料，撰写小论文《密立根与元电荷》。
3. 浏览有关网站，查找库仑的生平资料及人类研究静电现象的历史，预习《探究电荷相互作用规律》
【板书设计】（略）
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