人教版高二物理選修3-1教案： 1.1電荷及其守恒定律.doc

_學科：高中物理課題：選修3-1 1.1電荷及其守恒定律教學設計教材版本：新課標人教版 選修3-1任教年級：高二年級選修3-1 1.1電荷及其守恒定律教學設計整體設計【教材、學情分析】本教時作為電學知識的引入和準備，在章節(jié)教學活動中有著一定的重要性。本節(jié)從物質微觀結構的角度認識物體帶電的本質，使物體帶電的方法。給學生滲透看問題要透過現(xiàn)象看本質的思想。自然界存在兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、摩擦起電的知識在初中都已經(jīng)學過，結合摩擦起電和感應起電的具體情景，理解電荷守恒定律是本節(jié)的重點。作為章節(jié)的起始教學，重點安排在靜電學基礎復習和對感應起電的理解上，本節(jié)關鍵是做好實驗，從微觀分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。發(fā)動學生盡可能多的參與討論，教學中要通過對“摩擦起電”和“感應起電”這兩個現(xiàn)象的分析，使學生分清一些初中不實或有誤的觀點，使學生的思考達到電荷可能守恒的合理推測，有了使物體帶電的理解，電荷守恒定律便水到渠成，從而進一步深化對電荷的認識，為整個章節(jié)做好準備工作。教學三維目標（一）知識與技能1知道自然界存在兩種電荷，并且只存在兩種電荷，知道同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。2經(jīng)歷摩擦起電和感應起電的實驗過程，了解使物體帶電的方法，能從物質微觀結構的角度認識物體帶電的本質。3理解電荷守恒定律。4知道電荷量的概念及其國際單位。5關注存在元電荷的事實，知道元電荷的概念，知道電荷量不能連續(xù)變化。（二）過程與方法1、通過對初中知識的復習使學生進一步認識自然界中的兩種電荷。2、通過對原子核式結構的學習使學生明確摩擦起電和感應起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷分開但對一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和不變。（三）情感態(tài)度與價值觀通過對本節(jié)的學習培養(yǎng)學生能從物質微觀結構的角度認識物體帶電的本質。重點：電荷守恒定律。難點：利用電荷守恒定律分析解決相關問題摩擦起電和感應起電的相關問題。在復習摩擦起電現(xiàn)象和講述靜電感應現(xiàn)象的基礎上，說明起電的過程是使物體中正負電荷分開的過程，進而說明電荷守恒定律。教學方法與手段以演示實驗為先導，引領學生在復習摩擦起電現(xiàn)象和講述靜電感應現(xiàn)象的基礎上，說明起電的過程是使物理中正負電荷分開的過程，進而說明電荷守恒定律。合作學習為主，發(fā)動學生對三種起電方式展開討論，舉例說明生活中的靜電現(xiàn)象。課前準備教學多媒體絲綢，玻璃棒，毛皮，硬件橡膠棒，絕緣金屬球，靜電感應導體，驗電器。多媒體課件、視頻片斷。知識準備復習兩種電荷及其相互作用、摩擦起電知識。教學過程【情景導入，放映雷電現(xiàn)象的視頻片斷】引入新課： 牛頓曾經(jīng)說：“我認為自己只不過像在海灘上玩耍的男孩，不時地尋找比較光滑的卵石或比較漂亮的貝殼，以此為樂。而我面前，則是一片尚待發(fā)現(xiàn)的真理的大海?！笔堑?，牛頓并沒有發(fā)現(xiàn)值得我們知道的每一樣東西，其中就包括豐富多彩，趣味兒十足的電現(xiàn)象、磁現(xiàn)象從這章開始，我們將從物質的微觀結構的角度認識物體帶電的本質、電荷相互作用的基本規(guī)律，以及與靜止電荷相聯(lián)系的靜電場的基本性質，進入更有趣的電和磁的世界。一、分小組學生回憶并說出初中所學的有關靜電知識，其他小組學生補充。摩擦起電、靜電復印等。二、電荷及其相互作用小組演示實驗：絲綢摩擦玻璃棒和毛皮摩擦硬橡膠棒并用驗電器檢驗問題1：自然界中有幾種電荷？兩種：正電荷、負電荷問題2：電荷間怎樣相互作用？同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。問題3：交流討論：自然界中有沒有第三種電荷？怎見得沒有第三種電荷？書2頁：人們沒有發(fā)現(xiàn)對上述兩種電荷都排斥活都吸引的電荷這表明，自然界中的電荷只有兩種。放映電荷物質屬性多媒體【探究一】從物質的微觀結構的角度理論探索摩擦起電的微觀原理 問題情境在干燥的冬天，當你伸手接觸金屬門把的一剎那，突然聽到“啪”的一聲，手麻了一下，弄得你虛驚一場，是誰在惡作??？原來是電荷在作怪。1這些電荷是哪里來的？物質的微觀結構是怎樣的？摩擦起電的原因是什么？來自原子內(nèi)部；物質由原子組成，而原子則由原子核(質子和中子)和核外電子構成；不同物質的原子核束縛電子的能力不同。 總結摩擦起電的原因：在兩個物體相互摩擦時，一些束縛不緊的電子會從一個物體轉移到另一個物體，于是原來呈電中性的物體由于得到電子而帶_負_電，失去電子的物體則帶_正_電摩擦起電的實質： 物體間電子的轉移 。2什么是自由電子，金屬成為導體的原因是什么？金屬中距離原子核最遠的電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動，這種電子叫自由電子； 自由電子的自由活動是金屬成為導體的原因。放映原子構成、摩擦起電、金屬導電機理多媒體3除了摩擦起電，還有其它方法可以使物體帶電嗎？感應起電和接觸起電。 放映感應起電多媒體【探究二】靜電感應實驗師生活動演示：取有絕緣支柱的兩個不帶電枕形導體A、B，使它們彼此接觸。 1）把帶正電荷的球C移近彼此接觸的導體A，B，判斷A，B上的金屬箔有什么變化？說明什么？ 2）如果先把C移走，A和B上的金屬箔有什么變化？說明什么？ 3）如果先把A和B分開，然后移開C，判斷A和B有什么變化？說明什么？ 4）如果再讓A和B接觸，A和B上的金屬箔有什么變化？說明什么？ 把帶正電荷的球C移近彼此接觸的異體A，B(參見課本圖1.11)可以看到A，B上的金屬箔都張開了，表示A，B都帶上了電荷如果先把C移走，A和B上的金屬箔就會閉合如果先把A和B分開，然后移開C，可以看到A和B仍帶有電荷；如果再讓A和B接觸，他們就不再帶電這說明A和B分開后所帶的是異種等量的電荷，重新接觸后等量異種電荷發(fā)生中和。實驗觀察：金屬箔由閉合變?yōu)閺堥_，表明導體A、B兩端帶了電；再將物體C移開，金屬箔又由張開變?yōu)殚]合，表明導體A、B又恢復到原來的電中性狀態(tài)。思考并討論：要求學生根據(jù)教科書關于金屬的微觀結構的論述分析產(chǎn)生這一實驗現(xiàn)象的原因。分析推測：這既不是帶電，也不是摩擦起電，這是一種新的帶電方式，表明帶電體對導體內(nèi)部的電荷分布帶來了影響。它影響的是金屬導體中自由電子的移動嗎？是否由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原因，使靠近帶電體的導體內(nèi)部的電荷重新分布？這個影響的可能圖景會是什么樣的？學生對此會提出自己的推測、猜想。怎樣證實推測的是否正確呢？可以引導學生設計新的實驗來驗證自己的推測。問題導引：先把A和B分開，然后移去C時，金屬箔是否有變化？再讓A和B接觸，又會看到什么現(xiàn)象？放映感應起電多媒體動畫及微觀解釋實驗觀察：先把A和B分開，然后移去C時，A和B兩端的金屬箔仍然張開，再讓A和B接觸，可以看到A和B兩端的金屬箔都閉合了。分析認證：因為C球的正電荷吸引金屬導體中的自由電子，在A端有多余電子積累而帶負電，B端因失去電子帶正電，A、B分離時A帶負電，B帶正電，并且A、B兩導體所帶電荷等量異號。再讓A、B接觸，由于它們所帶電荷等量異號，所以電荷中和，金屬箔閉合。實驗結果表明，由于導體中正、負電荷的分離，使原來電中性的導體分別帶了電。帶電體A、B再次恢復到電中性的狀態(tài)，說明導體內(nèi)部電荷的種類和數(shù)量達到等量、異號。如果不是這樣，導體內(nèi)一定有一種電荷多于另一種電荷，A、B也就不可能成為電中性體。小結：實驗過程中導體沒有與其他物體接觸，并且導體與周圍絕緣，所以總電荷不可能增減。也就是說，感應起電的實驗過程中導體A、B沒有與其他物體接觸，A、B都帶電時總電荷沒有增加，A、B接觸時總電荷也沒有減少。 總結感應起電的原因：當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間的相互吸引和排斥，導體中的自由電子便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶_異號電荷，遠離的一端帶同號 電荷這種現(xiàn)象叫做 靜電感應。感應起電的實質：物體內(nèi)電子的轉移。小結：實驗過程中導體沒有與其他物體接觸，并且導體與周圍絕緣，所以總電荷不可能增減。也就是說，感應起電的實驗過程中導體A、B沒有與其他物體接觸，A、B都帶電時總電荷沒有增加，A、B接觸時總電荷也沒有減少。問題延伸感應起電現(xiàn)象中實驗物體必須是導體嗎？必須是導體，因為導體中有自由電子，可以自由移動。【探究三】接觸起電兩個完全相同的帶電導體,接觸后再分開：放映接觸起電多媒體1.原帶同種電荷，總量平分；2.原帶異種電荷，先中和再平分。實質：電子在物體內(nèi)部的轉移。放映驗電器多媒體學生總結常見的起電方式有三種： 摩擦起電、 感應起電、 接觸起電 三種起電方式的實質都是 電子 的轉移。學生對三個實驗現(xiàn)象的總結：無論是摩擦起電、感應起電還是接觸起電，本質上都是是微觀帶電粒子（如電子）在物體之間或物體內(nèi)部轉移。那么電荷總量守恒么？三、電荷守恒定律【探究四】問題情境現(xiàn)代生活中電無處不在，北京市一天的耗電量可達千萬度，那么，電荷會不會像煤和石油一樣總有一天會被用完呢？ 1電荷是摩擦的過程中創(chuàng)造出來的嗎？電荷不是創(chuàng)造出來的，它是物體組成的一部分？2在電荷轉移的過程中其總量是否守恒？守恒.總結1電荷守恒定律的內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消滅，只能從一個物體轉移到另一物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分2“電荷的中和”是指電荷的種類和數(shù)量達到等量、異號，這時正、負電荷的代數(shù)和為 零 ，而不是正、負電荷一起消失了問題延伸怎樣理解電荷守恒定律中“電荷的總量”？ “電荷的總量” 可理解為正、負電荷的代數(shù)和引入另一種表述：（書4頁）近代物理實驗發(fā)現(xiàn)（可以告訴學生，這部分內(nèi)容以后還會學習，不要深究）。另一種表述： 一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的。放映電荷守恒定律多媒體四、了解元電荷的概念，把握電荷量子化的思想。閱讀教材，思考問題：（1）電荷的多少如何表示？它的單位是什么？（2）什么是元電荷？一個電子就是一個元電荷嗎？（3）元電荷的數(shù)值是多少？它的數(shù)值最早是由哪位物理學家測定的？所有帶電體的電荷量是能連續(xù)變化的物理量么？（4）什么是比荷？電子的比荷是多少？1電荷的多少叫做電荷量。符號：Q或q 單位：庫侖 符號：C2元電荷:電子所帶的電荷量，用e表示。 元電荷的數(shù)值最早是由密立根測得的。注意：所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的整數(shù)倍。就是說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。3電荷量e的值計算中一般可?。篹=1.60×10-19C4比荷：電子的電荷量e和電子的質量me的比值,為C/放映元電荷多媒體【展示平臺】1如圖3所示，將帶正電的球C移近不帶電的枕形金屬導體時，枕形導體上電荷的移動情況是（ B ）圖3A枕形導體中的正電荷向B端移動，負電荷不移動B枕形導體中電子向A端移動，正電荷不移動C枕形導體中的正、負電荷同時分別向B端和A端移動D枕形導體中的正、負電荷同時分別向A端和B端移動B【展示平臺】2如圖所示，用起電機使金屬球A上帶上正電，靠近驗電器B，則（ D ）A驗電器金箔不張開，因為球A沒有和B接觸B驗電器金箔張開，因為整個驗電器都帶上了正電C驗電器金箔張開，因為整個驗電器都帶上了負電D驗電器金箔張開，因為驗電器下部箔片都帶上了正電【展示平臺】3關于物體的帶電荷量，以下說法中正確的是（ BD ）A元電荷就是電子B物體帶電荷量的最小值為1.6×10-19CC物體所帶的電荷量可以為任意連續(xù)的實數(shù)D物體所帶的電荷量只能是某些特定值【板書設計】一、自然界中有兩種電荷：正電荷、負電荷二、摩擦起電：實質：物體間電子的轉移三、靜電感應實驗：感應起電的實質：物體內(nèi)電子的轉移四、接觸起電：物體間電子的轉移起電方式有三種： 摩擦起電、 感應起電、 接觸起電 三種起電方式的實質都是電子的轉移五、電荷守恒定律：六、元電荷：e=1.60×10-19C ;比荷:e/m【小結】THANKS 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