高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：电荷及其守恒定律

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1、第一章静电场全章教学内容分析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种新的学习领域；本章教学是整个电磁学教学的基本，对后续的电磁学的教学将产生深远的影响。电场章节的知识特点：(1)新概念多且抽象不易直接感知；(2)综合性强、跨度大；(3)包具有丰富的物理思维措施。课标规定1理解静电现象及其在生活和生产中的应用。用原子构造和电荷守恒的知识分析静电现象。例1理解存在可燃气体的环境中避免静电常采用的措施。2懂得点电荷，体会科学研究中的抱负模型措施。懂得两个点电荷间互相作用的规律。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理解静电场，初步理解场是物质存在的形式之一。理

2、解电场强度。会用电场线描述电场。4懂得电势能、电势，理解电势差。理解电势差与电场强度的关系。例2分析物理学中常把无穷远处和大地作为电势零点的道理。例3观测静电偏转，理解阴极射线管的构造，讨论它的工作原理。5观测常用电容器的构造，理解电容器的电容。举例阐明电容器在技术中的应用。例4使用闪光灯照相。查阅资料，理解电容器在照相机的闪光灯中的作用。活动建议1通过查阅资料、阅读阐明书、观测实物等方式，理解避雷针、静电除尘器、静电复印机、激光打印机等设施的基本原理，撰写一篇科学报告。2收集资料，综述静电的危害和避免措施。知识版块及知识构造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

3、荷的作用、电场对导体的作用、电场对电介质的作用)知识构造图学情分析学生对电场知识类理解不多，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核心时期，部分学生存在抽象思维障碍，特别是空间思维障碍；部分学生对电学知识不感爱好，存恐惊感。教学规定与建议1加强演示实验和生活经验在教学中的形象思维支撑，增进学生获得对的的知识表象；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互相作用中的微观机理理解；3强调静电场的概念和研究措施是电磁学的基本，注意物理概念的辨析，避免相似概念混淆；4突出对静电场的结识过程，突出类比思维措施的应用，增进知识的有效建

4、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。学时分派建议1电荷及其守恒定律1学时2库仑定律1学时3电场强度2学时4电势能和电势2学时5电势差1学时6电势差与电场强度的关系1学时7静电现象的应用1学时8电容器与电容1学时9带电粒子在电场中的运动1学时1电荷及其守恒定律教学分析本教时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。两种电荷及其互相作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识在初中都已经讲过，本节重点是讲述静电感应现象。作为章节的起始教学，并不规定学生理解深奥的电磁学知识，重点安排在静电学基本部分复习上。发动学生尽量多地参与讨论，分清某些初

5、中不实或有误的观点，为整个章节作好准备工作。教学目的1通过对初中知识的复习懂得自然界存在两种电荷及其互相作用，懂得电荷量的概念及其国际单位。2懂得使物体带电的三种方式：摩擦起电、感应带电和接触带电，经历摩擦起电和感应起电的实验过程，懂得三种方式均不是发明了电荷，而是使物体中的正负电荷分开。3说出电荷守恒定律，能从物质微观构造的角度结识电荷守恒。4懂得元电荷的概念，懂得电荷量不能持续变化。5通过对本节的学习体会从微观的角度结识物体带电的本质的措施。教学重点难点电荷守恒定律、运用电荷守恒定律分析解决摩擦起电和感应起电的有关问题。在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基本上，阐明起电的过程是使物体中

6、正负电荷分开的过程，进而阐明电荷守恒定律。对库仑定律式的应用时，可先简介规则：用电荷量的绝对值代入进行计算，根据是同种还是异种电荷来判断电荷间的互相作用是引力还是斥力。教学措施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本上，阐明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程，进而阐明电荷守恒定律。合伙学习为主，发动学生对三种起电方式展开讨论，举例阐明生活中的静电现象。教学媒体丝绸，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。知识准备复习两种电荷及其互相作用、摩擦起电、电荷量与元电荷的知识。导入新课事件1教学任

7、务：创设情景，导入新课师生活动：情景导入，放映雷电现象的视频片断，PPT课件展示静电现象的图片。引入新课：新的知识内容，新的学习起点。本章将学习静电学，将从物质的微观角度结识物体带电的本质，电荷互相作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。【演示】摩掠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，摩掠过的物体就带了电。学生回忆并说出初中所学的有关静电知识，其她学生补充。推动新课事件2教学任务：两种电荷及其互相作用师生活动：【演示】用丝绸摩掠过的玻璃棒之间互相排斥，用毛皮摩掠过的硬橡胶棒之间也互相排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却互相吸引。观测并讨论：上述现象阐明了什么问题？也

8、许浮现的成果：丝绸摩掠过的玻璃棒和毛皮摩掠过的硬橡胶棒带的电不同样；同种电荷相排斥，不同种电荷相吸引等等。结论：自然界中存在两种电荷：正电荷和负电荷。把用丝绸摩掠过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表达。把用毛皮摩掠过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表达。电荷及其互相作用：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。交流讨论：自然界中有无第三种电荷？怎见得没有第三种电荷？也许浮现的观点：电荷间的互相作用只有吸引或排斥两种，没有第三种作用(逻辑类)；人们没有发现对上述两种电荷都排斥或都吸引的电荷(事实类)；物质由带正电的原子核和带负电的核外电子构成，得到电子带负电、失去电子带正电(理论推理类)。

9、对学生观点予以鼓励性评价。学情预设：学生对自然界中的两种电荷有了初步的结识，但对有无第三种电荷存在也许产生发散思维。事件3教学任务：理论探究摩擦起电的微观原理师生活动：问题引导：互相摩擦为什么可以使物体带电？思考并讨论：从物质的微观构造、原子的构成、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。参照解释：物质都是由分子构成，而分子由原子构成，原子是由一种带正电的原子核和一定数目的绕核运动的带负电的电子构成。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)重叠。因而，在一般状况下，整个原子呈电中性(所谓不带电)。当原子因某种因素(

10、如摩擦、受热、化学变化等)，而失去一种或几种电子时，原子就显为“带正电”，获得额外电子时，就显为“带负电”。因此，实质上物体的带电过程就是电子的得失过程。例如用丝绸摩掠过的玻璃棒所带的正电荷，实质上就是由于两者摩擦，构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。结论：摩擦起电的因素：不同物质的原子核束缚电子的能力不同。实质：电子的转移。成果：两个互相摩擦的物体带上了等量异种电荷。事件4教学任务：实验探究感应起电的微观原理师生活动：静电感应实验取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的(如图)。把带正电荷的球

11、C移近导体A，金属箔有什么变化？先把A和B分开，然后移去C，金属箔又有什么变化？再让A和B接触，又会看到什么现象？运用上面简介的金属构造的模型，解释看到的现象。【演示】观测与描述：学生观测实验，逐个描述实验现象，其她学生补充和修正。参照描述：把带正电荷的球C移近彼此接触的导体A、B可以看到A、B上的金属箔都张开了，表达A、B都带上了电荷。如果先把C移走，A和B上的金属箔就会闭合。如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B上的金属箔都保持张开；如果再让A和B接触，金属箔就会闭合。总结与归纳：学生归纳实验结论，其她学生补充规定完善。实验结论：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

12、不再带电。讨论与交流：如何解释上述实验现象？学生分组讨论上述问题，总结结论分组报告。提示问题：1金属导体的微观构造？2什么叫自由电子，自由电子的运动有何特性？3带电体接近导体时，电荷间的互相作用会导致什么现象？起电的本质因素：把带电的球C移近金属导体A和B时，由于同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，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。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。运用静电感应使物体带电，叫做感应起电。感应起电的本质：感应起电也不是发明了电荷，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。思维拓展：等量的正负电荷相遇，会发

13、生什么现象？不等量的正负电荷相遇，又会发生什么现象？中和：等量的正、负电荷相遇后电性消失的现象。事件5教学任务：归纳总结电荷守恒定律师生活动1毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是由于()A毛皮上的某些电子转移到橡胶棒上了B毛皮上的某些正电荷转移到了橡胶棒上了C橡胶棒上的某些电子转移到了毛皮上了D橡胶棒上的某些正电荷转移到毛皮上了答案：A结论：摩擦起电实质是电子从一种物体_到另一种物体上。得到电子带_；失去电子带_。2如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔。当枕形导体的A端接近一带电导体C时()AA端金箔张开，B端金箔闭合B用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合C用手触摸

14、枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开D用手触摸枕形导体前两对金箔分别带异种电荷，手和C都移走后两对金箔带同种电荷答案：BCD规律：近端感应_电荷，远端感应_电荷；用手触摸或将导体接地后，导走_端的电荷。讨论与交流：比较摩擦起电和静电感应的区别。分析：不同点：摩擦起电是电子从一种物体转移到另一种物体感应起电是电子从物体的一部分转移到另一部分。共同点：都使物体带等量的异种电荷。起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程。3两个完全同样的金属小球A、B，其中A带电为Q，B不带电，将A与B接触后再分开，则A、B球的带电状况如何？答案：A、B球接触后再分开，带同样多的电荷。接触带电：不带电的物体和带电

15、体接触后带电。接触带电的实质是电荷从带电体转移到不带电的物体上。接触带电电荷分派原则：两个带有同种电荷的导体接触，电荷会重新分派，若不受外界影响，两个完全相似的带电导体，接触后再分开，两者将本来所带电荷量的总和平均分派。两个带有异种电荷的导体，接触后先发生正负电荷的中和，然后剩余的电荷量再进行电荷的重新分派；如果两带电体完全相似，则剩余的电荷平均分派。思考与讨论：通过刚刚对三种起电方式本质的分析，思考满足共同的规律是什么？结论：无论是哪种起电方式，其本质都是使电荷发生转移，导致局部正负电荷偿均，并不是发明电荷。电荷守恒定律：电荷既不能发明，也不能消灭，只能从一种物体转移到另一种物体，或者从物体

16、的一部分转移到另一部分。另一种表述：一种与外界没有电荷互换的系统，电荷的代数和总是保持不变。事件6教学任务：自主学习电荷量、元电荷、比荷等概念。同桌互助检查学习效果。师生活动自主学习：阅读课本，理解并记忆如下几种物理概念：电荷量：电荷的多少叫做电荷量。符号：Q或q。单位：库仑。符号：C。元电荷：电子所带的电荷量，用e表达，e1.601019 C。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。电荷量是不能持续变化的物理量。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/kg互助合伙：同桌二人一问一答，检查以上概念的记忆效果，互换角色反复一遍。做一做验

17、电器为了判断物体与否带电以及所带电荷的种类和多少，从18世纪起，物理学研究者们常常应用一种叫做验电器的简朴装置；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种验电器，并描述如何用验电器检测带电体带电的种类和相对数量。注意观测：与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？参照措施：先让验电器带上电性已知的电荷，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

18、先闭合再张开，则为异性电荷。当带电体接近验电器上端金属棒时，运用静电感应规律可作出类似的判断。事件8教学任务：引导学生从知识、措施、情感三个侧面小结本节课的学习活动。这部分内容单独作为一节，使学生结识到，人们对静电现象的结识经历了一种漫长的过程；静电现象的研究同样突出了守恒的思想。1复习本节教材。2完毕课本课后问题与练习。1电荷及其守恒定律一、两种电荷及其互相作用二、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，导致局部正负电荷分布不均，并不是发明电荷。三、电荷守恒定律1内容：电荷既不能创生，也不能消灭，它只能从一种物体转移到另一种物体，或者从

19、物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。2另一种表述：一种与外界没有电荷互换的系统，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课题：理解密立根实验，理解多种微观粒子的电荷量。过程：上网查找资料，收集密立根实验的有关信息，结合教材本章最后有关密立根实验的简介，理解实验的基本原理。进而收集电子、质子、粒子、多种离子等微观粒子的电荷量。可以在自主研究的基本上分小组进行交流，形成统一意见后，各小组派代表向全班同窗报告。本节课作为电磁学的开端，对后续的学习具有重要的影响。在教学中，引领学生走进电学、理解电学的基本现象和基本措施，激起对电现象的浓厚爱好，是本节教学的主线出发点。为达到上述目的，教学设计中让学生尽量多地参与到课堂活动中来，充足调动眼、耳、口、手、脑等感官，灵活组合自主、探究、合伙的学习方式，以丰富多彩的视频、图片、课件、实验辅助教学，在趣味学习活动中穿插课堂训练和检测，贯彻了快乐学习的理念。