9.1 电荷 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

教学设计 课题 电荷 课型 新课 课时 1 教材分析 通过实验，了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒定律的知识分析静电现象。 本节由电荷、静电感应、电荷守恒定律、元电荷四部分内容组成，是本章的预备性知识，是电磁学的基本概念，教材侧重从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。结合摩擦起电和感应起电的具体情境，理解电荷守恒定律是本节的重点，通过元电荷的学习，让学生产生“量子化”的初步概念，明确电量不能连续变化。 学情分析 学生在初中学习过两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电等，因此，在本节课的教学中，应在初中已有的知识基础上，充分利用形象直观的静电演示实验，尽量让学生参与到利用旧知识，获取新知识的思考中来。 侧重从物质微观结构的角度认识物体带电的本质，结合摩擦起电和感应起电的分析，进一步帮助学生理解产生电荷的机理。 教学目标 1. 物理观念:知道电荷量、元电荷、比荷等概念，知道电荷是物质的一种基本属性。 2. 科学思维:认识摩擦起电、感应起电的本质，理解电荷守恒定律 3. 科学探究:基于静电现象的实验事实，用原子的结构模型和电荷守恒知识建构模型解释现象，培养学生基于事实证据进行科学推理的核心素养。 教学重难点 教学重点： 电荷守恒定律 教学难点： 利用电荷守恒定律分析解决摩擦起电和感应起电的相关问题。 教学方法 教学方法： 讲授法 教具:静电起电机、枕形导体、球形导体 教学过程 教学 环节 教学活动 设计意图 二次备课 环节一：回顾历史上对电现象的研究 问题：生活中有哪些与电相关的现象？有哪些静电现象？ 学生列举生活中的电现象以及静电现象 学生实验：与头发摩擦后的气球吸引小纸片 演示实验：静电乒乓 问题：什么叫做“物体带电”？咋样我们就说一个物体带了电呢？ 问题：人类是怎样开始研究电现象的？ 回顾人类对电现象的研究： 公元前600年左右，古希腊学者泰勒斯发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象。 公元1世纪，我国东汉时期，学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥”一语。意为摩擦过的琥珀能吸引像草芥一类的轻小物体。 16世纪，英国科学家吉尔伯特在研究这类现象时首先创造了英语中的“(电)”这个词，用来表示琥珀经过摩擦以后具有的性质，并且认为摩擦过的琥珀带有电荷。 除此以外，雷电也是人们观察到的自然界中的电现象，美国科学家富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，由此统一了自然界中的“天电”和“地电”。正是这些早期的科学家们对电现象的研究，揭开了自然界中电现象神秘的面纱。 环节二： 认识电荷 （初中） 富兰克林规定： 与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷。 与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷为负电荷。 通过初中的学习，我们知道，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 问题：那么，自然界中是否只有两种电荷？如何证明？ 演示实验：用自制教具“旋转乒乓”探究吸管摩擦头发带什么电。 用许多物体来做类似的实验，鉴别它们所带电荷的种类，迄今为止，我们没有发现对这两种电荷都排斥或都吸引的电荷，因此，我们推断，自然界的电荷只有两种。 问题：自然界中只有两种电荷？为什么命名“正电荷”、“负电荷”，而不命名成诸如“N电荷”、“S电荷”呢？ 环节三： 物体带电的本质 问题：什么叫做“物体带电”？“物体带电”的准确含义指的是什么？其本质是什么？ 从微观层面看：物质都是由原子组成的，而原子中有带正电的质子和不带电的中子构成的原子核，还有带负电的核外电子。原子核的正电荷的数量与电子的负电荷的数量一样多，所以整个原子对外界表现为电中性。 如果一个物体含有的正负电荷数相等，达到精确的平衡，我们就说物体不带电；正负电荷数目不等，则我们就说物体带电。绘图，用红点代表正电荷，绿点代表负电荷，让学生数红点和绿点的数目。 物体带电是由于物体出现了多余的“净电荷”。 含有的正电荷数目多于负电荷数目，我们就说物体带正电：含有的负电荷数目多于正电荷数目，我们就说物体带负电； 环节三： 几种起电方式 使物体带电的过程，称为“起电”，下面我们来看几种常见的起电方式 1、摩擦起电 摩擦起电是最常见的起电方式。橡胶棒和毛皮摩擦之后带电就是通过摩擦起电。 问题：两个相互摩擦的物体，为什么会带电？摩擦是如何让物体带上电的呢？（怎样让物体有了多余的电荷呢？） 讨论现象：毛皮摩擦过得橡胶棒带负电。 问题：橡胶棒多余的负电荷哪来的呢？ 从微观结构上看，电荷来源于带正电的原子核以及带负电的电子。 问题：是橡胶棒带正电的原子核跑了呢? 还是抢了毛皮的电子。 微观解释：由于原子内部原子核的结构一般是很稳定的，通常离原子核较远的电子受到的束缚较弱，容易受到外界的作用而脱离原子。当两