9.1 电荷 教学设计-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦电荷的种类、相互作用规律、三种起电方式、电荷守恒定律及元电荷等核心知识，通过生活静电现象（脱毛衣火花、梳子吸纸屑）和演示实验（气球摩擦毛衣吸附黑板）导入，结合“顿牟掇芥”物理学史，引导学生从宏观现象探究微观本质，构建知识脉络。 此资料以实验为核心，通过演示实验（静电感应分步操作）和分组实验（摩擦起电）落实科学探究，借助原子微观模型解释起电本质培养科学思维，融入物理学史与生活应用渗透科学态度与责任，帮助学生直观理解抽象概念，提升教师教学效率，有效落实核心素养目标。

《电荷》教学设计 一、基本信息 1. 学科：高中物理 1. 教材版本：人教版高中物理必修第三册 1. 课时：1 课时（45 分钟） 1. 课题：第九章第 1 节 电荷 二、学科素养目标 （一）物理观念 1. 认识自然界只有正、负两种电荷，掌握同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的规律；能从原子微观结构解释摩擦起电、接触起电、感应起电的本质，建立 “电荷是物质固有属性” 的物质观念。 1. 理解电荷守恒定律，知道起电只是电荷转移而非创造电荷，形成守恒的物质运动观念；认识元电荷，明确电荷量子化特点。 （二）科学思维 1. 通过生活静电现象、课堂实验现象，归纳两种电荷的相互作用规律，训练归纳推理思维；能利用原子微观模型逻辑推导三种起电方式的电子转移过程。 1. 能结合验电器、静电感应实验模型分析电荷转移、电荷重新分布问题，构建微观解释宏观静电现象的建模思维；会利用电荷守恒定量计算金属球接触后的带电量。 （三）科学探究 1. 参与摩擦起电、接触起电、静电感应分组小实验，观察实验现象，记录箔片张开、吸引纸屑等实验证据，自主总结实验规律。 1. 能针对静电现象提出探究问题，设计简单操作验证电荷间相互作用，能根据实验现象推理微观电子移动规律，提升动手操作与证据推理能力。 （四）科学态度与责任 1. 了解我国古代 “顿牟掇芥” 静电记载、吉尔伯特命名 “电”、密立根油滴实验物理学史，感受物理学科古今发展，增强文化自信与科学探究精神。 1. 能解释生活中脱毛衣静电、梳头吸纸屑等静电现象，辩证看待静电利弊，树立运用物理知识解决生活实际问题的责任意识。 三、教学重难点 1. 教学重点 （1）两种电荷的规定及电荷间相互作用规律； （2）三种起电方式的原理与本质； （3）电荷守恒定律、元电荷概念。 1. 教学难点 （1）从原子微观结构解释三种起电的电子转移过程； （2）静电感应的电荷分布规律与感应起电完整操作逻辑； （3）利用电荷守恒定量分析导体接触后电荷量分配。 四、教学准备 教师教具 丝绸、玻璃棒、毛皮、橡胶棒、碎纸屑、验电器、绝缘金属导体 AB、带负电塑料小球、多媒体课件（生活静电图片、原子结构图、物理学史图文）。 学生分组器材 塑料梳子、碎纸片、毛衣、气球、玻璃棒、丝绸、简易验电器。 五、教学过程（45 分钟） 环节 1：情境导入，激趣设问（5 分钟） 教师活动 1. 多媒体展示课件图片：脱毛衣产生静电火花、塑料梳子吸附碎纸屑两张实景图；现场演示小实验：用气球摩擦毛衣后吸附黑板。 1. 设问引导：冬天脱毛衣会有噼啪火花、摸金属门把手刺痛、梳子能吸纸片，这些现象是什么造成的？古人早就发现过类似现象，大家知道 “顿牟掇芥” 是什么意思吗？ 1. 简单介绍《论衡》“顿牟掇芥”、吉尔伯特创造 “electricity” 物理学史，引出本节课核心概念 —— 电荷。 师生互动 师：大家冬天脱毛衣有没有被电到的经历？谁能描述一下当时的感受？ 生：有，黑暗里能看见小火花，手碰到金属门会麻一下。 师：那用干梳子梳头，头发会飘起来，还能吸小纸片，这背后的共同原因是什么？ 生：应该是有电。 师：古人观察到摩擦琥珀能吸小草屑，这是人类最早对静电的记录，今天我们就系统研究静电的本源 —— 电荷。 环节 2：新知探究一 两种电荷与相互作用（10 分钟） 教师活动 1. 演示对比实验：①丝绸摩擦玻璃棒，靠近碎纸屑；②毛皮摩擦橡胶棒，靠近碎纸屑；再将两根带电玻璃棒相互靠近、玻璃棒与橡胶棒靠近，观察排斥 / 吸引现象。 1. 明确规定：丝绸摩擦玻璃棒带正电，毛皮摩擦橡胶棒带负电；结合原子结构图讲解束缚电子能力差异导致得失电子。 1. 总结规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 师生互动 师：大家观察，两根都摩擦过的玻璃棒靠近，发生了什么？ 生：两根棒子互相推开了。 师：玻璃棒和橡胶棒靠近，又是什么现象？ 生：两根棒子吸到一起。 师：为什么玻璃棒摩擦丝绸会带正电？结合原子结构，谁能说说电子去哪了？ 生：丝绸束缚电子能力更强，把玻璃棒的电子抢走了，玻璃棒少电子就带正电。 师：总结一句话：同斥异吸，记住两种电荷的规定。 学生活动 分组操作梳子摩擦头发实验，观察发丝蓬松、吸附纸屑现象，同桌互相解释静电吸引原理。 环节 3：新知探究二 三种起电方式（18 分钟） 模块 1：摩擦起电（6 分钟） 1. 教师讲解原理：不同物质原子核束缚电子能力不同，摩擦发生电子转移，两物体带等量异种电荷。 1. 对比两组摩擦组合：玻璃棒 + 丝绸、橡胶棒 + 毛皮的电子得失情况。 师生互动 师：摩擦起电是创造出新电荷了吗？ 生：不是，只是电子从一个东西跑到另一个上面。 师：一对摩擦物体，一个失电子正电，一个得电子负电，电荷量大小是什么关系？ 生：相等，等量异种电荷。 模块 2：接触起电（6 分钟） 1. 教师演示实验：带电橡胶棒接触验电器金属球，金属箔张开；讲解验电器工作原理（同种电荷相斥）。 1. 讲解规律：不带电导体接触带电体，带上同种电荷；完全相同金属球接触，电荷平分；异种电荷先中和再平分。 师生互动 师：验电器箔片张开，说明箔片带什么电？为什么会张开？ 生：和橡胶棒同种负电，同种电荷互相排斥。 师：A 球 + 5q，B 球 - q，两球接触分开，各带多少电荷？请同学上台计算。 学生上台演算：总电荷 + 4q，平分各 + 2q，教师点评订正。 模块 3：感应起电（6 分钟） 1. 演示静电感应实验：带负电小球靠近绝缘导体 AB，AB 两端金属箔张开；分步操作：靠近→分开 AB→移走带电小球，箔片持续张开。 1. 概念讲解：静电感应、感应起电；规律 “近异远同”，电荷仅在导体内部转移，无需接触带电体。 师生互动 师：带负电小球靠近导体 A，A 端、B 端分别聚集什么电荷？ 生：A 端正电荷，B 端负电荷。 师：如果先移走带电小球，再分开 AB，箔片还会张开吗？为什么？ 生：不会，电子会重新回到原位，导体恢复电中性。 小结对比 师生共同完成表格梳理三种起电条件、现象、本质，统一结论：三种起电本质都是电子转移，没有创造电荷。 【例1】绝缘细线上端固定,下端挂一个轻质金属小球a；在a旁有一绝缘金属球b,开始时a、b都不带电,如图所示，现使b带电，则( ) 　A.b将吸引a，吸住后不放开 　B.b先吸引a，接触后又把a排斥开 　C.a、b之间不发生相互作用 　D.b立即把a排斥开 答案：B 【例2】如图所示，把带正电金属球A，靠近不带电的验电器B，则( ) A．验电器金属箔片不张开，因为球A没有和B接触 B．验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电 C．验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电 D．验电器金属箔片张开，因为验电器金属箔片带上了正电 答案：D 环节 4：新知探究三 电荷守恒定律 & 元电荷（7 分钟） 教师活动 1. 结合三种起电电子转移过程，总结定律文字表述，强调前提为孤立系统。 1. 介绍密立根油滴实验，给出元电荷；区分元电荷是电荷量单位，不是电子粒子；电荷量子化Q=ne。 师生互动 师：电荷守恒定律核心是什么？电荷会凭空产生或者消失吗？ 生：不会，只能转移，总电荷量不变。 师：元电荷是不是就是电子？ 生：不是，元电荷是最小电量，电子只是带电量等于元电荷。 师：一个物体带电，是几个元电荷？学生快速口算得出 n=2。 【例3】下列说法正确的是（　　） A．元电荷实质上是指电子和质子本身 B．摩擦起电说明电荷是可以创造出来的 C．元电荷的值通常取e＝1.6×10-19C D．电荷量e的数值最早是由库仑通过实验测得的 答案：C 环节 5：课堂巩固 + 小结（4 分钟） 1. 随堂练习 2 道典型例题，学生独立完成后集体订正，教师梳理解题思路。 1. 师生共同梳理本节课知识框架：两种电荷→三种起电→电荷守恒→元电荷。 1.根据电荷守恒定律，使两个相同的金属球A、B分别带+5q和-q的电荷，把它们接触后分开，则A带电量为（ ） A．-4q B．+2q C．+4q D．-2q 答案：B 2.如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带负电的小球，下列说法正确的是( ) 　　A.把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开 　　B.把C移近导体A，先把A、B分开，然后移走C，A、B上的金属箔片仍张开 　　C.先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开 　　D.先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片已闭合 答案：AB 环节 6：布置作业（1 分钟） 1. 书面作业：教材课后习题 1-4 题； 1. 实践作业：回家观察 2 种生活静电现象，用本节课知识解释原理。 六、板书设计 9.1 电荷 一、两种电荷 1. 正电：丝绸摩擦玻璃棒（失电子） 1. 负电：毛皮摩擦橡胶棒（得电子） 1. 作用规律：同种相斥，异种相吸 二、三种起电（本质：电子转移） 1. 摩擦起电：两绝缘体，等量异种电荷 1. 接触起电：导体接触，带同种电荷，等量平分 1. 感应起电：导体靠近带电体，近异远同 三、电荷守恒定律 电荷不创生、不消灭，仅转移，总量不变（孤立系统） 四、元电荷 ；Q=ne（电荷量子化） 七、教学反思 （一）课堂亮点 1. 情境与实验贯穿课堂，落实素养 本节课以生活静电现象导入，全程搭配演示实验、学生分组小实验，把抽象微观电荷转移转化为直观可见的箔片张开、吸附纸屑现象，学生能通过实验证据自主推导物理规律，落实科学探究素养；同时结合古今物理学史，兼顾文化自信与科学态度培养。 1. 分层师生互动，突破重难点 针对微观电子转移、静电感应两大难点，采用递进式提问互动：先观察现象提问，再结合原子模型微观设问，最后定量计算巩固。课堂多次预留学生发言、上台演算、分组讨论环节，避免教师单向灌输，充分调动学生思维；三种起电方式通过表格对比互动梳理，清晰区分易混知识点。 1. 素养目标精准落地 全程围绕物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四大素养设计活动：微观模型构建落实物质观念；现象推理、定量计算训练科学思维；分组动手实验落实探究素养；静电生活应用、物理学史渗透科学态度。摒弃传统三维目标，贴合新课标素养导向要求。 （二）课堂存在不足 1. 分组实验时间分配不足：学生摩擦起电小实验操作热情高，部分小组操作耗时过长，导致感应起电讲解时间被压缩，部分基础薄弱学生对 “先分导体再移带电体” 操作逻辑理解模糊。 1. 生活静电拓展不足：仅课堂导入简单举例，未预留时间让学生充分分享生活静电实例，静电利弊（静电除尘、静电火花隐患）拓展较少，科学态度与责任素养挖掘不够深入。 （三）改进优化措施 1. 优化课堂时间分配：课前提前培训小组组长，统一实验操作步骤，压缩分组实验时长；将感应起电分步操作拆解为短视频课前预习，课堂重点答疑难点。 1. 拓展生活化教学：增设 2 分钟静电分享环节，让学生自主列举生活静电；补充静电应用与防护短视频，引导学生辩证分析静电的利与弊，强化物理知识服务生活的责任意识。 1 学科网（北京）股份有限公司 $