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2019-2020年高一物理 第八章 A 靜電現(xiàn)象 元電荷教案 滬科版 一、教學(xué)任務(wù)分析 電，廣泛應(yīng)用于日常生活中，學(xué)生對(duì)此已有初步感受。初中雖然學(xué)過(guò)電流、電壓、歐姆定律等知識(shí)，但對(duì)靜電現(xiàn)象卻沒(méi)有深入學(xué)習(xí)。而人類關(guān)于電的研究正是從神奇的靜電現(xiàn)象開始的。 學(xué)習(xí)本節(jié)，需要學(xué)生以電荷的屬性和原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)為基礎(chǔ)。本節(jié)知識(shí)也是今后學(xué)習(xí)有關(guān)電流、電磁感應(yīng)等規(guī)律的基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)從“感覺(jué)靜電”和雷電入手，扣動(dòng)學(xué)生的心弦，通過(guò)介紹人類認(rèn)識(shí)靜電現(xiàn)象的過(guò)程，體現(xiàn)科學(xué)精神和人文精神的結(jié)合。通過(guò)實(shí)例分析，了解常見的靜電現(xiàn)象；根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出摩擦起電的概念，介紹摩擦起電序列。通過(guò)定義電荷量，得出元電荷的概念。根據(jù)實(shí)驗(yàn)演示介紹產(chǎn)生和測(cè)量靜電的方法。 本設(shè)計(jì)以雷電現(xiàn)象作為切入口；讓學(xué)生列舉生活中的靜電現(xiàn)象；介紹負(fù)電荷使人快樂(lè)等設(shè)計(jì)，有意識(shí)地將教材內(nèi)容與生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生感到物理學(xué)并不枯燥，它不僅存在于課堂中，而且存在于日常生活中。 二、教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 （1）知道靜電產(chǎn)生的原因。 （2）知道電荷量的意義、符號(hào)、單位。 （3）知道元電荷。 （4）知道產(chǎn)生和測(cè)量靜電的儀器。 2、過(guò)程與方法 （1）通過(guò)有關(guān)靜電的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，感受通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象的方法。 （2）通過(guò)人類認(rèn)識(shí)靜電現(xiàn)象的過(guò)程的介紹，感受科學(xué)探究的一般方法。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 （1）通過(guò)介紹我國(guó)古代對(duì)靜電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，激發(fā)愛國(guó)熱情。 （2）通過(guò)觀察、分析各種靜電現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)，養(yǎng)成透過(guò)現(xiàn)象揭示物理規(guī)律的意識(shí)，崇尚科學(xué)，破除迷信。 （3）通過(guò)雷電的危害建立生命安全意識(shí)。 三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：靜電現(xiàn)象；元電荷概念。 難點(diǎn)：靜電實(shí)驗(yàn)中的電荷泄漏；驗(yàn)電器的檢驗(yàn)功能。 四、教學(xué)資源： 1．器材： (1) 演示實(shí)驗(yàn)：感覺(jué)靜電——手搖感應(yīng)起電和氖泡、靜電的產(chǎn)生——凡德格拉夫起電機(jī)。 (2) 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：研究摩擦起電——驗(yàn)電器，絲綢和玻璃棒，毛皮和橡膠棒。 說(shuō)明： 濕度大時(shí)，課前需對(duì)所用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行干燥處理，盡可能減小實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的電荷泄漏現(xiàn)象。 2．課件：我國(guó)古代對(duì)靜電的認(rèn)識(shí) （PPT）。 3．錄像：雷電的威力。 五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括四個(gè)方面：一是靜電現(xiàn)象，二是摩擦起電，三是電荷量和元電荷，四是靜電的產(chǎn)生和測(cè)量。 本設(shè)計(jì)的基本思路是：以“感覺(jué)靜電”和避雷針為引入，扣動(dòng)學(xué)生的心弦，通過(guò)介紹我國(guó)古代對(duì)靜電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，體現(xiàn)科學(xué)精神和人文精神的結(jié)合，激發(fā)愛國(guó)熱情。在摩擦起電原因的討論歸納中，鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)。通過(guò)“怒發(fā)沖冠”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)而達(dá)到高潮。課后自制驗(yàn)電器的小實(shí)驗(yàn)，將教材內(nèi)容與生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生感到物理學(xué)并不枯燥，它不僅存在于課堂中，而且存在于日常生活中。 本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：靜電現(xiàn)象和元電荷的概念。方法是：以“感覺(jué)靜電”小實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺(jué)，觸覺(jué)，聽覺(jué)等多種感官，激發(fā)學(xué)生對(duì)靜電現(xiàn)象的興趣；應(yīng)用化學(xué)學(xué)科所學(xué)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，將化學(xué)學(xué)科的氧化還原反應(yīng)和物理學(xué)科靜電現(xiàn)象的電子得失進(jìn)行類比，了解物體帶電的原因，從而順利建立元電荷的概念。 本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：靜電實(shí)驗(yàn)中的電荷泄漏和驗(yàn)電器的檢驗(yàn)功能。方法是：采用性能優(yōu)良的絕緣材料作隔離物；課前做好實(shí)驗(yàn)儀器的干燥工作。 本設(shè)計(jì)要求學(xué)生在感受和體驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)行學(xué)習(xí)，在課堂上應(yīng)用多種感觀直接體驗(yàn)，與日常生活中的感受相吻合，經(jīng)歷科學(xué)家認(rèn)識(shí)靜電的過(guò)程。了解雷電的危害建立和富蘭克林的雷電實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)生命的可貴。 完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容需1課時(shí)。 六、教學(xué)流程 1、 教學(xué)流程圖 問(wèn)題 設(shè)問(wèn)5 電荷量 元電荷 靜電的 產(chǎn)生 和測(cè)量 活動(dòng)III 簡(jiǎn)單應(yīng)用 活動(dòng)II 演示實(shí)驗(yàn)1 活動(dòng)I 學(xué)生實(shí)驗(yàn)1 設(shè)問(wèn)2 情景I 錄像1 設(shè)問(wèn)1 靜電 現(xiàn)象 情景II 觀察1 設(shè)問(wèn)3，4 電荷的 基本屬性 摩擦 起電 2．教學(xué)流程圖說(shuō)明 情景Ｉ 錄像演示，設(shè)問(wèn)1 雷電是怎樣產(chǎn)生的？雷電有什么危害？怎樣可以避免這種情況？利用多媒體手段給予感受上的沖擊，引出本章的課題。 活動(dòng)I 學(xué)生實(shí)驗(yàn)，設(shè)問(wèn)2 利用氖泡和手搖感應(yīng)起電機(jī)從視覺(jué)，聽覺(jué)，觸覺(jué)三方面感受靜電，引導(dǎo)回憶生活中曾經(jīng)遇到過(guò)的靜電現(xiàn)象。 情景II 觀察1，設(shè)問(wèn)3 觀察相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)，通過(guò)“設(shè)問(wèn)3”，對(duì)實(shí)例進(jìn)行討論和分析，運(yùn)用已有的知識(shí)，歸納出電荷的基本屬性和摩擦起電的原因。 問(wèn)題 設(shè)問(wèn)5 結(jié)合化學(xué)學(xué)科所學(xué)的關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，得到元電荷的概念。 活動(dòng)II 演示試驗(yàn) 演示凡德格拉夫起電機(jī)“怒發(fā)沖冠”實(shí)驗(yàn)，介紹產(chǎn)生和測(cè)量靜電的設(shè)備。 活動(dòng)III 學(xué)生實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)單應(yīng)用 自制驗(yàn)電器的小實(shí)驗(yàn)讓本設(shè)計(jì)的內(nèi)容可以學(xué)以致用。 3．教學(xué)主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計(jì)可分為三個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)。 第一環(huán)節(jié)，本環(huán)節(jié)既是本章節(jié)的引入也是本節(jié)內(nèi)容的引入，利用錄像和實(shí)驗(yàn)充分激發(fā)對(duì)神奇的靜電的興趣。 第二環(huán)節(jié)， 應(yīng)用已有的知識(shí)，結(jié)合生活中的常見現(xiàn)象和課堂實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出摩擦起電的原因，建立元電荷概念。 第三環(huán)節(jié)，通過(guò)自制驗(yàn)電器的小實(shí)驗(yàn)，鞏固所學(xué)。 七、教案示例 1．情景引人 中世紀(jì)的歐洲，最高的建筑往往是當(dāng)?shù)亟烫玫溺姌恰Ｈ藗冋J(rèn)為在暴風(fēng)雨來(lái)臨時(shí)敲響教堂的鐘，可以趕走電閃雷鳴，給人們帶來(lái)平安。不幸的是，閃電往往擊中鐘樓，奪走敲鐘人的生命。 設(shè)問(wèn)1：雷電是怎樣產(chǎn)生的？閃電為什么選擇鐘樓？怎樣可以避免這種情況？相信經(jīng)過(guò)這一章的學(xué)習(xí)，大家會(huì)對(duì)這些問(wèn)題有新的認(rèn)識(shí)。 2、 導(dǎo)入新課 小實(shí)驗(yàn)：嘗嘗靜電的滋味兒。 學(xué)生代表2人一組，一人搖動(dòng)手搖起電機(jī)（注意，搖動(dòng)不要過(guò)快，過(guò)劇烈），一人手持氖泡，接近起電機(jī)的電極，然后迅速拿開。 學(xué)生好奇，興奮。 設(shè)問(wèn)2：生活中還遇到過(guò)哪些靜電現(xiàn)象？ 我國(guó)古代對(duì)靜電現(xiàn)象早有記載。東漢王充在《論衡》中記述了：“頓牟掇芥，磁石引針”。西晉張華《博物志》中寫有“今人梳頭、脫著衣時(shí)，有隨梳、解結(jié)有光者，也有咤聲”。我國(guó)古代的電知識(shí)，多是由經(jīng)驗(yàn)得出的，比較零散。人們對(duì)電磁現(xiàn)象的系統(tǒng)研究是在歐洲文藝復(fù)興之后才逐漸開展起來(lái)的，直到十九世紀(jì)才建立起了完整的電磁理論 演示PPT 演示帶電小球互相排斥和吸引的動(dòng)畫。 設(shè)問(wèn)3：自然界存在幾種電荷，它們間的相互作用如何呢？ （1）電荷的基本屬性 自然界只有兩種電荷，分別叫做正電荷與負(fù)電荷。同種電荷互相排斥，異種電荷相互吸引。 自然界中只存在兩種電荷，即正電荷和負(fù)電荷。迪費(fèi)首先將兩種電荷稱為玻璃電和樹脂電。弗蘭克林將其改為正電和負(fù)電。我們沿襲歷史上的規(guī)定：如果物體所帶的電荷，與用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶電荷是同種的，則該物體所帶的電荷叫做正電荷；若與用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒所帶電荷是同種的，則叫做負(fù)電荷。帶同種電荷的物體互相排斥，帶異種電荷的物體互相吸引。 （2）摩擦起電 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：摩擦起電。 設(shè)問(wèn)4：摩擦起電的原因是什么？（引導(dǎo)學(xué)生回憶化學(xué)學(xué)科學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)，必要時(shí)可以用氧化還原反應(yīng)的原理進(jìn)行類比，當(dāng)然兩者的本質(zhì)還是不同的。） 在正常狀態(tài)下，原子核外電子的數(shù)目，等于原子核內(nèi)質(zhì)子的數(shù)目，因此每個(gè)原子所帶的負(fù)電和正電都相等，每個(gè)原子都呈電中性，物體對(duì)外界不顯示電性。換句話說(shuō)，在一切不帶電的中性物體中，總有等量的正、負(fù)電荷同時(shí)存在。 不同物質(zhì)束縛核外電子的能力隨物質(zhì)的不同而有強(qiáng)弱。如果一個(gè)物體，由于外來(lái)原因，失去若干電子，則它所帶的正電荷多于所帶的負(fù)電荷，于是，它們帶正電；反之，另一個(gè)物體，由于外來(lái)原因從外界獲得了若干個(gè)電子，則它所帶的負(fù)電荷多于正電荷，于是，它們就帶上了負(fù)電。摩擦就是引起電荷轉(zhuǎn)移的外來(lái)原因，摩擦使兩種物體充分接觸，從而有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移。 得到電子的物體帶負(fù)電；失去電子的物體帶正電。摩擦起電的過(guò)程是電荷轉(zhuǎn)移的過(guò)程。 以下是一個(gè)常見物質(zhì)的靜電序列表：玻璃、尼龍、羊毛、絲綢、棉花、紙張、硬橡膠、晴綸、聚乙烯……序列中兩種物質(zhì)摩擦?xí)r，排在前面的物質(zhì)帶正電，后面的物質(zhì)帶負(fù)電。這樣序列說(shuō)明這些材料束縛核外電子的能力有何不同？ （3）電荷量和元電荷 我們利用電荷量反映帶電體帶電的多少。 物體所帶電荷的多少叫做電荷量，單位庫(kù)倫，簡(jiǎn)稱庫(kù)。 設(shè)問(wèn)5：物體所帶的電荷量是不是任意的？ 就這個(gè)問(wèn)題科學(xué)家進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，發(fā)現(xiàn)一般物體所帶的電荷量不是任意的，而是某個(gè)最小電荷量e的整數(shù)倍——元電荷。這個(gè)最小電荷量，就是電子和質(zhì)子所帶電荷量的絕對(duì)值。e=1.610 - 19 C 最早由美國(guó)物理學(xué)家密立根Robert Andrews Millikan用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定（獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）。這個(gè)工作從1907年開始,直到1913年才最后完成。 1964年蓋爾-曼提出一些基本粒子是由夸克和反夸克組成，預(yù)計(jì)夸克和反夸克的電荷量為 e，e，但是這一假說(shuō)迄今未得到證實(shí)。 演示實(shí)驗(yàn)：凡德格拉夫起電機(jī)——電發(fā)實(shí)驗(yàn)。 發(fā)動(dòng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的各種靜電現(xiàn)象。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，可以將本設(shè)計(jì)推向一個(gè)高潮。 （4）靜電的產(chǎn)生和測(cè)量 有哪些設(shè)備可以使物體帶電？ 結(jié)合實(shí)物介紹：手搖感應(yīng)起電機(jī)，超高壓電源和范德格拉夫起電機(jī)。 怎樣可以知道出物體帶電了？ 使用驗(yàn)電器或帶電體能吸引輕小物體。 教師請(qǐng)學(xué)生代表上講臺(tái)演示。 絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒靠近泡沫塑料小球，小球被吸引。 玻璃棒接觸驗(yàn)電器小球，金屬箔張開。 使驗(yàn)電器復(fù)原。 工業(yè)上利用電荷量表和靜電電壓來(lái)測(cè)量帶電體所帶電荷的正、負(fù)電性和電荷量多少。 3、 簡(jiǎn)單應(yīng)用 自制驗(yàn)電器的小實(shí)驗(yàn)作為本設(shè)計(jì)的作業(yè)，學(xué)以致用。