《兩種電荷》教案教學(xué)目標教學(xué)目標：認識摩擦起電現(xiàn)象，會運用摩擦起電的知識解釋一些簡單的相關(guān)現(xiàn)象。通過實驗探究探究兩種電荷及電荷間的相互作用規(guī)律，感受和領(lǐng)悟人們在認識“自然界中只有兩種電荷”的過程中所運用的推理方法。知道驗電器的構(gòu)造、作用及工作原理，知道電荷量及其單位。知道原子及其結(jié)構(gòu)、摩擦起電的原因。認識導(dǎo)體和絕緣體，了解電荷的定向移動和自由電子。教學(xué)重點：通過摩擦起電現(xiàn)象認識自然界存在兩種電荷，知道電荷間的相互作用規(guī)律。教學(xué)難點：對電荷的認識。通過實驗推理，得出“只有兩種電荷”的邏輯推理過程。教學(xué)過程時間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動摩擦起電請學(xué)生先看一段錄像。用人造纖維制作的衣服，其表面經(jīng)常會吸起一些輕小的物體，很難撣掉。這是為什么呢觀看小實驗：這是一根塑料棒，將它靠近一些碎紙屑，沒有明顯的現(xiàn)象發(fā)生；現(xiàn)在我們用一塊毛巾摩擦塑料棒，再將它靠近碎紙屑，碎紙屑被吸引了起來。實驗現(xiàn)象說明塑料棒經(jīng)過摩擦后發(fā)生了一些變化，發(fā)生了什么變化呢？我們說摩擦過的塑料棒帶了“電”，或者說帶了電荷；而帶電體能夠吸引輕小物體；我們身上穿的化纖衣物經(jīng)過摩擦后也帶上了電荷，容易吸附一些纖維、灰塵等輕小的物體。使物體帶電的方式有多種，用摩擦的方法使物體帶電，叫做摩擦起電。再來看幾個有趣的摩擦起電現(xiàn)象：紙巾摩擦過的氣球可以吸引易拉罐；氣球與頭發(fā)摩擦后可以吸在墻上；而讓它靠近水流時，水流被吸引；用塑料梳子梳頭，頭發(fā)會隨著梳子飄起來。兩種電荷和電荷間的相互作用帶電體能夠吸引輕小物體。那么帶電體之間有沒有相互作用呢？我們用下面的器材來進行探究，器材包括橡膠棒、毛皮、玻璃棒、絲綢和支架。實驗過程：用一塊絲綢摩擦兩根玻璃棒使其帶電，老師將其中一根放在支架上，手持另一根玻璃棒與之靠近，看到兩根玻璃棒互相排斥；再用毛皮摩擦兩根橡膠棒，讓它們相互靠近我們看到兩根橡膠棒也互相排斥；用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近絲綢摩擦過的玻璃棒，我們看到兩者互相吸引。通過剛才的實驗，我們首先能夠確認，電荷間有相互作用。在這個基礎(chǔ)上我們再來分析電荷間相互作用的特點。同一塊絲綢摩擦過的兩根玻璃棒所帶電荷的種類應(yīng)該是相同的，它們之間互相排斥；同一塊毛皮摩擦過的兩根橡膠棒所帶電荷的種類也應(yīng)該是相同的，它們之間也是互相排斥；而絲綢摩擦過的玻璃棒和毛皮摩擦過的橡膠棒互相吸引，這說明玻璃棒和橡膠棒所帶電荷的種類是不同的。其他帶電體的帶電種類又是怎樣的呢？我們該如何確定？我們可以像前面一樣通過電荷間的相互作用特點來判斷。下面，我們就通過實驗來進行分析一根帶電的塑料棒。我們看到，帶電的塑料棒，與橡膠棒互相排斥，與玻璃棒互相吸引。你能根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷這根塑料棒的帶電種類嗎?讓我們再回憶一下上一個實驗，橡膠棒與橡膠棒互相排斥，橡膠棒與玻璃棒互相吸引。通過兩個實驗的對比，我們有理由判斷，這根塑料棒應(yīng)該與毛皮摩擦過的橡膠棒所帶電荷種類相同。然后用氣球替換塑料棒，再做一次實驗。氣球與玻璃棒互相排斥，和橡膠棒互相吸引，用和前面相同的方法，我們可以判斷這個氣球與絲綢摩擦過的玻璃棒所帶電荷種類相同。讓我們來總結(jié)一下，毛皮摩擦過的橡膠棒和絲綢摩擦過的玻璃棒所帶電荷是兩種不同種類的電荷；我們分析了另外兩個帶電體，它們的電荷種類分別與橡膠棒或玻璃棒相同。其實，許多科學(xué)家做了大量的實驗研究，結(jié)果與咱們的發(fā)現(xiàn)一樣，無論用什么方法使物體帶電，物體所帶的電荷或者和絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷相同，或者和毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電荷相同，從沒有發(fā)現(xiàn)過第三種電荷。事實證明，自然界只有兩種電荷。人們把用絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷叫做正電荷；把用毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電荷叫做負電荷。大家注意這個句子中的定語，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷是正電荷，如果是其他材質(zhì)的物體與玻璃棒摩擦，玻璃棒帶的電荷就不一定是正電荷了；負電荷的定義也是如此，請大家注意。通過上面的實驗和推理過程，我們還可以知道電荷間的相互作用規(guī)律是“同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引”。其實，帶電體吸引輕小物體，從本質(zhì)上來講，也是電荷間的相互作用。電荷量物體所帶的電荷有多有少，電荷的多少叫做電荷量，也可簡稱電荷；電荷量的單位是庫侖，簡稱庫；單位庫侖用大些字母C來表示。實驗室中使用的玻璃棒或橡膠棒，經(jīng)摩擦后所帶的電荷量大約只有10-7C；驗電器通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道，要想判斷一個物體是否帶電，我們可以看看它是否吸引輕小物體，也可以通過觀察它和已知帶電體之間的相互作用來判斷。實驗室里有一種檢驗物體是否帶電的儀器，叫做驗電器。驗電器的主要由金屬球、金屬桿、金屬桿下面懸掛的兩片金屬箔、外殼以及絕緣墊等組成。我們來看一下它的使用方法。當被檢驗的物體接觸驗電器的金屬球時，若原本自然下垂的金屬箔張開了一定角度，就說明被檢驗的物體帶電。驗電器的工作原理是什么呢？當帶電體接觸驗電器的金屬球時，有一部分電荷通過金屬球、金屬桿，轉(zhuǎn)移到了兩片金屬箔上，這兩片金屬箔帶同種電荷，由于互相排斥而張開了?？梢姡炿娖鞯墓ぷ髟硎恰巴N電荷互相排斥”。原子及其結(jié)構(gòu)下面我們來解釋一下摩擦起電的原理。我們知道常見的物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的，分子也是由原子構(gòu)成的。那么原子還能不能再分呢？20世紀初科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，原子也有進一步的結(jié)構(gòu)，它的中心是帶正電的原子核，在原子核周圍，有一定數(shù)目的電子在核外運動。電子本身帶負電，所帶電荷量為1.6×10-19C。摩擦起電的解釋：在通常情況下，原子核所帶的正電荷與核外所有電子所帶的負電荷在數(shù)量上相等，例如，氫原子核帶一個單位正電荷，核外有一個電子；氦原子核帶兩個單位正電，核外有兩個電子。此時原子整體不顯電性，物體對外也不顯示帶電。原子核與核外電子之間互相吸引，電子在原子核的束縛下繞核運動。但是不同物質(zhì)的原子核束縛核外電子的能力不同。例如，絲綢和玻璃，相比之下，玻璃的原子核對電子的束縛能力較弱，當玻璃棒與絲綢摩擦?xí)r，就會有一部分電子從玻璃棒轉(zhuǎn)移到絲綢上，這樣玻璃棒由于缺少電子而帶上了正電；同時絲綢由于得到了多余的電子而帶上了負電?？梢娔Σ疗痣姴]有創(chuàng)造電荷，只是電子在不同物體間發(fā)生了轉(zhuǎn)移，使正、負電荷分開了。當然，原子核對核外電子的束縛能力強弱是相對的，大家看表中所列舉的這些物質(zhì)，從左向右，原子核對核外電子的束縛能力越來越強，所以表中兩種物質(zhì)互相摩擦?xí)r，左側(cè)的物質(zhì)將失去電子而帶正電，而右側(cè)的物質(zhì)將得到電子而帶負電。我們看到絲綢和玻璃棒、毛皮和橡膠棒的帶電情況就是這樣的。我們也可以推知，若金屬和毛皮摩擦，金屬將帶負電，而毛皮將帶正電。導(dǎo)體和絕緣體讓我們一起來觀察一下金屬的摩擦起電現(xiàn)象。手持金屬棒與毛皮摩擦，我們沒有觀察到金屬棒吸引輕小物體的現(xiàn)象；帶上橡膠手套后再握住金屬棒做實驗，我們觀察到金屬棒真的能吸引輕小物體了。為什么會有這樣的區(qū)別？金屬棒、手和橡膠手套有什么不同的電學(xué)性質(zhì)嗎？利用兩個驗電器進行進一步研究:讓左側(cè)的驗電器帶電，右側(cè)驗電器不帶電。接下來，老師將分別用塑料棒和金屬棒連接兩個驗電器，請同學(xué)們注意觀察兩對金屬箔的張角變化。用塑料棒連接兩個驗電器的金屬球時，兩驗電器的金屬箔無動作；用金屬棒連接兩個驗電器金屬球時，右側(cè)驗電器的金屬箔張開了，同時，左側(cè)驗電器的金屬箔張角變小了，這說明此時有一部分電荷通過金屬棒從左側(cè)轉(zhuǎn)移到了右側(cè)，金屬棒允許電荷通過，物理中稱金屬棒可以導(dǎo)電。容易導(dǎo)電的物體叫做導(dǎo)體。常見的導(dǎo)體有金屬、人體、大地、石墨、食鹽水溶液等。導(dǎo)體之所以導(dǎo)電，是因為導(dǎo)體中含有大量的自由電荷。例如在金屬中大部分電子被原子核束縛在原子范圍內(nèi)，但也有一部分電子能夠脫離原子核的束縛，在整塊金屬中自由移動，這種電子就叫做自由電子。自由電子是自由電荷的一種。模擬導(dǎo)體導(dǎo)電的微觀過程:左側(cè)驗電器A與毛皮摩擦過的橡膠棒接觸后，帶上了負電，也就是說驗電器A中有一些多余的電子；而金屬棒中含有大量的自由電子；金屬棒中的自由電子平時在金屬中做無規(guī)則的熱運動，當金屬棒接觸A時，這些自由電子在A的斥力作用下沿棒向右定向移動，有一部分轉(zhuǎn)移到了右側(cè)的驗電器B上，使B也帶上了負電。這就是金屬棒導(dǎo)電的過程。剛才的實驗中我們看到塑料棒連接兩個驗電器時，驗電器張角不變，說明塑料棒不能導(dǎo)電。我們把不容易導(dǎo)電的物體稱為絕緣體，常見的絕緣體有橡膠、玻璃、塑料、空氣、油等。絕緣體不容易導(dǎo)電是因為絕緣體中幾乎沒有自由電荷。分析前面金屬的摩擦起電現(xiàn)象:金屬和人體都是導(dǎo)體，金屬棒和毛皮摩擦產(chǎn)生的電荷很快經(jīng)過人體導(dǎo)入大地，電荷無法在金屬棒上留存；橡膠手套是絕緣體，電荷不能通過，金屬棒上的電荷就留存了下來。導(dǎo)體和絕緣體在生產(chǎn)、生活中各有所用。例如家中的開關(guān)和用電器的外殼多數(shù)是用塑料制成的，極大程度上避免了觸電事故的發(fā)生；輸送電能的輸電線是用銅這種導(dǎo)體制成的；油罐車的后面拖著一條與地面接觸的靜電帶，靜電帶里含有銅絲這種導(dǎo)體，能將油罐車上產(chǎn)生的靜電及時導(dǎo)入大地，避免因為火花放電帶來事故。小結(jié)及布置作業(yè)本節(jié)課分為三部分，在第一部分，我們了解了自然界中只有兩種電荷，以及電荷間的相互作用規(guī)律。在第二部分，我們在原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上了解了摩擦起電的原因；最后我們認識了導(dǎo)體和絕緣體。本節(jié)課的作業(yè)如下，基礎(chǔ)性作業(yè)是完成“學(xué)生資源”中的課后練習(xí)；拓展性作業(yè)是觀察生活、生產(chǎn)中，哪些地方用到了絕緣體、哪些地方用到了導(dǎo)體。知能演練提升能力提升1.小球在帶正電的物體附近被排斥,則小球()A.一定帶正電 B.一定帶負電C.可能帶負電 D.一定不帶電2.如圖所示,用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸驗電器的金屬球,驗電器的金屬箔張開,以下說法正確的是()A.摩擦過程中創(chuàng)造了電荷B.摩擦過的橡膠棒帶正電荷C.經(jīng)橡膠棒接觸后的驗電器帶正電荷D.金屬箔張開是由于同種電荷相排斥3.三個輕質(zhì)泡沫小球甲、乙、丙之間相互作用時的情景如圖所示,已知甲球帶正電,下列判斷正確的是()A.乙、丙兩球一定帶同種電荷B.乙、丙兩球一定帶異種電荷C.丙球可能帶負電D.丙球可能帶正電4.運送燃油的油罐車的尾部有一根鐵鏈一直拖到地上,這是為了()A.使車輛更加美觀B.增大車受到的摩擦力C.用于固定油箱D.將摩擦產(chǎn)生的電荷導(dǎo)走,避免燃油起火5.下列有關(guān)電的知識判斷錯誤的是()A.自然界只有兩種電荷,正電荷和負電荷B.電子帶負電,所帶電荷量為1.6×10-19CC.能導(dǎo)電的物體叫作導(dǎo)體,不能導(dǎo)電的物體叫作絕緣體D.一個氦原子,其核中有2個正電荷,其核外有2個電子6.以下幾組材料都是絕緣體的是()A.橡膠、玻璃、塑料B.玻璃、大地、塑料C.人體、空氣、石墨D.食鹽水溶液、金屬、水7.部分不同物質(zhì)的原子核對電子束縛能力強弱的排序如圖所示,毛皮與圖中的摩擦最容易起電,且它們摩擦后毛皮帶(選填“正”或“負”)電。

8.氧的原子核有8個正電荷,它的原子核外有個電子,這些電子總共帶有庫侖的電荷。

9.電視機的熒光屏上經(jīng)常粘有灰塵,這是因為電視機工作時,屏幕上有,而具有的性質(zhì)。

探究創(chuàng)新★10.小明對“自然界中只有兩種電荷”感到懷疑,請你幫他進行推測和實驗,并總結(jié)出結(jié)論。(1)推測:_________________________________________________________________。

(2)實驗一:用絲綢摩擦過的兩根玻璃棒A1、A2靠近相互排斥,用毛皮摩擦過的兩根橡膠棒B1、B2靠近相互排斥,但A1、B1或A2、B2靠近卻相互吸引。推理1:這個現(xiàn)象說明A1和A2、B1和B2分別帶的是電荷,而A1和B1、A2和B2分別帶的是電荷,因此自然界至少有電荷。

(3)實驗二:用摩擦的方法使其他物體帶電,實驗發(fā)現(xiàn)帶電后的物體凡是與A1、A2相互吸引的必定跟B1、B2相互排斥,凡是與B1、B2相互吸引的必定與A1、A2相互排斥。推理2:任何一個帶電體所帶電荷,要么與A1、A2是同種電荷,要么與B1、B2是同種電荷,不存在電荷。

(4)結(jié)論:________________________________________________________________。

知能演練·提升1.A小球被排斥,根據(jù)同種電荷互相排斥的規(guī)律可知,小球一定帶正電。2.D摩擦起電現(xiàn)象是通過摩擦的方式使電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移,而不是創(chuàng)造了電荷,故A錯誤;用毛皮摩擦過的橡膠棒得到電子帶負電,故B錯誤;帶負電的橡膠棒接觸驗電器后驗電器帶負電,故C錯誤;接觸后驗電器的金屬球和兩個金屬箔片上都帶上了負電,由于同種電荷相互排斥,其兩個金屬箔片會張開,故D正確。3.C由題圖知,甲球與乙球靠近時相互排斥,已知甲球帶正電,根據(jù)同種電荷相互排斥可知,乙球一定帶正電;甲球與丙球靠近時相互吸引,根據(jù)異種電荷相互吸引可知,丙球可能帶負電,但帶電體能夠吸引不帶電的輕小物體,所以丙球也可能不帶電。綜合分析可知,乙球帶正電,丙球可能帶負電,也可能不帶電,只有C說法正確。4.D油罐車的尾部拖有一根鐵鏈,主要是為了將運送燃油過程中因摩擦而產(chǎn)生的電荷導(dǎo)入大地,從而避免燃油起火。5.C自然界中只有正、負兩種電荷,故選項A正確,不符合題意;電子帶負電,一個電子所帶的電荷量是1.6×10-19C,故