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2019-2020年新課標魯科版3-1 選修三1.1《靜電現(xiàn)象及其微觀解釋》 WORD教案1 （1）掌握兩種電荷，了解摩擦起電和感應起電，定性了解自然界僅有的兩種電荷間的作用特點 （2）了解靜電現(xiàn)象及其在生產(chǎn)和生活中的運用 （3）了解電荷守恒規(guī)律。能用原子結(jié)構(gòu)和電荷守恒規(guī)律解釋靜電現(xiàn)象 【教學重點】 感應起電的方法和原理/電荷守恒定律 【教學難點】 感應起電的原理——運用電場有關知識，分析、推理出實驗現(xiàn)象的成因 【教學媒體】 1.實驗器材：有機玻璃棒、絲綢、碎紙片、毛皮、橡膠棒、驗電器、AB筒，摩擦起電機 2.課件：視頻——靜電使長發(fā)飄起來；文檔——人身靜電高達七八千伏【來源：《新民晚報》】 【教學安排】 【新課導入】 演示摩擦起電機的人造閃電（激發(fā)學生的興趣），讓學生分析原因。這是一種靜電現(xiàn)象，我們不少同學覺得電既神秘又危險，對電存在很多錯誤的認識，甚至覺得帶電就不能碰。其實不然，播放視頻——靜電使長發(fā)飄起來。反之在某節(jié)目中主持人說電流電死人大約要1A左右，其實只要幾個mA就能電死人了。所以作為現(xiàn)代生活在電器時代的我們更要好好學習電學。因為這不僅是常識，還是生存的能力。 人類從很早就認識了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象，例如我國在戰(zhàn)國末期就發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦有吸引鐵的現(xiàn)象。在東漢初年就有帶電的琥珀吸引輕小物體的文字記載，但是人類對電磁現(xiàn)象的系統(tǒng)研究卻是在歐洲文藝復興之后才逐漸開展起來的，到十九世紀才建立了完整的電磁理論。 電磁學及其應用對人類的影響十分巨大，在電磁學研究基礎上發(fā)展起來的電能生產(chǎn)和利用，是歷史上的一次技術(shù)革命，是人類改造世界能力的飛躍，打開了電氣化時代的大門。 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、通訊、國防、科學研究和日常生活都離不開電。在當前出現(xiàn)的新技術(shù)中，起帶頭作用的是在電磁學研究基礎上發(fā)展起來的微電子技術(shù)和電子計算機。它們被廣泛應用于各種新技術(shù)領域，給人們的生產(chǎn)和生活帶來了深刻的變化。為了正確地利用電，就必須懂得電的知識。在初中我們學過一些電的知識，現(xiàn)在再進一步較深入地學習。 【新課內(nèi)容】 (二)研究兩種電荷及摩擦起電的成因（主要是回顧初中的知識） 1.實驗一：用橡膠棒與毛皮摩擦后，放于碎紙片附近觀察橡膠棒吸引碎紙片情況。 提問一：為什么橡膠棒會吸引碎紙片？ 答：橡膠棒與絲綢摩擦后就帶電了，帶電物體會吸引輕小物體。 若將橡膠棒摩擦過的毛皮靠近碎紙片，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 答：毛皮帶上正電，也會吸引輕小物體。 教師用實驗驗證學生的判斷。 提問二：注意觀察帶電橡膠棒吸引碎紙片情況，會發(fā)現(xiàn)被橡膠棒吸起的紙片中，較大的紙片先落下來，這是為什么？ 答：帶電體在空氣中不斷放電，使它帶電量不斷減少，因而吸引輕小物體的力也相應減小，所以較大紙片先落下來。 師：在初中的學習中，我們已經(jīng)知道，自然界存在兩種電荷，叫做正電荷與負電荷。用毛皮摩擦橡膠棒，用絲綢摩擦有機玻璃棒后，橡膠棒帶負電，毛皮帶正電，有機玻璃棒帶正電，絲綢帶負電。物體帶電后，能吸引輕小物體，而且?guī)щ娫蕉啵驮酱?，這種摩擦起電是怎么形成的呢？ 答：物體是由帶正電的原子核和核外電子構(gòu)成的。摩擦使物體中的正負電荷分開。（不帶電物體，正負電荷等量）失去一些電子的物體帶正電。得到一些電子的物體帶負電。 師：對，我們可以看到這又是一個守恒的過程。即：電荷守恒：電荷不能創(chuàng)造，不能消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。反之，如果正電荷和負電荷相接觸呢？ 答：會中和。電量消失。 師：很好，中和就是等量異種電荷相互抵消的現(xiàn)象。 師：電子帶有最小的負電荷，質(zhì)子帶有最小的正電荷，它們電量的絕對值相等，一個電子電量 e=1.610－19C。任何帶電物體所帶電量要么等于電子（或質(zhì)子）電量，要么是它們的整數(shù)倍，因此，把1.610－19C稱為基元電荷。 板書： 一、電荷與電量 1、自然界只存在兩種電荷，叫做正電荷與負電荷。 2、電荷守恒：電荷不能創(chuàng)造，不能消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。 3、電荷的多少叫電量，電量的單位是庫侖。帶電體的電量q=Ne（N為整數(shù)）。e=1.610－19C稱為基元電荷。 (三)研究兩種電荷間的相互作用及接觸起電。 提問三：除了吸引輕小物體外，還可以用什么方法來檢驗物體是否帶電？ 答：用驗電器。將待檢驗物體接觸驗電器的金屬球，若驗電器的金屬箔片張開，就說明物體帶電。 師：為什么帶電物體會使下方的金屬箔片張開呢？ 答：兩箔片帶上了與接觸物體同種的電荷，電荷間作用的規(guī)律是同種電荷相斥，異種電荷相吸。因而兩箔片互相排斥。 師：兩箔片為什么會帶上與接觸物體同種的電荷？能解釋一下嗎？ 答：驗電器的金屬球與箔片都是金屬，金屬具有大量自由電子，帶負電的物體接觸金屬球時，多余的電子彼此排斥，跑到了離金屬球與箔片的表面上。而帶正電的物體缺少電子，箔片上的電子將過來補充，導致箔片上也缺電子而帶正電。 師：所以用接觸的辦法得到的是與原物體同種的電荷。大家也可以用這樣的方法來解釋中和的現(xiàn)象。如果兩個一模一樣的金屬物質(zhì)相接觸，它們的電荷就要平均分配到兩個物體上去，即 （式中q含正負號）。 例1：兩個完全一樣的絕緣金屬球，A帶電量Q，B帶電量-2Q，將AB相觸后分開，AB分別帶多少電量？（都是-Q/2） 例2：有三個完全一樣的絕緣金屬球，A帶電量Q，BC均不帶電，怎樣能使B帶上3Q/8的電量？（先AC碰，然后BC碰，再AB碰） 板書： 二、電荷的相互作用： 同種電荷相斥，異種電荷相吸。 三、起電方式：①摩擦起電 ②接觸起電 ③感應起電 (四)研究靜電感應現(xiàn)象和感應起電 提問：不用接觸，能否用一個帶電體A使另一個原本不帶電的物體B帶上電荷呢？ 實驗方法一：使A帶電，B、C端將出現(xiàn)感應電荷，把B、C分開，各自出現(xiàn)凈電荷，從而帶電。 操作：利用起電機使絕緣金屬球帶電，從而產(chǎn)生電場，把感應電機靠近A擺放，且接觸良好。 將不帶電驗電球A先與B接觸，再與驗電器金屬球D接觸，如此反復，可見D金屬箔張開。同樣，可讓A與C接觸，再與E接觸，反復幾次，可見E金屬箔也張開。 由此可知B、C兩端帶電。 此時，若將A上電荷放掉，讓A與C接觸后與D接觸，反復幾次，可見D金屬箔張角變小，可見B、C兩端電荷異號。 板書并解釋： 四、靜電感應 （1）什么叫靜電感應：將不帶電的導體靠近帶電體時，其自由電荷發(fā)生帶電體電荷的作用下，發(fā)生定向移動，從而重新分布，在其表面不同部分出現(xiàn)了正、負電荷的現(xiàn)象。 分析實驗：可根據(jù)同性相斥、異性相吸，指出本實驗中距A近端（B端）有與A異號的電荷，距A遠端（C端）電荷與A同號。播放課件——靜電感應現(xiàn)象的微觀解釋 實驗方法二：如圖所示，A帶正電，若感應電機C端接地，問B、C端各帶什么電荷？（B端帶負電荷，C端無凈電荷） 若此時斷開 C與地的連線，B、C端帶什么電荷？（B端負電荷，C端無電荷）整個導體凈余什么電荷？（負電荷） 若B端接地，整個導體凈余什么電荷？（負電荷） 教師實驗演示。（接地可用手接觸來代替） 歸納過程：①將不帶電導體B靠近帶電體A；②用手輕觸B（隨便哪一端）；③將手移開；④挪開A；⑤B上帶與A相反的電荷。 注意：操作順序不能反。關于手指觸碰哪一端的問題，可參考學習手冊P3/例 例：學習手冊P4/4：驗電器早已帶正電，現(xiàn)將一導體球移近驗電器的小球，但不接觸，在移動過程中箔片張角減小，則：（D）（可能帶負電，也可能不帶電） A球P一定帶正電 B 球P一定帶負電 C球P一定不帶電 D 球P可能不帶電 例：利用靜電感應的知識解釋帶電體為什么會吸引輕小物體？（提示：電荷作用力的大小還與遠近有關，越近作用力越大。） (五)靜電的防護與利用（自學為主，課上閱讀歸納） 1.利用 1)吸附功能；可用于除塵、噴涂等 2)殺菌功能：處理種子，處理水， 3)放電產(chǎn)生臭氧：強氧化劑，可殺菌 2.防止危害——放電導致火花，電擊等危害 預防方法——盡快導走靜電（利用金屬或潮濕的空氣導電） ——α射線照射，使空氣電離導電 【課后作業(yè)】