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1、第一章静电场第1课时电荷及其守恒定律 高效课堂情景创设演示:摩擦过的物体具有吸引轻小物体的性质,这种现象叫摩擦起电,这样物体就带了电。演示:用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥,而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引,人们没有发现对上述两种电荷都排斥或都吸引的电荷,所以自然界存在两种电荷。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。正电荷和负电荷:把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷,用正数表示。把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷,用负数表示。电荷及其相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。用学生已有知识引入新课,让学生不觉得陌生,同时容易进入学习状态
2、。互动探究(见学生用书课堂本第1页)1. 电荷(1) 原子的核式结构:原子核(质子和中子)和核外电子。(2) 摩擦起电的原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同。实质:电子的转移。结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。(3) 对感应起电现象的分析问题1:如图所示,把带正电荷的物体C移近导体A、B,金属箔有什么变化?再将物体C移开,使它远离导体A、B,金属箔又有什么变化?答案金属箔由闭合变为张开,表明导体A、B两端都带了电;再将物体C移开,金属箔又由张开变为闭合,表明导体A、B又恢复到原来的电中性状态。问题2:怎样证实自己的推测是否正确呢?先把A、B分开,然后移去C,金属箔是否会发生变化?
3、再让A和B接触,又会看到什么现象?答案先把A、B分开,然后移去C,A、B两端的金属箔仍然张开,但张角变小了。再让A、B接触,可以看到A、B两端的金属箔都闭合了。这既不是接触起电,也不是摩擦起电,表明带电体对导体内部的电荷分布带来了影响,让学生猜想可能的图景是什么样的。点评因为C棒的正电荷吸引金属导体中的自由电子,在A端有多余电子积累而带负电,B端因失去电子带正电,A、B分离时A带负电,B带正电,并且A、B两导体所带等量异号电荷。移去C棒后,积累在A端和B端的电荷会在两部分导体中重新分布,原来积累在A、B两端的电荷有一部分会分散掉,所以金属箔张角会变小。再让A、B接触,由于它们电荷等量异号,所以
4、电荷中和,金属箔闭合。从微观结构本质研究物体带电的原因,使学生对导电的机制有清楚的认识。(4) 静电感应:把电荷移近不带电的异体,可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电,叫做感应起电。2. 电荷守恒定律内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。问题1:电中性物体中有无电荷存在?答案电中性物体中是有电荷存在的,只是正、负电荷的代数和为零。问题2:所谓“电荷的中和”是不是正、负电荷一起消失?答案电荷的中和是指电荷的种类和数量达到等量、异号,这时正、负电荷的代数和为零。问题3:对于“电荷的总量保持不变
5、”中的“电荷的总量”你是怎样理解的?答案电荷的总量是指电荷的代数和,电荷的总量保持不变。另一种表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变。通过理解三个问题,让学生体会电荷守恒定律的第二种表述。【例题1】如图所示,A为带正电的小球,B为原来不带电的导体。把B放在A附近,A、B之间存在吸引还是排斥?答案导体B中的一部分自由电子受A的正电荷吸引会积聚在B的左端,右端会因失去电子而带正电。A对B左端的吸引力大于对右端的排斥力,A、B之间产生吸引力。3. 元电荷电荷的多少叫做电荷量。符号:Q或q。单位:库仑,符号:C。元电荷:最小的电荷量,用e表示。注意:所有带电体的电荷量或者等于e,
6、或者等于e的整数倍。就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。电荷量e的值:e=1.6010-19 C。比荷:电子的电荷量e和电子的质量me的比值,即eme=1.761011 C/kg。对于元电荷的概念,最重要的是把握电荷量子化的思想,这是学生第一次接触到量子化,为以后的学习打下伏笔。可以通过类比让学生体会什么是量子化。【例题2】下列关于电荷量的说法中,错误的是()A. 物体所带的电荷量可以为任意实数B. 物体所带的电荷量只能是某些值C. 物体带正电荷1.610-9 C,这是因为失去了1.01010个电子D. 物体带电荷量的最小值是1.610-19 C解析任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍,
7、不能是任意的数值,故A错误,B正确;又因为一个电子所带的电荷量是1.610-19C,所以C、D正确。答案A【例题3】A、B、C三个塑料小球,A和B、B和C、C和A之间都是互相吸引的,如果A带正电,则()A. B、C 球都带负电B. B球带负电,C球带正电C. B、C球中必有一个带负电,另一个不带电D. B、C 球都不带电解析同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,带电小球能够吸引不带电的轻小物体。因为A带正电,所以B带负电时,C不带电;B不带电时,C带负电。答案C本课小结(见学生用书课堂本第2页)1. 本节课重点学习电荷的种类及带电的两种方式:摩擦起电和感应起电。不管是哪种起电的方式,电荷都没有发
8、生创生,只是电荷从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分。2. 元电荷是最基本的带电荷量,任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍。第2课时库 仑 定 律 高效课堂情景创设1. 学生自主实验:把塑料笔在头发中摩擦一小段时间再吸引桌面上的碎纸屑发现什么问题?答案摩擦过的塑料笔头能吸引纸屑;摩擦的时间越长吸引的纸屑越多;靠的越近吸引的纸屑也越多。2. 猜一猜:电荷之间的作用力可能与哪些因素有关?可能是什么关系?答案电荷之间的作用力的大小可能与电荷量Q,两电荷间的距离r,带电体形状、大小,环境,质量等因素有关。互动探究(见学生用书课堂本第3页)1. 研究物理问题的思想方法是往往先
9、简单再复杂,电荷之间的相互作用力的大小可能与很多因素有关,我们该如何简单研究呢?答案环境设定为真空,带电体的形状、大小尽可能的小。2. 带电体的形状、大小可以忽略不计时,此时的带电体给它什么名称?答案点电荷。这是一个理想化的模型,能被看做点电荷的条件是:在研究带电体间的相互作用时,如果带电体自身的大小远小于它们之间的距离,以至带电体自身的大小、形状及电荷分布状况对我们所讨论的问题影响甚小,相对来说可把带电体看做一带电的点,叫做点电荷。类似于力学中质点的概念。3. 用什么方法研究电荷间相互作用力的大小与距离、电荷量等的关系?答案控制变量法,如图所示,保持距离不变,研究作用力的大小与电荷量的关系;
10、保持电荷量不变,研究作用力的大小与距离的关系。需要向学生说明,演示实验只能定性地研究影响电荷之间相互作用力的因素。可以把库仑定律建立的历史背景向同学们加以介绍。4. 库仑定律的内容表达了哪两个方面的意思?答案两个电荷之间的作用力的大小与哪些因素有关,同时也指出了作用力的方向在两者的连线上。5. 库仑做实验时是通过什么方法改变物体所带的电荷量?答案把一个带电的金属球与另一个与它完全相同的不带电的金属小球相接触,这样前者的带电荷量就有一半分给了后者。6. 库仑定律与万有引力定律的比较。答案定律公式公式适用范围共同点不同点影响大小的因素库仑定律F=kQ1Q2r2点电荷都与距离的平方成反比。都有一个常
11、数。既有引力也有斥力Q1、Q2、r万有引力定律F=GMmr2质点只有引力M、m、r【例题1】真空中两个相同的带等量异种电荷的小球A和B(都可以看做质点),分别固定在两处,两球间静电力为F,用一个不带电的同样小球C先后与A接触,再与B接触,然后移去C,则A、B球间的静电力应该为F。若再使A、B两球距离增大一倍,则它们的静电力为F。解析设A、B两球带电荷量分别为q、-q,相距为r,那么它们之间的库仑力F=kq2r2,且为引力。用球C接触球A,A、C两球带电荷量均为q2(平均分配),再用球C接触球B时,B、C两球带电荷量均为-q4(先中和后平均分配)。移去球C时,A、B球间的库仑力F=kq2q4r2
12、=F8,为引力。当A、B球间距离变为2r时的库仑力F=kq2q4(2r)2=F32,为引力。答案18132点评可见,F与r及q1、q2的关系是:F与r的平方成反比,而不是与r成反比;F正比于q1、q2的乘积(与万有引力定律的表达式相似,因此,我们在学习时应把以前掌握的万有引力定律的规律应用到这里来)。【例题2】已知氢核(质子)质量是1.6710-27 kg,电子的质量是9.110-31 kg,在氢原子内它们之间的最短距离为5.310-11 m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。(电子带电荷量是-1.610-19 C)答案详细解答见课本第7页。点评可见,微观粒子间的万有引力远小于库仑力
13、,因此在研究微观粒子的相互作用时,可以把万有引力忽略。另外,二者的性质也不同。【例题3】真空中有三个点电荷,它们固定在边长60 cm的等边三角形的三个顶点上,每个点电荷都是+3.210-6 C,求q3受的库仑力?答案如图所示,q3受到q1和q2对它的作用力,故q3受到的库仑力是这两个力的合力,所以F1=F2=kq1q3r2=9.0109(3.210-6)2(0.6)2N=0.256 N。根据平行四边形定则,合力是F=2F1cos300.44 N。合力的方向沿q1与q2连线的垂直平分线上。点评两带电体之间的库仑力是一对大小相等、方向相反、在同一条直线上,分别作用于两个带电体间的作用力和反作用力。
14、本课小结(见学生用书课堂本第4页)1. 本节课通过控制变量法初步探究库仑力与距离、电荷量之间的关系。2. 掌握库仑定律的内容、表达式并能计算电荷之间的相互作用力。利用公式计算库仑力时电荷的正负不要带入计算,只要在最后说明力的方向即可。第3课时电 场 强 度 高效课堂情景创设课前2分钟请同学们欣赏花开紫金视频。欣赏完之后谈自己的感受:“看完这段视频,似乎我没有看到花的存在,而只沉浸在这样的感受里:多美的地方啊,多美的场所,那个场(有意舍去一个字)一定很香吧!”我想同学们也是这个体会。今天我也给大家带来了一片芳香。打开一瓶芳香剂,在一片芳香中进入课堂。让同学们体会场的含义。开门见山引入话题:场,增
15、强学生的学习欲望。互动探究(见学生用书课堂本第5页)1. 电场问题1:电荷之间的相互作用是怎样发生的?答案法拉第观点:认为在电荷的周围存在着由它产生的电场,处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。问题2:电场有什么特性?最明显的特征是什么?答案看不见,摸不着,但确实是客观存在的,就像我们坐的椅子一样是客观存在的。电场最明显的特征是对放入其中的电荷有力的作用。2. 电场强度问题1:如何研究电场的强弱和方向?(1) 通过什么样的实验说明电场的强弱与位置有关?答案如图所示,悬挂起来的带电小球受到金属球O的静电力,带电小球离金属球越远处小球偏转的角度越小,说明该处的电场比较弱。(2) 电场的强弱能由置入该场的试探电荷所受电场力决定吗?答案不能,因为对于电荷量不同的试探电荷,即使在电场的同一点,
