《電荷及其守恒定律》教案(新人教選修3-1)

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1、 江蘇省泗陽(yáng)中學(xué)高一物理組教案 課題 電荷及其守恒定律 1 ．知道兩種電荷及其相互作用．知道電量的概念． 知識(shí) 2 ．知道摩擦起電，知道摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負(fù)電荷分開(kāi)． 3 ．知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象，知道靜電感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷分 與 開(kāi)． 技能 教 4 ．知道電荷守恒定律． 學(xué) 5 ．知道什么是元電荷． 1 過(guò)程 、通過(guò)對(duì)初中知識(shí)的復(fù)習(xí)使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自然界中的兩種電荷 2 、通過(guò)對(duì)原子核式

2、結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)使學(xué)生明確摩擦起電和感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷， 目 與 而是使物體中的電荷分開(kāi)．但對(duì)一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和 方法 不變。 標(biāo) 情感 態(tài)度 通過(guò)對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生從微觀的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì) 及 價(jià)值觀 教學(xué) 重點(diǎn) 難點(diǎn) 環(huán)節(jié) 新課 引入 新課 講解  重點(diǎn) 電荷守恒定律 利用電荷守恒定律分析解決相關(guān)問(wèn)題摩擦起電和感應(yīng)起電的相關(guān)問(wèn)題。 難點(diǎn) 集體備課

3、過(guò)程 個(gè)人備課 探究１如果天氣干燥， 晚上脫毛衣時(shí)會(huì)聽(tīng)到 “噼啪” 聲，有時(shí)候還能看到電火花，你能解釋這個(gè)奇怪的現(xiàn)象么？ 探究２觀察公路上行使的油罐車， 都會(huì)拖著一條鐵鏈， 探究分析這條鐵鏈的作用。 １．電荷（ electric charge） （ 1）摩擦起電：兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，電子往往從一個(gè)物體 轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，得到電子的物體帶 負(fù)電，失去電子的物體帶 正電 （ 2）感應(yīng)起電：當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體中的自由電荷發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)體 靠近帶電體一端帶 異號(hào)電荷 ，遠(yuǎn)離的一端帶 同號(hào)電荷 ，這種現(xiàn)象叫 靜電感應(yīng) ，利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過(guò)程叫感應(yīng)起

4、電。 2．電荷守恒定律 內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)造，也不能笑梅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體， 或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷的 總量保持不 變，這個(gè)結(jié)論叫做電荷守恒定律。 另一種表述：電荷守恒定律也常表述為：一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷 的代數(shù)和總是保持不變的。 3．元電荷電：科學(xué)發(fā)現(xiàn)最小的電荷量就是電子所帶的電荷量 比荷：電子的電量 e 與電子的質(zhì)量 me 之比 環(huán)節(jié) 集體備課過(guò)程 個(gè)人備課 基本 一、三種起電方式分析 概念 １、摩擦起電 原理 不同的物質(zhì)對(duì)電子的束縛、吸引能力不同

5、。兩種不同的物質(zhì)組成的物體相互摩擦 的 時(shí)，由于摩擦力做功，使得束縛能力弱的物體失去電子，從而帶正電，吸引能力理解 強(qiáng)的物體得到電子，從而帶負(fù)電，例如，用毛皮摩擦橡膠棒時(shí)，毛皮對(duì)電子的束縛能力差，失去電子帶正電，電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上，使的橡膠棒帶負(fù)電，用絲綢摩擦玻璃棒時(shí)，玻璃棒對(duì)電子的束縛能力差，失去電子帶正電，電子轉(zhuǎn)移到絲綢 上，使的絲綢帶負(fù)電。 ２、感應(yīng)起電 （１）當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，既發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象的條 件是帶電體靠近導(dǎo)體。 （２）感應(yīng)起電采用以下步驟，如圖所示 C A

6、 B ①將枕形導(dǎo)體 A 和 B 彼此接觸。 ②將帶電體 C 移近導(dǎo)體 A ③先把 A 和 B 分開(kāi)，然后移去 C，則 A 帶上和 C 異號(hào)的電荷， B 帶上和 C 同號(hào)的電荷。 （３）感應(yīng)起電實(shí)質(zhì)上是在導(dǎo)體 C 上的電荷的作用下，導(dǎo)體 A 和 B 上的正負(fù)電 荷發(fā)生了分離，使電荷從導(dǎo)體的一部分轉(zhuǎn)移到了另一部分。 （４）感應(yīng)起電也可以按照下面的步驟進(jìn)行 ①將一個(gè)帶電體 A 靠近導(dǎo)體球 B ②用手接觸一下導(dǎo)體球 B （相當(dāng)于把導(dǎo)體球 B 接

7、 地一下）在將手拿開(kāi) A Ｂ ③移去帶電體 A, 則這時(shí) B 上帶上了和帶電體 A 異 號(hào)的電荷 特別提醒 靜電感應(yīng)成功的關(guān)鍵 （１）保持良好的絕緣性，在干燥的環(huán)境中進(jìn)行 （２）必須按照正確的步驟進(jìn)行 ３．接觸帶電 使物體帶電的三種方式： （１）摩擦起電，實(shí)質(zhì)上是電子的得失 （２）感應(yīng)起電，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中自由電荷轉(zhuǎn)移 （３）接觸起電，形狀、大小都相同的導(dǎo)體接觸會(huì)將電荷量平分 用帶電體與不帶電的物體接觸或者兩個(gè)帶相反電荷當(dāng)所帶電荷量不同的物體相接觸，都可以使物體帶

8、電，前一種情況是兩個(gè)物體帶同種性質(zhì)的電荷，如果兩個(gè)果體相同，則平分電荷量，后一種情況是兩個(gè)物體先中和相同量的異號(hào)電荷，然后平分剩余電荷。 二、電荷守恒定律 １、電荷守恒定律和能量守恒定律一樣，也是自然界中最基本的守恒定律。 ２、兩種比較典型的摩擦起電現(xiàn)象 一是絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶正電；二是毛皮摩擦橡膠棒，橡膠棒帶負(fù)電。玻 璃棒和橡膠棒上帶的電荷都不是憑空產(chǎn)生的， 二是通過(guò)摩擦使物體之間發(fā)生了電子得失的現(xiàn)象，符合電荷守恒定律，可以推斷和玻璃棒摩擦的絲綢帶負(fù)電，和橡 膠棒摩擦的毛皮帶正電。 ３、兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體球，一個(gè)帶電，一個(gè)不帶電，將兩球接觸

9、，原來(lái)不帶電的導(dǎo)體球也帶上了電，即兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體球接觸后要平分電量，平分過(guò)程電荷也是守恒的。 ４、近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由一個(gè)高能光子，可以產(chǎn)生一個(gè)正電子和一俄國(guó)負(fù)電子，一對(duì)正負(fù)電子可同時(shí)湮滅，轉(zhuǎn)化為光子，在這種情況下，帶電粒子總是成對(duì)產(chǎn)生或者湮滅，電荷的代數(shù)和自然不變，即正負(fù)電子的產(chǎn)生和湮滅與電荷守恒定律并不矛盾。這時(shí)電荷守恒定律表述為：一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的。 環(huán)節(jié) 集體備課過(guò)程 典型 類型一 感應(yīng)起電問(wèn)題 例題 1．如圖所示， A 、B 為兩個(gè)相互接觸的用絕緣支 柱支持的金屬導(dǎo)體， 起初它們不帶電， 在它們

10、的下 部貼有金屬箔片， C 是帶正電的小球， 下列說(shuō)法正 確的是：  ＋ — A B ＋ C （A 、B） A ．把 C 移近導(dǎo)體 A 時(shí)， A、 B 上的金箔都張開(kāi) B ．把 C 移近導(dǎo)體 A ，先把 A 、 B 分開(kāi)，然后移去 C，A 、 B 上的金箔仍然張開(kāi) C．先把 C 移走，再把、 B 分開(kāi)， A 、 B 上的金箔仍然張開(kāi) D．先把 A、 B 分開(kāi)，再把 C 移去，然后重新讓 A 、B 接觸， A 上的金箔張開(kāi)，而 B 上的金箔閉合。 探究 如果 A、B 是兩個(gè)完全相同的帶有絕緣支柱的導(dǎo)

11、體球， 那么怎么樣才能使 A 、 B 帶上等量的同號(hào)電荷，或者異號(hào)電荷？ 2．如圖所示將帶電棒移近兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體球，兩個(gè)導(dǎo)體球開(kāi)始相互接觸且對(duì) 地絕緣，下列哪些方法能使兩球都帶電（ A、 C、D ） A ．先把兩個(gè)球分開(kāi)，再移走棒 B ．先移走棒，再把兩個(gè)球分開(kāi) C．先使甲球瞬時(shí)接觸地，再移走棒 D．使棒與甲球瞬時(shí)接觸，再移走棒 3．半徑相同的兩個(gè)金屬小球 A、 B 帶有相等的電荷量，相隔一定的距離，現(xiàn)讓 第三個(gè)半徑相同的不帶電的金屬小球先后與 A、 B 接觸后移開(kāi)。 （１）若 A 、B 帶同種電荷，接觸后 A、 B 兩球的電荷量

12、之比為： __2 ：3___ （２）若 A 、B 帶異種電荷，接觸后 A、 B 兩球的電荷量之比為： __2 ：1___ 4．如圖所示， A 、B 為兩個(gè)相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起初它們不 帶電，在它們的下部貼有金屬箔片， C 是帶正電的小球，下列說(shuō)法正確的是： （ A 、B） A ．把 C 移近導(dǎo)體 A 時(shí)， A、 B 上的金箔都張開(kāi) B ．把 C 移近導(dǎo)體 A ，先把 A、B 分開(kāi)，然后移去 — ＋ ＋ C，A 、B 上的金箔仍然張開(kāi) C．先把 C 移走，

13、再把 A 、 B 分開(kāi)， A 、 B 上的金 箔仍然張開(kāi) D．先把 A 、B 分開(kāi)，再把 C 移去，然后重新讓 A 、 B 接觸， A 上的金箔張開(kāi)，而 B 上的金箔閉合。 類型二 驗(yàn)電器的使用 如圖所示，有一帶正電的驗(yàn)電器，當(dāng)一金屬球 A 靠近驗(yàn)電器 B＋ Ａ 的小球 B 時(shí)（不接觸），驗(yàn)電器的金箔張角變小，則 （A 、B） A ．金屬球可能不帶電 ＋ ＋ B ．金屬球可能帶負(fù)電

14、 C．金屬球可能帶正電 D．金屬球一定帶負(fù)電 如圖所示，用起電機(jī)使金屬球 A 上帶上正電，靠近驗(yàn)電 器 B，則（ D） B ＋ ＋ Ａ＋ ＋ A．驗(yàn)電器金箔不張開(kāi)，因?yàn)榍? A 沒(méi)有和 B 接觸 ＋ ＋ B．驗(yàn)電器金箔張開(kāi)，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都帶上了正電 C．驗(yàn)電器金箔張開(kāi)，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都帶上了負(fù)電 D．驗(yàn)電器金箔張開(kāi)，因?yàn)轵?yàn)電器下部箔片都帶上了正電 類型三 電荷守恒定律的

15、應(yīng)用 例三 目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱為 u 夸克和 d 夸克的兩類夸克組成。 u 夸克帶電量為 2 e，d 夸克帶電量為 1 e ，e 為元電荷．下列判斷正確的是（ B） 3 3 A．質(zhì)子是由一個(gè) B．質(zhì)子是由兩個(gè) C．質(zhì)子是由一個(gè) D．質(zhì)子是由兩個(gè)  u 夸克和一個(gè) u 夸克和一個(gè) u 夸克和一個(gè) u 夸克和一個(gè)  d 夸克組成，中子是由一個(gè) d 夸克組成，中子是由一個(gè) d 夸克組成，中子是由兩個(gè) d 夸克組成，中子是由兩個(gè)  u 夸克和兩個(gè) d 夸克組成 u 夸克和兩個(gè) d 夸克組成 u 夸克和兩個(gè) d 夸克組成 u 夸克和兩個(gè) d 夸克組成 歸納 和 總結(jié) 1．復(fù)習(xí)本節(jié)課文． 作業(yè) 2．思考與討論：引導(dǎo)學(xué)生完成課本 P5 問(wèn)題與練習(xí) 1-4 心得 體會(huì)