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2019-2020年九年級物理全冊 第十五章 電流和電路學案 新人教版 學習目標： 1. 認識摩擦起電的現(xiàn)象，了解電荷的種類及電荷間的相互作用是什么？ 2. 了解驗電器的原理及其作用，了解電荷量及其單位 3. 了解原子結(jié)構(gòu)，知道元電荷、自由電子和電荷的移動 學習重點：帶電過程 原子結(jié)構(gòu) 學習難點：理解原子結(jié)構(gòu) 學習過程： 1、閱讀課本“電荷”部分，思考下列問題，并交流： 在什么情況下，就可以認為物體帶了電荷？ 可以用什么辦法使物體帶上電荷？舉例說明。 2、閱讀課本“原電荷”部分，了解物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)。 3、獨立完成下面的預(yù)習檢測題，然后與正確答案對照，了解自己的預(yù)習情況。 學習檢測 （1）梳過頭發(fā)的梳子能吸起頭發(fā)、穿過的化纖衣服表面常吸附一些灰塵。這樣，我們就說梳子、衣服帶上了 。 （2）帶了電荷的物體具有 的現(xiàn)象。 （3）原子由 和 組成， 位于原子的中心。 4、預(yù)習過程中，你還有什么疑問？請跟同學們討論交流。 學習探究： ●摩擦起電 獨立完成下列活動，仔細觀察現(xiàn)象，思考產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因： 問題1、將自己的塑料直尺、圓珠筆桿、鋼筆等文具在毛發(fā)中摩擦后，分別靠近小紙片。 問題2、將一束扯成線狀的塑料捆扎繩，用干燥的手自上而下捋。再多捋幾次。 問題3、將跟毛皮摩擦過的橡膠棒、跟絲綢摩擦過的玻璃棒分別靠近自來水的細水流、細小紙屑。會發(fā)現(xiàn)，細水流變 ，小紙屑被 。 總結(jié)：可以發(fā)現(xiàn)，一些物體被 后能夠帶上電荷，因而能吸引 物體。這種使物體帶電的現(xiàn)象，就是現(xiàn)象。 ●電荷間的相互作用 思考下面問題：（玻璃棒用絲綢摩擦過，橡膠棒用毛皮摩擦過） 問題4、將兩根玻璃棒互相靠近（見課本圖5.1-2），自由懸掛的玻璃棒是否會動？可能向哪個方向運動？ 問題5：將橡膠棒靠近自由懸掛的玻璃棒，玻璃棒可能向哪個方向運動？ 問題6：將兩根橡膠棒互相靠近，自由懸掛的橡膠棒會向哪個方向運動？ 現(xiàn)象：靠近的兩根玻璃棒會 ，靠近的兩根橡膠棒會 ，靠近的玻璃棒與橡膠棒會 。 總結(jié)：自然界中有兩種電荷，把 規(guī)定為正電荷，把 規(guī)定為負電荷。 同種電荷相互 ，異種電荷相互 。 練習1：有A、B、C三個輕質(zhì)小球，它們相互靠近時，A排斥B，B吸引C。已知A球帶正電荷，試判斷B、C兩個小球的帶電情況？ ●驗電器的原理和作用 閱讀課本 “驗電器”部分，試回答、討論下面問題： 問題7：驗電器為什么能檢驗物體是否帶電（驗電器的原理）？ 問題8：用驗電器能粗略比較物體帶電的多少嗎？為什么？ 問題9：用驗電器能否檢驗帶電體帶的是正電荷還是負電荷？ 試一試，用驗電器檢驗一下絲綢摩擦過的兩根玻璃棒，哪根帶有的電荷多？ 總結(jié)：驗電器的原理是 ，作用是 。電荷量的單位是 。 ●電荷在導體中的定向移動 完成課本中電荷定向移動的實驗： 說說你觀察到的現(xiàn)象：A驗電器的金屬箔片 ，B驗電器的金屬箔片 。 交流討論：解釋觀察到的現(xiàn)象，A、B驗電器上的電荷數(shù)量有什么變化？為什么會變化？ 總結(jié)：電荷可以沿金屬棒 。 閱讀課本中導體和絕緣體部分，并完成下面問題： 常見的導體有 ，常見的絕緣體有 ，各種金屬導電靠得是 。 課堂訓練： 1、電荷：物體有了 性質(zhì)，我們說物體帶了電，或帶了電荷。 2、摩擦起電：摩擦過的物體具有 。 3、正電荷的規(guī)定： 的電荷叫正電荷。 負電荷的規(guī)定： 的電荷叫負電荷。 4、電荷間的作用規(guī)律： 5、驗電器：結(jié)構(gòu)：金屬球、金屬桿、金屬箔。 作用： 。 原理： 。 6、電荷單位： ，符號： 7、導體是 善于導電的物體。如：金屬、人體、大地、酸堿鹽的水溶液、石墨等。絕緣體是 導電的物體如：橡膠、陶瓷、塑料、干燥的空氣、油等。 8、電風扇葉片上經(jīng)常布滿灰塵，是因為風葉轉(zhuǎn)動時與空氣_________而產(chǎn)生________,，帶有_________的葉片會把空氣中的灰塵吸著不放，以致葉片上特別容易臟 9、打開自來水龍頭，放出一股細小的水流，用在干燥的頭發(fā)上梳過的塑料梳子靠近水流，可以觀察到水流___________ ，這是因為__________________________ 10、檢驗物體是否帶電的儀器叫做______________，用帶電體接觸它的金屬球時，它的兩片金屏箔就由于_______________________而張開，且?guī)щ婓w帶電量越多，張開的角度就________________ 11、我們經(jīng)常在加油站看到一條醒目的標語"嚴禁用塑料桶裝運汽油"，這是因為桶內(nèi)汽油會不斷與桶璧摩擦，使塑料桶帶了__________，造成火災(zāi)隱患 12、電視機的熒光屏表面經(jīng)常有很多灰塵，這主要是因為( ) A熒光屏具有吸附灰塵的能力 B房間內(nèi)灰塵的自然堆積 C電視機工作時，熒光屏表面溫度較高 D 電視機工作時，熒光屏表面有靜電 13、在編織某種地毯時，編織過程中夾雜一些不銹鋼絲，這是因為( ) A便地毯更好看 B使地毯更耐用 C使地毯更善于傳熱 D釋放靜電，便地毯不易沾上灰塵 ●課外拓展 電的性別──陽電和陰電 　　人們對電現(xiàn)象進行觀察研究的過程中，發(fā)現(xiàn)了一個很有趣的現(xiàn)象：兩個相同的物體與其他某一物體摩擦后，這兩個相同物體之間不是相吸而是相斥。比如兩根玻璃棒用絲綢摩擦后，玻璃棒之間是相互排斥的。同時還觀察到，同一個帶電體如果與用毛皮摩擦過的火漆棒相吸，它就一定與用絲綢摩擦過的玻璃棒相斥。 　　1733年法國人杜菲用實驗發(fā)現(xiàn)，帶電的玻璃和帶電的琥珀是相互吸引的，但是兩塊帶電的琥珀或者兩塊帶電的玻璃則是相互排斥的。這些現(xiàn)象的原因是什么呢？他猜想很可能是由于相互排斥的帶電體帶的是相同種類的電荷，而相互吸引的兩個帶電體帶的是異種電荷。也就是說，自然界存在著不同種類的電荷。那么存在幾種電荷呢？如何進行電荷的分類呢？ 　　杜菲根據(jù)大量的實驗事實，經(jīng)過比較分析，大膽地斷定：電有兩種：一種是與琥珀帶的電性質(zhì)相同，叫做“琥珀電”；一種是與玻璃帶的電性質(zhì)相同，叫做“玻璃電”。 　　由于“琥珀電”和“玻璃電”對其他帶電體的作用恰恰相反──被“琥珀電”吸引的帶電體一定被“玻璃電”排斥，所以人們就分別稱它們?yōu)殛栯姡ㄒ步姓姡┖完庪姡ㄒ步胸撾姡?。就好比我們?nèi)擞心小⑴忠粯?。當時只是用陽和陰或正和負來說明兩種性質(zhì)不同的電，至于稱誰為正電或負電，完全是任意的。 　　為了統(tǒng)一起見，到了1747年，美國的富蘭克林便把絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電稱為“正電”，用“＋”號表示；把毛皮摩擦過的火漆棒（或琥珀）帶的電稱為“負電”，用“－”號表示。 警惕靜電的危害 　　摩擦是生產(chǎn)、生活中普遍存在的現(xiàn)象，伴隨摩擦產(chǎn)生的靜電也就跟生產(chǎn)、生活有著密切的聯(lián)系。但遺憾的是在許多情況下，“靜電”卻是不受歡迎的“不速之客”。 　　在氣候干燥的季節(jié)，如果你穿著旅游鞋在干凈的地板上行走后，伸手抓金屬門柄，常常會給你一件意想不到的“禮物”──一個小火花跳到手上，麻得你不自在；當你伸手跟別人接觸，常常會給對方造成一次電擊，令人不快。這都是靜電的“惡作劇”。究其原因，原來是身體與空氣及周圍物體摩擦帶了電，由于旅游鞋底絕緣性能好，人體帶的電荷不能泄放入地，一旦接觸導體，就會發(fā)生火花放電，造成“不愉快”的電擊。 　　我們還知道，物體帶電后能吸引輕小的紙屑、絨線，當然也能吸引更小的灰塵。日常用的塑料制品、穿的化纖衣物，都是摩擦起電的好材料，靜電電荷的良好棲息地。這些物品在使用過程中難免發(fā)生摩擦而帶電，使用不久它們的表面就會吸附一層灰塵，鮮艷漂亮的用具、衣物也就黯然失色。 　　當然，這些都是生活中的小事?？墒且前l(fā)生在生產(chǎn)部門，問題就嚴重了。在化纖紡織工業(yè)中，用化纖絲如尼龍、晴綸、滌綸等織布時，由于化纖絲和金屬部件發(fā)生摩擦而起電，帶電的化纖絲相互排斥而松散，產(chǎn)生亂紗，給生產(chǎn)帶來麻煩。橡皮膠是重要的工業(yè)原料，又是良好的絕緣體。在生產(chǎn)過程中，橡膠與金屬摩擦、剝離及膠布撕裂時產(chǎn)生的靜電電荷不易泄漏，積累過多就會發(fā)生火花電。由于橡膠制品在生產(chǎn)過程中，很多工序要用汽油和笨等易燃品，因此火花放電往往會引起火災(zāi)或爆炸。印刷車間，紙張由于跟機器和油墨摩擦而帶電，常常吸在鉛板或印刷機的滾筒上，影響連續(xù)印刷。攝影用的膠片，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電電荷，常常發(fā)生放電現(xiàn)象，使膠片感光形成斑痕而報廢。在煤礦礦井中，由于種種摩擦產(chǎn)生的靜電電荷，一旦發(fā)生火花放電就會引起瓦斯爆炸，給人們的生命財產(chǎn)帶來巨大的損失。在火藥和炸藥的制造、調(diào)合、移動及貯藏時，伴隨摩擦、分離、混合等現(xiàn)象，會產(chǎn)生大量靜電電荷，若不采取必要的措施，更容易造成爆炸、著火等靜電災(zāi)害。 　　受靜電危害最苦的是石油工業(yè)，石油產(chǎn)品及蒸汽，是危險的易燃易爆品。微弱的火花放電也會引起含有汽油或煤油蒸汽的空氣燃燒爆炸。而石油生產(chǎn)和儲運過程中，幾乎處處有靜電；石油在管道中流動，在管壁上產(chǎn)生靜電；石油從管口流出，沖擊金屬容器會產(chǎn)生靜電；石油液滴飛濺與空氣摩擦，會產(chǎn)生靜電；石油通過過濾網(wǎng)，會產(chǎn)生靜電；石油在油罐車、油船中連續(xù)顛簸，運油車行駛時，輪胎和路面摩擦、甚至向油罐中灌入不同規(guī)格的新油等等，都會產(chǎn)生大量靜電。若防電措施稍有疏忽，就有可能造成不可挽回的損失。 　　還有，飛機在空中飛行，在穿過云層時，與云中微小的冰或雪的晶體摩擦，使飛機帶上大量的靜電電荷，特別是飛機在雷雨天飛行時，雨滴濺落在飛機的表面也會使飛機帶電。只要飛機上的靜電放電電流超過5微安，無線電通信就要受到干擾。所以通常飛機上裝有靜電放電器，以便中和靜電電荷。汽車上的收音機，在炎熱干燥的季節(jié)里常因輪胎和路面摩擦產(chǎn)生靜電干擾而無法接收?？耧L卷起的沙礫，往往攜帶大量的靜電電荷，中斷無線電通信，有時還會引起鐵路、航空等自動信號系統(tǒng)的信號失誤，造成嚴重事故。 　　可見，生產(chǎn)和生活中的靜電，一有時機就會興風作浪，若不采取防止措施，就會給人們造成很大的危害。 馴服靜電，消除危害 　　靜電雖然有那么多的危害，但人們只要掌握了科學知識，就能想出許多辦法，馴服靜電、消除危害。 　　不知同學們是否注意觀察過，運輸汽油的汽車，后面總是拉著一條長長的“尾巴”──一根拖地的鐵鏈條（圖1－11）。這就是一種消除靜電危害的好方法，叫“接地”。把容易產(chǎn)生靜電的部件用一個良導體與大地連接，可以將靜電電荷通過接地導體迅速引入大地，防止電荷的積累，避免靜電危害。這是一種既簡單易行又安全可靠的方法，被廣泛運用。如輸送石油的輸油管道每隔100～300米就要接地一次。大型油罐要有好幾個很深的接地板。向鐵路油罐車裝卸油料的橋臺、鋼軌以及油輪碼頭，都要有專門的接地設(shè)施。生產(chǎn)或加工易燃液體和可燃氣體的金屬設(shè)備及輸送管道都有可靠的接地設(shè)備。不過，接地這種方法有很大的局限性，只適用于消除導體上的靜電，對絕緣體上的靜電，則無能為力，因為絕緣體中的電荷不能移動，所以接地也無用的。 　　增加空氣濕度是控制靜電的另一有效辦法。因為空氣干燥容易積累靜電電荷，所以靜電危害大多發(fā)生在天氣干燥的季節(jié)。如果增加空氣濕度，工作人員身上、機器各部件、被加工物體表面均可吸附一層水份，使其電阻變小，電荷產(chǎn)生以后將迅速流入大地，如果工作房間空氣濕度在70%以上，一般可以防止靜電危害。 　　油類、纖維質(zhì)、塑料與橡膠等，在加工、裝運或使用期間往往產(chǎn)生靜電，主要是由于這些物質(zhì)的電阻率高，絕緣性能好，電荷不易泄漏。如果在這些絕緣物質(zhì)中加入一些導電填料，做成導電橡膠、導電塑料、導電纖維等，可減小其電阻率。還可以為絕緣材料穿上“導電衣”，涂上一層金屬粉末或?qū)щ娖幔档筒牧系谋砻骐娮杪?，減小放電路徑上的電阻，防止靜電的產(chǎn)生。目前，導電纖維已被廣泛用來作防電工作服、手套、地毯、包裝袋和縫紉線等。 　　鹵水點豆腐，一物降一物。為了防止塑料、化纖制品等絕緣體上聚積靜電電荷，人們還研制了各種抗靜電劑。汽油、柴油、煤油中加入少量的抗靜電劑，就可以大大增強它們的導電性能。因此使用抗靜電劑也是消除靜電的一種“靈丹妙藥”。 　　還有一種方法叫“以電治電”，這實在是一個聰明的主意。在膠片生產(chǎn)和印刷生產(chǎn)中，濕度不宜過大，就可以設(shè)置“靜電消除器”。它的工作原理是造成大量的帶電離子，它們的電性與由于摩擦帶上的靜電電性相反，把摩擦起電的電荷中和掉。 　　人們還注意到，同一物體分別和幾種不同物質(zhì)組成的物體摩擦后，會產(chǎn)生完全不同的帶電效果：有時帶正電，有時帶負電；有時帶電顯著，有時則微不足道。根據(jù)這種性質(zhì)，人們對一些經(jīng)常發(fā)生摩擦而帶電的零部件的材料進行適當選擇，就能破壞靜電產(chǎn)生的條件。 總之，隨著靜電防護研究的不斷發(fā)展，靜電危害一定能夠克服