15.1 兩種電荷 【教材分析】兩種電荷是人教版九年級第十五章第一節(jié)，本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容有：摩擦起電現(xiàn)象、兩種電荷及其作用規(guī)律、驗電器、電荷量及其單位、原子結(jié)構(gòu)、原子核、電荷在導(dǎo)體中定向移動。其中兩種電荷及其作用規(guī)律是教學(xué)重點(diǎn)，認(rèn)識自然界只有兩種電荷同時又是教學(xué)難點(diǎn)。摩擦起電是人類最早發(fā)現(xiàn)的電現(xiàn)象，兩種電荷及其相互作用規(guī)律是進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)電流概念的關(guān)鍵，因此本節(jié)課作為初中電學(xué)起始課，具有很重要的地位?！緦W(xué)情分析】本節(jié)課中的摩擦起電現(xiàn)象，兩種電荷及其作用規(guī)律，學(xué)生在小學(xué)自然常識課中曾經(jīng)學(xué)過，初中階段應(yīng)在這個基礎(chǔ)上，通過實驗分析，使學(xué)生了解“自然界只有兩種電荷”的邏輯思維過程，發(fā)展學(xué)生的邏輯推理能力所以必須把這些比較簡單的知識講得豐富些，挖掘深度，不然難以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過課本圖4-3所示的演示實驗，使學(xué)生知道驗電器帶電的多少與驗電器箔片張開的角度大小相對應(yīng)，從而引出電荷量的概念。電荷量的單位是直接告訴學(xué)生的，為了使學(xué)生對電荷量的單位庫侖有個大概的了解，應(yīng)舉例說明：一根摩擦過的玻璃棒或橡膠棒所帶的電荷量，大約只有10-7庫侖，一片帶電的云上所帶的電荷量，大約有幾十庫侖?！竞诵乃仞B(yǎng)】經(jīng)歷實驗探究活動感受摩擦起電，并在認(rèn)識自然界只有兩種電荷的過程中，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理推理方法的素養(yǎng)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】 認(rèn)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規(guī)律；了解驗電器的原理及其構(gòu)造作用，了解電荷量及其單位；了解原子結(jié)構(gòu)，認(rèn)識元電荷，了解金屬中存在自由電子和電荷的移動，了解導(dǎo)體和絕緣體。 【教學(xué)重點(diǎn)】摩擦起電現(xiàn)象；兩種電荷及電荷間的相互作用規(guī)律?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1從實驗現(xiàn)象推理得出自然界中只存在兩種電荷。2了解原子結(jié)構(gòu)和金屬導(dǎo)體中自由電子的存在。【教學(xué)方法】實驗探究法、講授法、閱讀法?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】1、 裁剪機(jī)器人鋼鐵俠的視頻。2、玻璃棒、絲綢、橡膠棒、 紙屑和泡沫、塑料尺、圓珠筆桿、梳子、驗電器、金屬桿、塑料桿、礦泉水瓶、氣球、多媒體課件等。 【課時安排】2課時 【教學(xué)過程】課前：優(yōu)教提示：教師登陸優(yōu)教平臺，發(fā)送預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生完成本節(jié)課的預(yù)習(xí)任務(wù)，反饋預(yù)習(xí)情況。一、激發(fā)探究興趣 ，引入新課請同學(xué)們欣賞 一段視頻：機(jī)器人鋼鐵俠。師：隨著機(jī)器人在各個領(lǐng)域的興起，鋼鐵俠要能正常工作，離不開我們生活一種很熟悉的東西，是什么？（電）那么，你們想了解電的有關(guān)知識嗎？好！這節(jié)我就帶大家進(jìn)入電的世界。師：我們先來做一個實驗：老師利用礦泉水瓶在底部扎一小孔形成水流，先讓梳子靠近水流觀察現(xiàn)象，然后在頭發(fā)上摩擦幾下梳子再靠近水流觀察現(xiàn)象。你看發(fā)生了什么現(xiàn)象？師：摩擦后的梳子能吸引水流，你知道這是什么現(xiàn)象嗎？ 師：對！這是摩擦起電現(xiàn)象，人類對電世界的認(rèn)識就是從這一現(xiàn)象開始的。這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)最基本的問題電荷。（板書）大屏幕展示學(xué)習(xí)目標(biāo)。二、進(jìn)行新課1摩擦起電下面同學(xué)們來做一個實驗，老師說一下實驗的要求和目的：（優(yōu)教提示：請打開素材“實驗演示：摩擦起電”）【學(xué)生實驗】：先用塑料尺（或塑料梳子、圓珠筆、玻璃棒、橡膠棒）靠近碎紙屑，看有什么現(xiàn)象。然后塑料尺、塑料梳子、圓珠筆和頭發(fā)（玻璃棒和絲綢布、橡膠棒和毛皮）摩擦后，再靠近碎紙屑看有什么現(xiàn)象。（學(xué)生實驗、觀察，教師巡回指導(dǎo)）（課件展示問題）師：這兩次實驗現(xiàn)象相同嗎？（不同）師：兩次實驗現(xiàn)象有什么不同？（不摩擦?xí)r塑料尺等不吸引碎紙屑，摩擦后吸引碎紙屑）師：被摩擦過的物體為什么會吸引碎紙屑？（因為摩擦過的物體帶了“電”。）師：對！摩擦過的物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，我們就說它帶了電，或說帶了電荷。（板書）（課件展示概念）你剛才是用什么方法使物體帶電的？（摩擦）師：摩擦起電：用摩擦的方法使物體帶電就叫摩擦起電。（課件展示概念）那么在日常生活中你見過類似的摩擦起電現(xiàn)象嗎？（討論后舉例并課件展示）（優(yōu)教提示：請打開素材“動畫演示：生活中的靜電現(xiàn)象”）在空氣干燥的時候，用塑料梳子梳頭發(fā)，頭發(fā)會隨著梳子飄起來；在干燥的秋冬季節(jié)，晚上脫毛衣時會發(fā)現(xiàn)一些小火花，并伴有“啪啪”的響聲；經(jīng)常使用的電風(fēng)扇，扇葉表面往往會帶上一些灰塵；小朋友玩的塑料滑梯上，和高速行駛的汽車車門上，當(dāng)人用手去觸摸時，人會觸電。師：同學(xué)們回答很好，實際上，用摩擦的方法可以使各種各樣的物體帶電，只要你細(xì)心觀察，還會有更多發(fā)現(xiàn)的。2兩種電荷及相互作用師：在剛才的實驗中我們已經(jīng)知道用摩擦的方法使毛皮摩擦過的橡膠棒和絲綢摩擦過的玻璃棒都帶上了電荷，那么它們帶的電荷是否相同呢？下面我們通過實驗來研究一下：（優(yōu)教提示：請打開素材“演示實驗：電荷間的相互作用”）演示實驗：（播放實驗視頻）用絲綢分別摩擦兩根完全相同的玻璃棒，將一根玻璃棒放在支架上，用另一根玻璃棒靠近。你看到什么現(xiàn)象？說明了什么？（老師演示）用毛皮分別摩擦兩根完全相同的橡膠棒，將一根橡膠棒放在支架上，用另一根橡膠棒靠近它。你看到什么現(xiàn)象？說明了什么？（學(xué)生演示）將毛皮摩擦過的橡膠棒放在支架上，用絲綢摩擦過的玻璃棒靠近它。你看到什么現(xiàn)象？ 此現(xiàn)象又說明了什么？（學(xué)生演示）（生1：被毛皮摩擦過的橡膠棒和被絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷不同）師：很好！人們通過大量的實驗研究發(fā)現(xiàn)，用摩擦的方法可以使各種各樣的物體帶電。帶電后的物體帶的電荷不是跟絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷種類相同，就是跟毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電荷種類相同，沒有第三種電荷，自然界中只存在兩種電荷。為了研究方便，美國科學(xué)家富蘭克林對這兩種電荷做出規(guī)定，是怎樣規(guī)定的呢？（用綢布摩擦的玻璃棒所帶的電荷叫正電荷，可用“+”表示。用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶電荷叫負(fù)電荷，可用“-”表示。）生2：（同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。）（課件展示）師：兩個帶電體相互排斥，則有：帶同種電荷。兩個帶電體相互吸引，則有：帶異種電荷；一帶電，另一個不帶電。3如何檢驗物體是否帶電驗電器 電荷量 檢驗物體帶電的方法常有：1、 利用帶電體吸引輕小物體的性質(zhì)來判斷。2、 利用電荷間的相互作用來判斷?！驹囈辉嚒?下面這兩個練習(xí)各用什么方法檢驗物體帶電的：練習(xí)：1用摩擦過的物體去靠近碎紙片，碎紙片被吸引過來，能不能判斷該物體帶了電？問：這是用什么方法判斷物體是否帶電的？（1）利用帶電體吸引輕小物體的性質(zhì)來判斷。2有三個帶電體，若A排斥B，B吸引C，如果A帶負(fù)電，則B帶電，C帶電。問：這是用什么方法判斷物體是否帶電的？（2）利用電荷間的相互作用來判斷。師：除此之外，我們還可以用驗電器來檢驗（出示驗電器并介紹構(gòu)造，課件展示）。構(gòu)造：金屬球、金屬桿、金屬箔。下面我們再來做一組實驗，看用驗電器能否檢驗物體是否帶電。（邊說邊演示用實物介紹，并用課件展示）：（優(yōu)教提示：請打開素材“動畫演示：電荷在金屬棒中的定向移動”）1先用不帶電的橡膠棒接觸驗電器的金屬球。2再用帶電的橡膠棒接觸驗電器的金屬球。3最后用力摩擦橡膠棒，再將它接觸驗電器的金屬球。1、2步后：師：你們發(fā)現(xiàn)了什么？（不帶電的橡膠棒接觸驗電器的金屬球，驗電器的金屬箔片不張開，帶電體接觸驗電器的金屬球，驗電器的金屬箔片張開。）師：對！可見驗電器可以用來檢驗物體是否帶電。驗電器的作用是：檢驗物體是否帶電。（課件）思考：此時金屬箔片帶什么電荷？金屬箔片為什么會張開？（帶負(fù)電荷，用帶電體接觸驗電器的金屬球，就有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗電器的兩個金屬箔片上，這兩片金屬箔由于帶同種電荷互相排斥而張開）。驗電器就是根據(jù)這個原理制成的。（課件）原理：根據(jù)同種電荷互相排斥的性質(zhì)。最后老師演示3步。（電荷量的教學(xué)）師：你們又發(fā)現(xiàn)了什么？（帶電多的物體接觸驗電器的金屬球，金屬箔片張角大。）想一想：從驗電器張角的大小我們可以判斷出什么？（可以判斷所帶電荷的多少）驗電器金屬箔片張角越大，說明所帶電荷越多，我們把電荷的多少叫電荷量，簡稱電荷，單位是庫侖，簡稱庫，符號是C。認(rèn)識電荷量一根摩擦過的玻璃棒或橡膠棒所帶的電荷大約只有10-7C，一片帶電的云所帶的電荷約幾十庫。-用圖片（課件展示）4原子的結(jié)構(gòu) 原子核師：摩擦過的玻璃棒或橡膠棒帶上了電荷、雷雨云也帶上了電荷，電荷從哪里來？請同學(xué)們閱讀課本99頁原子的結(jié)構(gòu) 原子核的內(nèi)容就明白了。（課件展示）閱讀后，請回答：（1）物質(zhì)是由什么構(gòu)成的？原子是不是組成物質(zhì)的最小微粒？ （2）原子的結(jié)構(gòu)是怎樣的？ （3）什么叫元電荷？其電荷量是多少？最小電荷叫元電荷（e）e=610-19C（4）帶電體的帶電荷量有什么特點(diǎn)？ （5）通常情況下，原子為什么是中性？請看下面這個氧原子示意圖，這個氧原子帶電嗎？（那么摩擦起電是怎樣產(chǎn)生的呢？這個問題課下我們可以結(jié)合課后“動手動腦”中的問題從電子的得失方面去猜想一下。）5電荷定向移動 摩擦起電的原因接下來請大家看大屏幕上視頻：這個女孩用手摸帶電的金屬球，她的頭發(fā)都豎立起來了。她的頭發(fā)豎起來說明了什么？（帶了電）頭發(fā)上的電荷從哪里來的？（金屬球上）那么說電荷可以移動。（1）不同物質(zhì)的原子核束縛電子的本領(lǐng)不同。（2）失去電子的物體因為缺少電子而帶正電；得到電子的物體因為有了多余電子而帶等量的負(fù)電。 注意：摩擦起電并不是創(chuàng)造了電荷，只是電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，使正、負(fù)電荷分開。6、導(dǎo)體和絕緣體下面我們通過實驗來看一看：（優(yōu)教提示：請打開素材“科學(xué)動畫：金屬導(dǎo)體”）1取兩個相同的驗電器A和B，使A帶電，B不帶電，用金屬棒把A和B連接起來。看有什么現(xiàn)象發(fā)生？說明了什么？（說明金屬桿中有電荷在定向移動）。金屬中存在大量可以自由移動的電荷，叫自由電子?？梢娊饘偈菍?dǎo)電的，像金屬這樣善于導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體。你知道常見的導(dǎo)體有什么嗎？常見的導(dǎo)體有：金屬、人體、食鹽水溶液、大地等。2接著老師讓兩個相同的驗電器A和B，使A帶電，B不帶電，用塑料棒把A和B連接起來。看有什么現(xiàn)象發(fā)生？說明了什么？（電荷不能通過塑料桿定向移動。）師：由于塑料內(nèi)部幾乎沒有可以自由移動的電荷?？梢娝芰喜簧朴趯?dǎo)電。我們就把不善于導(dǎo)電的物體叫絕緣體。常見的絕緣體有：橡膠、玻璃、塑料、陶瓷、油、干燥空氣等。（閱讀課本P35相關(guān)內(nèi)容）生活中的導(dǎo)體和絕緣體：探究活動：（優(yōu)教提示：請打開素材“科學(xué)動畫：絕緣體是相對的”）1導(dǎo)體和絕緣體之間沒有絕對的界限。 2導(dǎo)體易導(dǎo)電是因為導(dǎo)體中有自由電荷，絕緣體不易。3. 導(dǎo)電是因為絕緣體中幾乎沒有自由電荷。4金屬靠自由電子導(dǎo)電。三、課堂練習(xí)（優(yōu)教提示：打開優(yōu)教配套習(xí)題“名師訓(xùn)練-兩種電荷，使用互動答題卡，更快更便捷的掌握學(xué)生的情況）四、課堂小結(jié)（基本知識）1電荷：概念、單位、相互作用2測量工具驗電器：構(gòu)造、原理及使用3導(dǎo)體和絕緣體版書設(shè)計151 兩種電荷一、摩擦起電1物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，就說明物體帶了電，或者說帶了電荷。2用摩擦的方法使物體帶電，叫摩擦起電。3使物體帶電的方式：摩擦起電、接觸起電和感應(yīng)起電二、電荷間的相互作用1自然界只有兩種電荷。2被絲綢摩擦的玻璃棒帶的電荷叫做正電荷；被毛皮摩擦的橡膠棒帶的電荷叫做負(fù)電荷。3同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。三、驗電器1結(jié)構(gòu)：金屬球、金屬桿、金屬箔片。2原理：同種電荷互相排斥。3作用：實驗室里常用驗電器來檢驗物體是否帶電。四、電荷量1電荷的多少叫做電荷量，簡稱電荷。2電荷的單位為庫侖，簡稱庫，符號是C。五、元電荷1原子由位于中心的原子核和核外電子構(gòu)成。2電子是帶有最小電荷的粒子。人們把最小電荷叫做元電荷，常用符號e表示。e=1.610-19 C六、導(dǎo)體和絕緣體1導(dǎo)體：善于(容易)導(dǎo)電的物體。例如：金屬、石墨、人體、酸堿鹽的水溶液、大地等。2絕緣體：不善于(不容易)導(dǎo)電的物體。例如：橡膠、玻璃、陶瓷、油、純水、干燥的空氣、干燥的木棒等。