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电路、电流和电压
第三节　电荷
方式一　【实验导入】
教师展示一束下端扯成丝状、有些向四周散开的塑料捆扎绳。问:“为了让散开的塑料捆扎绳聚拢到一起,直接用手捋一捋能不能达到目的呢 ”学生根据自己的生活经验或想象回答。“事实会不会跟你想象得一样呢 ”教师演示:如图11-3-1所示。
图11-3-1
学生观察现象,验证自己给出答案的对错。实验结果是散开的塑料捆扎绳不仅没有聚拢到一起,反而向四周散开得更厉害,而且捋的次数越多,下端散开程度越大。教师追问:“怎样才能让它们聚拢到一起呢 ”(引导学生得出:用干燥的手捋达不到目的,蘸水后再捋就可以了)
导入语:怎样解释上面的奇妙现象呢 同学们学习了本节的内容,谜底自然揭开!引入新课。
方式二　【情境导入】
播放视频“怒发冲冠”。
导入语:如图11-3-2所示,这是一种静电现象,“电”到底是什么,居然有如此大的魔力 为了揭开谜底,今天就让我们先从了解两种电荷开始。(板书课题:电荷)引入新课。
图11-3-2
1.静电现象的典型实例
①干燥多风的秋季,开门或取放物品时常会被“电”到。
②化纤布料的衣服特别容易“吸”土。
③空气干燥时用塑料梳子梳头发,头发会随梳子“飘”起来。
④科技馆里,站在绝缘台上的人用手触摸静电球时会“怒发冲冠”。
2.实验改进:验证带电体能够吸引轻小物体的实验改进
改进一:用带电物体去靠近纸灰,效果更好。
改进二:把带电物体靠近用细线悬挂的小纸屑(如图11-3-3所示),效果更好。
图11-3-3
改进三:用带电体吸引细小水流。
方法:①选用输液器以获得细小水流;②将水染色,增强可视性。
优点:取材容易,操作方便,效果很明显。
[中考解读] 作为电学板块的知识基础,带电体能吸引轻小物体的性质、电荷间的作用规律、验电器的原理及使用以及检测过程中电子转移的方向、物体的导电能力等都是中考中考查频次较高的考点,大多以选择题呈现。
[考点对接] 1.摩擦起电及电荷间的相互作用
例1　(兴安盟、呼伦贝尔中考)塑料尺与头发摩擦后能吸起纸屑,说明塑料尺带了　　　　。饮料吸管与餐巾纸摩擦后,吸管带负电,说明摩擦过程中　　　　(选填“吸管”或“餐巾纸”)失去电子。
[答案] 电荷　餐巾纸
[解析] 带电体具有吸引轻小物体的性质,塑料尺与头发摩擦后能吸起纸屑,说明塑料尺带了电荷;摩擦起电的实质是电子发生了转移,吸管带负电是因为得到了电子,故摩擦过程中餐巾纸失去电子。
例2　(镇江中考)小华做了一个趣味实验:取两根相同的塑料吸管,分别用细线系住吸管一端,再将两吸管另一端同时在自己的头发上摩擦起电,悬挂后靠近,图11-3-4中能正确表示她观察到的现象的是 (　　)
图11-3-4
[答案] B
[解析] 把两根相同的吸管都与头发摩擦,吸管上会带上同种电荷,同种电荷相互排斥,故B正确。
[考点对接] 2.验电器
例3　(湖北中考)将毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器,图11-3-5中能正确表示橡胶棒和验电器金属箔片带电情况的是 (　　)
图11-3-5
[答案] A
[解析] 验电器是利用同种电荷相互排斥的原理工作的;毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,接触验电器后,验电器的两个金属箔片也带上负电,相互排斥而张开,故A正确。
静电现象的应用和防护
1.应用(图11-3-6)
图11-3-6
①静电喷涂:给涂料微粒带上电,带电微粒就能在异种电荷的吸引下定向运动,飞向带异种电荷的喷涂物件。
②静电植绒:给绒毛带上电,让它飞向事先涂了胶粘剂的带异种电荷的布面。
③静电除尘、吸尘:利用高压电场使粉尘颗粒带上电,带电的粉尘飞向特定的采集板,就可以达到静电除尘的目的(图甲)。
④静电复印:利用异种电荷相互吸引的原理,使带静电的光敏材料表面在曝光时,按影像使局部电荷随光线强弱发生相应的变化而存留静电潜影,经一定的干法显影、影像转印和定影而得到复制件。
⑤静电贴画:市场上有一类可以利用静电现象随意张贴而不用担心留下痕迹的贴画(图乙)。
⑥“粘”气球:在头上、身上摩擦过的气球可以随心所欲地“粘”在墙上、玻璃窗上(图丙)。
2.防护
防止静电危害的典型事例:
①飞机机翼的尾部有若干用来释放因机体与空气摩擦而产生静电的金属尖状物(图11-3-7甲)。
②高压输电塔最高处的两根电线不是用来输电的,而是用来避雷的(图乙)。
③楼顶四周边缘都有钢筋焊接的避雷线,以免遭雷击(图丙)。
④油罐车尾部拖一条铁链,避免行驶中油与罐壁摩擦起电,一旦放电而发生危险(图丁)。
⑤高大建筑物上安装避雷针,使建筑物雷雨天免遭雷击。
图11-3-7
　　——详见电子资源
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电路、电流和电压
第三节　电荷
教 材 解 读 　从本节内容知识体系来看,它是静电学的基础,将学生从宏观的力学世界引入微观的电学世界,为理解电路的基本原理和电现象奠定基础。在日常生活中从微观的角度对电流是什么作出初步解释,为下一节电流的学习奠定基础。本节内容可以分为四部分:一是知道两个物体相互摩擦可以使物体带电的原因,要从跨学科实践化学所学的原子结构谈起,能够理解最外层电子的得失是物体摩擦起电的原因;二是知道自然界中只存在两种电荷以及电荷间的作用规律;三是知道验电器的结构、原理和检验物体是否带电以及带哪种电荷的方法;四是初步了解静电现象在生活中的应用和防护。本节知识难度较小,但认知比较难,多以实例讲解。
学 习 目 标 物理观念 　1.了解摩擦可以使物体带电及物体带电表现出来的现象。 　2.知道自然界中存在着两种电荷,即正电荷和负电荷。 　3.了解验电器的结构、原理和作用。 　4.初步了解摩擦起电的原因。 　5.初步了解静电现象的应用和防护。
科学思维 　1.通过对两种电荷的认识,培养分析能力和理解能力。 　2.通过实验演示,获取有用的信息,并进行总结,提高归纳物理规律的能力。
科学探究 　通过小组合作探究摩擦起电现象,探究两种电荷及电荷间的相互作用规律,锻炼学生动手动脑的能力,使学生学会正确的科学探究方法,养成善于探究、乐于质疑的好习惯。
科学态度 与责任 　1.通过对静电现象的应用和防护的学习,了解物理知识与生活实际的紧密联系。 　2.培养学生科学的求知欲,使学生乐于探索、善于观察、勤于分析,具有创新的精神。
重 点 难 点 　重点:知道自然界中存在两种电荷及其作用规律;验电器的原理和使用方法。 　难点:摩擦起电的实质;判断物体的带电情况。
(续表)
合 作 探 究 　探究课题:验电器 　实验材料:空塑料瓶(剪去顶部)、金属杆(如铜丝)、两片金属箔(可用铝箔剪成)、绝缘塞(如橡皮塞)、带电体(如摩擦后的玻璃棒、橡胶棒)。 　探究过程: 　将金属杆穿过绝缘塞,下端分叉悬挂两片金属箔,上端露出瓶外。确保金属箔自由下垂,瓶内干燥(避免漏电)。用带电玻璃棒接触金属杆,观察箔片是否张开。用不同带电体(如摩擦时间不同的橡胶棒)接触金属杆,观察箔片张角大小差异。 　实验现象: 　带电体接触验电器后,金属箔因带上同种电荷互相排斥而张开。 　电荷量越大,箔片张角越大(如摩擦时间长的橡胶棒,箔片张角更大)。 　注意事项: 　1.摩擦起电实验需在干燥环境下进行,潮湿会导致电荷流失。 　2.悬挂带电体时避免触碰其他物体,减少电荷损失。 　3.验电器金属部分必须绝缘良好,实验前可用吹风机烘干瓶内。
备课 资料 　word版电子教案、匹配的课件见电子资源
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 视频片段:小朋友从滑梯高处滑下时头发会竖起来,你知道其中包含的物理知识吗 思考问题,进入情景 情境引入,激发学生兴趣。
【新课教学】 探究点一:摩擦起电 学生活动:学生利用塑料直尺、碎纸屑、塑料梳子等器材做实验,体会用衣服(毛皮)摩擦塑料直尺能吸引碎纸屑;用塑料梳子梳头发后头发更蓬松了。 教师演示:用丝绸摩擦玻璃棒吸引纸屑。 学生亲自动手操作,在操作过程中观察、思考,感知体验摩擦带电 实验激发兴趣,问题引导思考,在实验和思考中提高思维和科学素养。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
提出问题:摩擦过的塑料直尺或玻璃棒为什么能吸引碎纸屑 教师引导学生回答:经过摩擦后的橡胶棒或玻璃棒能吸引轻小物体,我们就说橡胶棒或玻璃棒带了电,或者说带了电荷。 探究点二:两种电荷 教师演示:将两个吹足的气球挂在细线下,将气球在头发或衣服上摩擦,从中间提起细线,你看到了什么现象 为什么 学生观察后回答:原本自然下垂的气球摩擦后相互分开了一段距离。说明物体带电后存在相互作用。 教师提问:电荷间的相互作用有怎样的规律 请学生利用提供的器材进行实验。 实验器材:毛皮、橡胶棒、丝绸、玻璃棒。 学生实验后发现:玻璃棒和玻璃棒相互靠近时,互相排斥;橡胶棒和橡胶棒相互靠近时互相排斥;玻璃棒和橡胶棒相互靠近时,互相吸引。这表明玻璃棒和橡胶棒带的电是不一样的。 教师讲述:经过大量实验表明自然界只存在两种电荷:被丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫作正电荷;被毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫作负电荷。 学生归纳后回答:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 学生观察思考 小组实验,交流结论 回答问题、思考交流 学生思考举例 从生活中的场景入手,让学生体会到生活处处是物理。 通过学生活动实现由现象到本质的认知进阶。 通过同学互动和实验研究,培养合作能力和研究问题的能力。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
教师提问:请大家举出生活中异种电荷相互吸引的例子。 请大家思考科技馆静电球,人的手摸静电球后为什么头发会竖起来 探究点三:验电器 教师提问:两个物体相互摩擦后是否带了电,能否检测出来呢 我们可以利用验电器来检验。 教师演示实验:用毛皮摩擦过的橡胶棒一次一次去接触验电器的金属球,发现金属片的张角越来越大。两个金属箔片张角大小表示带电荷的多少,带的电荷越多,金属箔片张角越大。 师生总结验电器结构和工作原理:同种电荷相互排斥。 探究点四:摩擦起电的原因 教师提问:与丝绸摩擦后的玻璃棒带了正电,那么丝绸带电了吗 如果带电,带什么电呢 是不是所有的物体之间相互摩擦都会带电呢 请同学们阅读课本53页科学窗并回答问题。 学生阅读回答。 教师总结讲解:物质是由分子、原子组成的,原子由带正电的原子核和带负电的若干绕核运动的电子组成。在正常情况下,原子核所带的正电荷量和原子中所有的电子带的负电荷量相等,对外不显电性。当两个不同材料的物体相互摩擦时,每个物体都可能有一些电子脱离原子核的束缚,跑到另一个物体上去,但是不同材料的物体彼此向对方转移的电子数量往往不相等,所以总体上讲,一个物体失去了电子,另一个物体得到了电子,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电。 学生阅读课本,了解摩擦起电的实质 通过阅读课本,提取相关有效的数据和信息。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
经过大量实验,人们发现电子是带有最小电荷的粒子,人们把最小电荷叫作元电荷,常用符号e表示。e=1.6×10-19C,任何带电体所带电荷量都是e的整数倍。所以摩擦起电的是实质是:摩擦过程中电子的转移。在摩擦的过程中,对电子束缚能力强的物体得到电子,而带负电;对电子束缚能力弱的物体失去电子,而带正电。 探究点五:静电现象的应用和防护 视频播放静电的应用:比如:静电除尘、静电植绒、静电纺纱、静电喷漆、静电复印等。 教师讲解:静电现象有时会给我们的生活带来一些麻烦,比如用塑料梳子多梳几下头发,头发由于和梳子的摩擦带电,静电会让头发越梳越蓬松,并随梳子“飘”起来;给油罐车加油时,如果车与机器的表面电荷积累过多,就会出现放电,从而引起火灾或爆炸,所以油罐车要接地,把多余电荷传输到大地上。介绍避雷针的相关知识。 课堂小结 1.你学到了哪些物理知识 2.你学会了哪些研究问题的方法 学生从知识、方法、情感各方面对本节课进行总结 通过视频了解静电在生活中的应用。引导学生关注生活,学以致用。
学点1　摩擦起电
观察图11-3-8所示的三幅图,思考并回答以下问题:
图11-3-8
问题1:图甲中,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒或用丝绸摩擦过的玻璃棒能够　吸引　纸屑;图乙中,当带电的塑料棒靠近静止的铝箔条一端时,铝箔条会旋转起来,这表明:带电物体能　吸引　铝箔条;图丙中,将与羊毛衫摩擦过的气球靠近头发,会看到头发被气球吸起来,这是由于气球摩擦后　带了电　,会吸引不带电的头发。
问题2:用摩擦的方法使物体带电的现象叫作　摩擦起电　。
知识拓展:摩擦起电的实质是　电子　的转移,而不是创造了电荷。
学点2　两种电荷
用如图11-3-9所示的装置进行实验探究:
图11-3-9
实验1:如图甲所示,当两根用毛皮摩擦过的硬橡胶棒相互靠近时,它们　相互排斥　。
实验2:如图乙所示,当两根用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近时,它们　相互排斥　。
实验3:如图丙所示,当用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒相互靠近时,它们　相互吸引　。
总　结:(1)自然界中只存在　两　种电荷。规定用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫作　正　电荷,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带的电荷叫作　负　电荷。
(2)根据实验结果可知,电荷间的相互作用规律是同种电荷相互　排斥　,异种电荷相互　吸引　。
观察如图11-3-10所示两幅图片,思考并回答以下问题:
图11-3-10
问题1:如图甲所示,将两个吹足气的气球分别在干燥的皮肤或衣服上摩擦几下,你会观察到的现象是　两个气球分开　,这是因为　同种电荷相互排斥　。
问题2:如图乙所示,将一根塑料绳一端扎紧,把绳尽可能撕成细丝,用手从上向下捋几下,你会观察到的现象是　细丝张开　,这是因为　同种电荷相互排斥　。
学点3　验电器
观察如图11-3-11所示的验电器,思考并回答下列问题:
图11-3-11
问题1:验电器主要由　金属球　、　金属杆　和　金属箔　构成。
问题2:验电器可以用来检验物体　是否　带电,它的工作原理是　同种电荷相互排斥　。
问题3:用带电体接触验电器的金属球,就有一部分电荷转移到两片金属箔上,两金属箔张开,则两金属箔上带的是　同种　(选填“同种”或“异种”)电荷。带电体所带的电荷越多,验电器金属箔张开的角度就　越大　。
学点4　静电现象的应用和防护
阅读教材P54的内容,回答下列问题:
问题1:静电现象的利用有　静电除尘　、　静电喷涂　、　静电植绒　等。
问题2:静电现象的防护措施有　油罐车下面拖一条铁链　、　建筑物的顶端安装避雷针　等。
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