资源简介

电荷 摩擦起电
【教学目标】
（一）知识与技能：
1．知道摩擦起电现象。
2．知道自然界中有两种电荷和电荷之间的相互作用规律。
3．知道电荷及单位。
4．知道验电器的结构和工作原理。
5．了解原子结构、电荷从哪里来、金属导体中存在自由电子。
6．知道静电的危害和防止。
（二）过程与方法：
1．经历实验探究，领会物体带“电”的概念。
2．参与实验结果讨论，学会主动发言，能流利表达自己的见解。
（三）情感态度价值观：
1．通过事例认识电与我们生活密切相关，感知物理就在我们身边。
2．养成好问、爱探究的习惯，激发学习物理的兴趣。
【教学重点】
1．摩擦起电现象。
2．电荷间作用规律。
3．电荷的概念和单位。
【教学难点】
1．从实验现象推理得出自然界中只存在两种电荷及其作用规律。
2．知道静电的危害和防止。
【教学准备】
塑料梳子、塑料尺、塑料笔杆、碎纸屑、毛皮、绸布、橡胶棒、玻璃棒、铁架台、验电器、带绝缘柄的金属棒、塑料丝束、乒乓球。
【教学过程】
（一）新课导入：
1．互动。
（1）与电相关的现象很多，大家能不能举出一些例子。
（2）这些现象很多都比较复杂，要理解它们需要从学习简单的电学知识开始。
2．演示：这也是一个与电有关的实验：用手反复捋塑料丝束。
3．提问互动：
可看到什么现象？这种现象叫什么名字？你在什么地方见过摩擦起电？这节课我们主要研究摩擦起电和两种电荷。
（二）新课讲解：
静电现象：
1．学生探索摩擦起电：用毛皮（可用头发和丝绸）摩擦塑料梳子、尺子吸起纸屑。
（1）观察靠近梳子尺子的纸屑出现什么现象。
（2）学生讨论：塑料梳子尺子摩擦前后观察到的现象有什么不同？
（3）学生给“摩擦起电”下定义。
2．教师小结并给出摩擦起电的定义及带“电”性。
板书：经过摩擦的物体具有吸引轻小物体性质的现象叫摩擦起电。
带“电”性：物体具有吸引轻小物体的性质叫带了电荷，或叫带了电。
3．互动
你知道生活中哪些摩擦起电的现象吗？
电荷间的作用规律。
（1）用细绳将绸擦玻璃棒和毛擦橡胶棒悬挂在铁架台下，分别用绸擦玻璃棒和毛擦橡胶棒靠近，让学生观察排吸情况。
（2）互动
两根绸擦玻璃捧相互怎么样？两根毛擦橡胶棒怎么样？绸擦玻璃棒与毛擦橡胶棒怎么样？
小结：
大量实验表明，带电体如果与绸擦玻璃棒相互排斥，就一定与毛擦橡胶棒吸引；如果与毛擦橡胶棒相互排斥，就一定与绸擦玻璃棒吸引，这说明自然界中只有两种电荷。物理学规定绸擦玻璃棒所带电荷叫正电荷，毛擦橡胶棒所带电荷叫负电荷。由本实验可看出同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
（板书：自然界只有两种电荷：一种是正电荷——绸擦玻璃棒所带电荷，另一种是负电荷——毛擦橡胶棒所带电荷。电荷及作用规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。）
4．互动
怎样判断物体是否带电荷？
小结：
（1）根据定义看能不能吸引轻小物体。
（2）根据电荷间作用规律。
5．出示验电器，了解其结构
演示：用验电器检验物体是否带电。
6．互动：为什么它能检验物体是否带电呢？
小结：带电体接触验电器后，验电器两金属铂因为带上同种电荷互相排斥而张开。（板书：验电器的作用：检验物体是否带电；原理：同种电荷互相排斥。）强调指出其原理并未用到异种电荷互相吸引。
7．互动：验电器能检验出物体所带电荷的多少吗？
小结：能，看张角的大小。
8．电荷
描述：电荷的多少叫电荷量，简称电荷。物理学中凡有“量”字的概念都表示了多少。电荷量用Q表示。单位是库仑，简称库，符号C。
（板书：电荷的多少叫电荷量，简称电荷（用Q表示）。单位是库仑，简称库，符号C。）
9．原子的结构
（1）1897年，汤姆生发现中子，揭开原子是有结构的微粒。
（2）出示乒乓球，结合桃子李子的结构说明原子的核式结构。
（3）在原子中，原子核带正电，电子带负电
10．元电荷
在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫元电荷，用符号e表示。任何带电体所带电荷都是e的整数倍。互动：请问多少个电子带的电量为1C？（板书：最小电荷——元电荷：e=1.6×10-19C）
11．显电性
正常情况下，原子核所带正电荷与电子所带负电荷在数量上相等，整个原子呈中性，即对外不显带电性。如果在某种情况下（与其它物体作用时，如受外力作用时）原子核所带正电荷大于或小于电子所带电荷，原子则对外显电性。一般物体的原子所带正电荷总是不变的。（板书：正常情况下原子呈中性。中性原子得到电子带负电，中性原子失去电子带正电。）
12．自由电子可以移动
演示：A、B两个验电器，使A带负电，B不带电，用金属棒连接A、B的金属球，可以看到B的铂片张开。
（1）你们看到B有什么变化？
（2）互动：说明B的铂片上带上了电荷，它是怎么一回事呢？原来在A金属片上多余的电子的一部分，可以定向移动到B。
（3）想一想做一做：如果A带正电，电子又是怎样移动的呢？
（板书：可以定向移动的电子称为自由电子。）
13．静电的应用和防护
静电的应用。
情景：静电技术，已经广泛应用于基础理论研究、信息工程、空间技术、计算机工程、大规模集成电路生产、环境保护、生物技术、选矿和物质分离、医疗卫生消毒、食品保鲜、石油化工、纺织印染、农业生产等各个领域。现正在形成一个新兴的“静电产业”。
问题：
（1）除上述静电应用的实例外，你还知道哪些在生产和生活中的静电应用？
（2）简要说说静电复印机的工作流程。
（3）激光打印机、静电复印机和静电植绒利用了静电的什么特点？
解答：
（1）静电应用技术种类繁多，但从技术角度大体可划分为：净化技术，如静电除尘；生物技术，如静电育种和静电杀菌；分离技术，如静电分选等。
（2）静电复印机的工作流程可简要归纳为：照明和聚焦成像、静电显影、转印和定影三步。
（3）主要利用静电可以吸引轻小物体（或正负电荷相互吸引）的特点。
14．静电的危害和防止（重点探究）
情景：1993江苏省某县化肥厂发生氢气泄漏，泄漏的氢气因摩擦起火造成火灾，导致人员伤亡，并造成了较大的经济损失。
事故经过是：该厂碳化车间清洗塔发生严重氢气泄漏。厂领导为了保证生产，要求在不停机、不减压的条件下采取临时堵漏措施，堵塞漏气处。操作工按照厂领导的要求冒险作业，用铁皮和橡胶板进行堵漏，但是失败，操作工再次冒险作业，用平板车内的胎皮企图包住泄漏处。堵漏时，由于塔内的压力较高，高速喷出的氢气与橡胶皮摩擦产生静电火花，导致起火。
问题：
（1）根据上述事故描述，通过与同学共同讨论，你认为必须同时具备哪些条件才会产生这类事故？
（2）根据（1）中所得的结论，为防止类似事故的发生，应采用哪些措施？
解答：
（1）静电最为严重的危害是引起爆炸和火灾。因此，静电安全防护主要是针对爆炸和火灾。
静电引起爆炸和火灾的条件可归纳为以下几点：a．有产生静电的来源；b．静电得以积累；c．静电放电的火花能量达到爆炸性混合物的最小引燃能量；d．静电火花周围有爆炸性混合物存在。
（2）静电安全防护正是从控制这四个条件着手的。控制前三个条件的实质是控制静电的产生和积累，是消除静电危害的直接措施。控制第四个条件是消除或减轻周围环境爆炸和火灾的物质性因素，是防止静电危害的间接措施。
控制静电的产生主要是控制工艺过程和工艺过程中所用的材料；控制静电的积累主要是设法加速静电的泄漏和中和，使静电不超过安全限度。接地、增湿、加入抗静电添加剂等均属于加速静电泄漏的方法，运用感应中和器属于加速静电中和的方法。
尖端放电与避雷针。
问题：观察周围建筑物上安装的避雷针可以发现，尖尖的避雷针不但安装在高大建筑物的顶端，而且避雷针还通过导线（或金属）接地。避雷针为什么要做成尖尖的？避雷针为什么又要接地呢？
解答：避雷针顶部要做成尖尖的是根据尖端放电的原理。高大建筑物上安装避雷针，当带电云层靠近建筑物时，建筑物会感应到与云层相反的电荷，这些电荷会聚集到避雷针的尖端，达到一定的值后便开始放电，建筑物上的电荷被中和。建筑物的另外一端与大地相连，与云层相同的电荷就流入大地。显然，要使避雷针起作用，必须保证尖端的尖锐和接地通路的良好，一个接地通路损坏的避雷针将使建筑物遭受更大的损失。
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