(南昌一中余龍老師參加全國物理青年大賽獲一等獎課題設計)
一、知識與技能目標
1、知道三種起電方式及本質(zhì),學會使物體帶電。
2、知道電荷守恒定律。
3、知道什么是元電荷。
4、掌握庫侖定律,要求知道點電荷的概念,理解庫侖定律的含義及其公式,知道靜電力常量。
5、會用庫侖定律的公式進行有關的計算
二、過程與方法目標。
1、通過物理概念和規(guī)律的學習過程,了解物理學的實驗和模型的研究方法。
2、學生進行分組實驗,經(jīng)歷探究物理規(guī)律的過程,了解庫侖等科學家得出物理規(guī)律的過程,逐步提高分析解決問題以及交流、合作的能力。
三、情感目標與價值目標。
1、滲透突出主要因素,忽略次要因素的辯證唯物主義思想。
2、從學生生活中常見的物理現(xiàn)象培養(yǎng)學生極大學習興趣,培養(yǎng)學生敢于提問,勇于探究的精神。
四、重點和難點。
1、學會使物體起電的方式。
2、庫侖定律探究及定律。
五、實驗用具
有機玻璃棒、絲綢、毛皮、橡膠棒、鋁箔球、球形絕緣導體、絕緣的絲線、絕緣的支架、鐵架臺,泡沫塑料,驗電器,驗電羽,枕形導體,庫侖定律定量裝置,靜電鈴裝置。
六、教學方法
演示實驗、分組探究實驗、老師和學生共同探究實驗、討論、多媒體輔助。
第一部分:引入新課:
利用一段錄像:自然界的電現(xiàn)象??播放一段閃電視頻、美麗的燈光夜景??大連幾處著名的建筑物夜景、高科技??神州六號、三峽大壩;(從情感價值上激發(fā)學生的學習熱情和探究欲望)
第二部分:研究三種起電方式
1、實驗:枕形導體帶電實驗。
介紹:我用裝椰奶的罐子和一個驗電器改裝的儀器,如果它帶電,驗電器的金屬鉑片就會張開,我做了兩個,一個A一個B。
引言:把兩個絕緣的導體緊密接觸,使之成為一個整體,我用毛皮摩擦泡沫使泡沫帶電,看!移近導體,看!金屬鉑片張開了一個角度,我再把泡沫移開,看!金屬鉑片怎樣?(閉合),再做一遍,注意實驗步驟,第一步,毛皮摩擦泡沫;第二步,移近導體AB;第三步,先把AB導體分開;第四步,注意看!拿走泡沫。
提問:1、你們看到了什么?(張角依然存在或AB帶電)。
2、如果把A、B再靠在一起又會怎樣呢?(閉合,不帶電)。
引言:這些現(xiàn)象的原因是什么呢?讓我們用動畫來模擬演示這個實驗(如圖1、2所示)(請
圖1 圖2
同學回答)
提問:1、AB不帶電的原因(引導,是不是由于內(nèi)部沒有電荷)
學生可能回答:(1)不是,正負等量(2)正負電荷個數(shù)相等(正負電荷量相等)
動畫:第一二步后(提問1),三四步后(提問2)提出說明這種現(xiàn)象叫靜電感應現(xiàn)象,用靜電感應的方法使物體帶電叫感應起電。
(板書2、起電方式:摩擦、感應)
提問:1、你看到AB導體中的正負電荷發(fā)生了什么變化?為什么?
學生可能回答:1、負電荷發(fā)生了移動,同種電荷互相排斥。
提問:2、A、B帶電的原因是什么呢?
學生可能回答:1、分開后A中負電荷不能回到B中。(由于AB電荷不等量所以帶電)
2、B得電子、A失電子。
3、不會(提示:不帶電得原因是正負電荷不等量,現(xiàn)在呢?)
提問:3、為何A、B帶電后重新靠在一起又不帶電呢。
學生回答:1、負電荷又回來了(怎么會回來,正負相吸、發(fā)生中和)。
2、正負電荷又等量了(說明電荷總量保持不變)
2、學生分組感應起電實驗
引言:桌上有一個帶電金屬球形導體,想想怎樣用感應起電的方式讓它帶電,剛剛的實驗里有兩個導體AB,我們把這個球看作是導體A,那B呢(大家討論一下,怎么做,分幾步做),(在學生中間指導),做完后檢驗,(故意用手摸一下驗電器或驗電羽,沒電了)。我們再用動畫(如圖3、4)來模擬一下剛剛的這個實驗。
圖3 圖4
提問:1、請一位同學回答導體球是如何帶電的。(提示:按實驗步驟思考)
2、如何讓導體球的電量減少(討論)
學生可能回答:(1)、用手摸一下球,再用驗電羽檢驗,發(fā)現(xiàn)其已不帶電。(太快了,怎樣慢慢的減少)
(2)、用小的導體球與大金屬球接觸后(再與驗電羽接觸,發(fā)現(xiàn)小導體球已帶電)。
提問:3、還要減少呢,再靠,有用嗎?(要用手摸一下小球)。
引言:我們用小球接觸帶電的大球使小球帶電,不是摩擦吧,也不是感應吧,這種起電方式稱為(板書:接觸起電)
3、起電(板書:本質(zhì))、電荷守恒
提問:1、起電的原因是什么?(使物體帶電的過程有沒有電荷的增加或減少?這種起電的原因又叫做起電的本質(zhì))
引言:很好本質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移,比如說摩擦和接觸是電荷由一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上,而靜電感應則是電荷從物體的一個部分轉(zhuǎn)移到另一個部分,轉(zhuǎn)移過程中蘊涵著怎樣的規(guī)律呢?(總量保持不變),這就是(板書:電荷守恒定律)。
4、元電荷(板書e=1.6x10-19 C)
引言:使物體帶電是由于電荷的移動,假設一個電子的帶電量是e,得到一個電子的物
體帶電量為e,得到n個電子呢,ne,引出元電荷的概念。
比荷:實際運算中還常引入電子的比荷。
第三部分 庫侖定律研究
(1)轉(zhuǎn)架實驗: 毛皮摩擦后的橡膠棒放在絕緣轉(zhuǎn)架上,用另一根橡膠棒與毛皮摩擦后相互靠近(現(xiàn)象同種電荷相互排斥),然后用一根玻璃棒與絲綢摩擦之后,靠近轉(zhuǎn)架上的橡膠棒(現(xiàn)象異種電荷相互吸引)
引言:剛剛我們學習了如何讓物體帶電,下面我們將研究兩個帶電體之間的相互作用力的大小和方向怎樣。
提問:1)放在遠、近不同的位置,觀察現(xiàn)象有何不同。說明了什么問題?
回答:1)越近轉(zhuǎn)的越快,說明作用力越大。
2)相互排斥(引導:靠的越近轉(zhuǎn)動的越怎樣,作用力越怎樣)
3)相互作用越明顯(說明作用力越大)
最后說明作用力與距離有關系。
2)絲綢輕摩一下玻璃棒,則電荷量比摩擦幾次小一點,你又看到了什么現(xiàn)象,說明了什么問題?
回答:與上相同
最后說明作用力與電荷量有關系。
(2)庫侖定律分組實驗(如圖5所示)
圖5
引言:通過剛剛的實驗,我們發(fā)現(xiàn)作用力與距離和電荷量有關,那到底它們之間有怎
樣的關系呢?就請同學通過實驗探究一下,首先要有兩個帶電體,金屬球和金
屬鉑片。
請問:如何使它們帶電(討論)?
學生:球感應,鉑片接觸。(若說摩擦,則告訴大家,金屬很難摩擦起電)。
引言:很好,現(xiàn)在有兩個帶電體,你又怎樣判斷它們之間相互作用力的大小呢?
回答:力越大,繩擺得越高(引導:它們帶同種電荷,互相排斥,有力懸線會上擺,力越大,擺角會怎樣變化?)
請問:如何改變距離和電量?
回答:移近移遠、用手摸,用球靠
實驗完成后請大家回答結(jié)論
(3)庫侖定律定量實驗(用簡單的儀器實現(xiàn)較好的實驗效果)
3、庫侖定律內(nèi)容、表達式、條件、方向
表達式(板書:2、F=。。。)其中的k表示的是靜電力常量。想想有單位嗎?根據(jù)導出單位的規(guī)則可得(板書:K=。。。),我們發(fā)現(xiàn)這個公式與萬有引力的公式很相似吧,它們會不會有什么內(nèi)在聯(lián)系呢,科學家們對這方面進行了很多研究,大物理學家愛因斯坦在晚年就曾做過這方面的研究,將來大家也可以向科學家們一樣去探究一下這個問題。從庫侖定律中我們還可以發(fā)現(xiàn)它的適用條件是真空中的點電荷(幻燈),點電荷是一個理想化的模型,什么電荷能看成是點電荷呢(幻燈),簡單講,點電荷就是帶電的質(zhì)點。大小用公式可求,方向就在他們的連線上,同種電荷互相排斥、異種電荷互相吸引。
第四部分:例題講解、靜電鈴結(jié)束
例題:學習完概念規(guī)律后,我們通過例題來加深理解。
結(jié)束:靜電得應用非常的廣泛,請看。。。。。。,
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