1、電荷及其守恒定律教學設計遼寧省建昌縣高級中學 華正威【 教材、學情分析 】本節從物質微觀結構的角度認識物體帶電的本質， 使物體帶電的方法。 給學生滲透看問 題要透過現象看本質的思想。摩擦起電、兩種電荷的相互作用、電荷量的概念初中已接觸， 電荷守恒定律對學生而言不難接受， 在此從原子結構的基礎上做本質上分析， 使學生體會對 物理螺旋式學習的過程。 本節關鍵是做好實驗， 從微觀分析產生這種現象的原因。 有了使物 體帶電的理解， 電荷守恒定律便水到渠成， 進一步鞏固高中的守恒思想。 培養學生透過現象 看本質的科學習慣。 通過閱讀材料， 展示物理學發展中充滿睿智和靈氣的科學思維， 弘揚前 輩物理學家探

2、尋真理的堅強意志和科學精神。【 教學預設 】·使用幻燈片時充分利用它的高效同時， 盡量保留黑板的功能始終展示本節課的知識框 架。·在條件允許的情況下努力使實驗簡化， 給學生傳遞這樣一個信息善于從簡單中捕 捉精彩瞬間，從日常生活中發現和體驗科學（閱讀材料）。·練習題設計力求有針對性、導向性、層次性。【 教學目標 】（一）知識與技能·知道兩種電荷及其相互作用。·知道三種使物體帶電的方法及帶電本質。·知道電荷守恒定律。·知道什么是元電荷、比荷、電荷量、靜電感應的概念。（二）過程與方法·物理學螺旋式遞進的學習方法。

3、3;由現象到本質分析問題的方法。（三）情感態度與價值觀 ·通過對本節的學習培養學生從微觀的角度認識物體帶電的本質透過現象看本質。 ·科學家科學思維和科學精神的滲透課后閱讀材料。【 教學重、難點 】重點： 電荷守恒定律難點： 利用電荷守恒定律分析解決相關問題摩擦起電和感應起電的相關問題。【 教學過程 】引入新課： 今天開始我們進入物理學另一個豐富多彩，更有趣的殿堂，電和磁的世界。 高中的電學知識大致可分為電場的電路， 本章將學習靜電學， 將從物質的微觀的角度認識物 體帶電的本質，電荷相互作用的基本規律，以及與靜止電荷相聯系的靜電場的基本性質。【板書 】第一章 靜電場【板書 】

4、一、電荷 （復習初中知識）1 兩種電荷： 正電荷和負電荷：把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷，用 正數表示。把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負電荷，用負數表示。2 電荷及其相互作用： 同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。3使物體帶電的方法：摩擦起電 學生自學 P2 后解釋摩擦起電的原因， 培養學生理解能力和語言表達能力。 為電荷守恒定律做鋪墊。演示摩擦起電， 用驗電器檢驗是否帶電， 讓學生分析使金屬箔片張開的原因過渡到接觸 起電。接觸起電 電荷從一個物體轉移到另一個物體上 仔細觀察從靠近到接觸過程中還有哪些現象？靠近未接觸時箔片張開 張開意味著箔片帶電？看來還有其他方式使物體帶電

5、？其帶電本質是什么？設置 懸念。懸念。自學 P3 第二段后， 回答自由電子和離子的概念及各自的運動特點。解釋觀察到的現象。再演示，靠近（不接觸）后再遠離，箔片又閉合，即不帶電，有沒有辦法遠離后箔片仍 帶電？提供器材，鼓勵學生到時講臺演示。得出靜電感應和感應起電。 靜電感應和感應起電 電荷從物體的一部分轉移到另一部分。 通過對三種起電方式本質的分析， 讓學生思考滿足共同的規律是什么？得出電荷守恒定 律。學生自學教材，掌握電荷守恒定律的內容，電荷量、元電荷、比荷的概念。【板書 】二、電荷守恒定律：電荷既不能創造， 也不能消滅， 只能從一個物體轉移到另一個物體， 或者從物體的一部 分轉移到另一部分。

6、一個與外界沒有電荷交換的系統，電荷的代數和總是保持不變。【板書 】三、幾個基本概念電荷量 電荷的多少叫做電荷量。符號： Q 或 q 單位：庫侖 符號： C。元電荷 電子所帶的電荷量，用 e表示，e =1 60 ×10 -19C。注意：所有帶電體的電荷量或者等于 e，或者等于 e 的整數倍。電荷量是不能連續變化 的物理量。最早由美國物理學家密立根測得比荷電荷的電荷量 q與其質量 m 的比值 q/m ，符號： C/ 。 靜電感應和感應起電 當一個帶電體靠近導體時， 由于電荷間相互吸引或排斥， 導體 中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體， 使導體靠近帶電體的一端帶異號電荷， 遠離一端帶同 號電

7、荷。這種現象叫做靜電感應。利用靜電感應使金屬導體帶電的過程叫做感應起電。【小結 】對本節內容做簡要的小結。教學反思“電荷及其守恒定律”是參加市 2014 年高中物理優質課的教學設計 ,課后反思如下：1 學生具備的初中知識基礎 基于電荷及其守恒定律一節的學習，學生具備的初中基礎知識有兩個方面： 一是靜電知識。摩擦能使物體帶電。自然界僅有兩種電荷：正電荷、負電荷。富蘭 克林將用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷， 用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷 稱為負電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。二是物質的微觀結構知識。 物質由分子組成， 分子是保持物質化學性質的最小微粒。 分子由原子組成，原子

8、由帶正電的原子核和帶負電的電子構成，且正、負電荷數量相等。盧瑟福建立了類似行星繞日的核式結構模型： 原子核位于原子的中心， 電子受原子 核吸引，繞核做高速運動。原子核由質子和中子構成，質子帶正電荷，中子不帶電，質子和 中子統稱為核子，都是由更小的微粒夸克構成的。許多老師在引導學生回顧學過的基礎知識時， 不能清晰地界定靜電知識和物質的微 觀結構知識，將兩方面的知識交叉反復。不清楚初中學習的靜電知識是靜電場的基礎知識， 物質的微觀結構知識是用來解釋靜電現象， 認識物體帶電本質的， 且由原子的結構模型， 可 順暢建立簡化的金屬結構模型。2 課本知識學習的思路梳理電荷守恒定律是課時學習的中心， 電荷產

9、生的機理是學習的基礎。 確定物體是否帶 電，最簡單的方法是看其能否吸引輕小物體。實驗的方法是用驗電器或靜電計進行檢驗。使物體帶電的方法有三種： 摩擦起電、 接觸起電和感應起電。 無論哪一種起電方式 都不是創造出電荷， 而是使電子發生移動， 由一個物體轉移到另一個物體， 或由物體的一部 分轉移到另一部分。 失去電子的帶正電荷，得到電子的帶負電荷， 由此水到渠成， 得出電荷 守恒定律。電荷守恒定律的第二種表述， 是基于第一種表述 （建立在實驗事實基礎上） 的思維 推進： 在電中性的物質里不是沒有電荷， 而是電荷的代數和為零； 電荷的中和不是正、 負電 荷一起消失，而是不同種類的電荷數量達到等量、異

10、號，正、負電荷的代數和為零；電荷的 總量就是指電荷的代數和。元電荷和比荷是學習靜電場的基本概念。 電荷的多少稱為電荷量， 正電荷的電荷量 是正值，負電荷的電荷量是負值。電子所帶的電荷量是最小的電荷量（負值）。元電荷是最小的電荷量 （沒有符號） ，其值等于電子所帶的電荷量， e=1.6 ×10-19 C（密立根測得）。帶電體所帶電荷量可能等于e，或者是 e 的整數倍，電荷量不是連續變化的物理量。比荷（ e/m ）是電荷量與其質量之比。課堂教學實施的重點是結合摩擦起電和感應起電的具體情境，理解電荷守恒定律； 而不是從物質的微觀結構角度認識物體帶電的本質。學習的難點是建立元電荷的概念， 知

11、道電荷量不能連續變化， 而不是帶正電的原子 為什么不能移動。3 課堂教學存在的主要問題3.1 使物體帶電的三種方法（摩擦、接觸和感應起電），不是孤立的，不需要通 過三次實驗分別展示用絲綢摩擦玻璃， 玻璃棒帶上正電荷是摩擦起電； 用玻璃棒接觸驗電器， 驗電器的 金屬箔張開（移走玻璃棒，金屬箔仍然張開），驗電器帶上正電荷，是接觸起電；用玻璃棒 靠近驗電器的金屬球，驗電器的金屬箔張開， 移走玻璃棒，張開的金屬箔閉合，玻璃棒靠近 驗電器，驗電器帶電是感應起電。3.2 用毛皮摩擦硬橡膠棒，使硬膠棒帶電正確的摩擦方法， 不是拿硬橡膠棒的手用力、 單向的一次次摩擦， 而是拿毛皮的手 來回適當的用力，用毛皮摩

12、擦。使硬橡膠棒上的電荷轉移到驗電器的金屬球上時， 不是點接觸， 而是移動硬橡膠棒 不同部位接觸。實驗的不成功更多源于教師思想不重視、操作方法不正確，而不是空氣的潮濕。3.3 知識學習的層次性認識不足，過早提出電荷的均分法則在電荷量的概念、 單位、 符號學習前， 便向學生講授兩個完全相同的金屬球A、B ，A 帶電 +Q 與不帶電的 B 接觸， A 的電荷量會分給 B 一半。學生雖能有所感悟，卻很難將所學的知識進行同化或順應，更不能意識到 +Q 的均 分是由自由電荷移動引起的。3.4 原子核與核外電子的模型是類似行星的核式模型，而不是蘋果肉與蘋果核模型核力是核子 （質子和中子） 間的作用力， 不是

13、原子核不能移動的原因。 原子核與核 外電子間的作用力是靜電力，不是核力。電荷間的移動是電荷間相互作用的結果， 不是搶來搶去的。 物質分子間的擴散運動， 與電荷在物體間的轉換，說的是不同性質的問題。3.5 對絕緣體和金屬導體的微觀結構認識不足播放的實驗視頻中， 學生用大金屬球從感應起電機取電， 大金屬球圍繞感應起電機 的放電球轉多圈（電荷在金屬導體間的轉移是瞬間完成的），教師沒有制止。實驗失敗的原因，被理所當然地歸結為空氣的濕度較大。3.6 實驗存在問題 注重教師的演示實驗，而不重視學生動手實驗。 注重教師自己的講解，而不重視學生的學習。 注重知識的傳授，而不重視知識的層次和結構。 注重知識淺層

14、次識記，而不重視知識深層次的理解。 簡單的知識被復雜化，清晰的思路被模糊化。4 課堂教學中的亮點4.1 能有效利用現代教學設備課前制作師生合作的實驗視頻， 一方面為課堂的順暢教學提供保障， 另一方面能加 強師生情感溝通，提高師生間的相互信任度。4.2 能對絲綢摩擦玻璃棒、毛皮摩擦硬橡膠棒的摩擦起電進行引申 用泡沫塑料摩擦玻璃棒、 絲綢摩擦塑料梳等， 使學生認識到摩擦起電是生活中的普 遍現象。4.3 自制教具如圖 1 所示，將靜電計的金屬球處安裝易拉罐，兩個靜電計易拉罐組合到一起， 替代枕形導體，實驗效果非常好。圖 1 自制教具5 課堂教學操作范例5.1 播放“電閃雷鳴”或“頭發豎起”的視頻指導

15、學生觀看，說明靜電現象是自然界和日常生活中常見的物理現象。5.2 要求學生用塑料筆桿摩擦頭皮教師用毛皮摩擦硬橡膠棒， 提問筆桿和硬橡膠棒是否會帶電？學生給出吸引輕小物 體的方法，教師給出驗電器和靜電計檢驗的方法。 追問：為什么摩擦會使不帶電的物體帶電？5.3 引導學生回顧復習初中所學的靜電和物質的微觀結構知識 指導學生用物質的微觀結構知識認識物體的帶電本質。 由“人們沒有發現對兩種電 荷都吸引或都排斥的電荷”，較理性地推導出“自然界只有兩種電荷”，呈現嚴謹的邏輯思 想和批判性思維；由盧瑟福原子核式結構模型，建立金屬結構的簡化物理模型。5.4 三種起電方式用毛皮摩擦硬橡膠棒，硬橡膠棒帶電是摩擦起

16、電；用帶電的硬橡膠棒接觸驗電器， 驗電器的金屬箔張開，拿走硬橡膠棒，金屬箔仍然張開著，驗電器的帶電是接觸起電； 用帶 電的硬橡膠棒靠近靜電計， 靜電計的指針發生偏轉， 移走硬橡膠棒， 指針回復到原來的位置， 靜電計的帶電是感應起電。5.5 電荷守恒定律用帶電的硬橡膠棒靠近枕形導體 A、B ，枕形導體 A、B 兩側的金屬箔均張開，移 走帶電的硬橡膠棒， 枕形導體 A 、B 兩側的金屬箔均閉合。 再次用帶電的硬橡膠棒靠近枕形 導體 A、B，枕形導體 A、 B 兩側的金屬箔均張開，將枕形導體A、B 分開，移走帶電的硬橡膠棒，枕形導體 A 、B 兩側的金屬箔仍然張開，接著將 A、 B 接觸，枕形導體

17、A 、B 兩側 的金屬箔均再次閉合。以此為基礎總結出電荷守恒定律。5.6 理性剖析電荷守恒定律電中性的物體中有電荷， 正電荷和負電荷的代數和為零； 電荷中和不是正、 負電荷 一起消失，只是物體中所含的正、負電荷數等量、異號，代數和為零；電荷總量保持不變， 同樣是指電荷的代數和。再結合帶電粒子的產生和湮滅， 推進對電荷守恒定律的認識， 提出電荷守恒定律的 新表述。5.7 學生自學電荷量、元電荷、比荷等基礎知識強調元電荷 e 是最小的電荷量，任何一個帶電體，所帶的電量僅可能等于e，或是e 的整數倍。元電荷 e 的值是由美國物理學家密立根最早測得的。教學反思 這是 2014 年參加市級骨干教師網絡曬課的一節 閱讀課，設計主旨在于體現新課 程標準理念，讓學生成為課堂的主人。 新課程倡導自主， 合作，探究的學習方式。 這就要求教師在上課時充分發揮學生的自主性， 實現教學的活動性和內容的廣泛 性。本節課整體上過程流暢，學生配合較好。問題導入話題 ,引出報紙是比較重要的 媒體之一， 并且讓同學們商量制作一份報紙所需要的工作人員。 通過精讀細讀感 知文章，分析文中重點難詞難句。學生的學習興趣大大提高，學生的合作意識，