1電荷目標素養1．物理觀念：基于摩擦起電、接觸起電和感應起電的三種方式，引導學生歸納總結三種起電方式的相同之處，總結歸納出電荷的產生并不是創造了電荷，而是帶電粒子發生了轉移，進而理解電荷守恒定律；通過正負電子的湮滅，讓學生感受，隨著物理學的發展，電荷守恒定律的內涵變大了，表述也發生了變化，從而讓學生更加深刻地理解電荷守恒定律，讓物理規律在學生頭腦中得到提煉和升華，提升學生的物理觀念。2．科學思維：通過設置一個任務串，幫助學生回憶摩擦起電的相關內容，基于金屬微觀結構模型，引導學生解釋摩擦起電的原因，從物質的微觀結構認識物體帶電的本質，逐步培養學生調用相關的物理知識對現象作出合理解釋的科學思維能力。3．科學探究：通過靜電感應的演示實驗，讓學生觀察到不用接觸也能使物體帶電的過程；通過問題的設置，引導學生分析出靜電感應的帶電過程也是電子的轉移過程。4．科學態度與責任：通過布置查閱富蘭克林實驗的相關資料的任務，讓學生體會物理學家尊重事實、敢于質疑、善于反思的科學態度。重點難點重點1．通過各種起電方式，理解電荷守恒定律。2．通過靜電感應實驗，分析感應起電的帶電過程。難點1．從微觀結構的角度來認識物體帶電的本質。2．靜電感應現象的分析。教學準備教師準備1．準備實驗器材：橡膠棒、毛皮、玻璃棒、絲綢、驗電器等。2．制作本節課的多媒體課件。學生準備1．預習本節課的內容。2．回顧摩擦起電的相關知識和驗電器的使用方法。3．查閱富蘭克林實驗的相關資料。導入新課導入一（情境導入）本杰明·富蘭克林，18世紀美國的實業家、科學家、社會活動家、思想家、文學家和外交家。1752年6月的一天，烏云密布，電閃雷鳴，一場暴風雨即將來臨。富蘭克林和他的兒子威廉一起帶著上面裝有一個金屬桿的風箏來到一個空曠地帶。富蘭克林高舉起風箏，威廉則拉著風箏線飛跑。由于風大，風箏很快就被放上高空。過了不久，雷電交加，大雨傾盆。富蘭克林和威廉一起拉著風箏線，父子倆焦急地期待著。此時，剛好有一道閃電從風箏上掠過，富蘭克林用手靠近風箏上的鐵絲，全身立即掠過一種恐怖的麻木感。他抑制不住內心的激動，大聲呼喊：“威廉，我被電擊了！成功了！成功了！我捉住“天電＇了！”隨后，他又將風箏線上的電引入萊頓瓶中。回到家后，富蘭克林用雷電進行了各種電學實驗，證明了天上的雷電與人工摩擦產生的電具有完全相同的性質。富蘭克林關于天上和人間的電是同一種東西的想法，在他自己的這次實驗中得到了證實。導入二（問題導入）教師你能想辦法讓吹起的氣球帶上電嗎？教學過程環節一：電荷如何讓吹起的氣球帶上電？怎樣才能判斷氣球帶上了電了？將吹起的氣球在頭發上反復摩擦幾次，氣球就可以帶電了。氣球可以吸引頭發、輕小的紙片等，通過這些現象可以判斷氣球已經帶上了電。你能判斷氣球所帶電荷的電性嗎？通過什么方法可以進行判斷呢？學生用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電。如果用帶正電的玻璃棒靠近帶電氣球，觀察兩者之間是相互吸引還是相互排斥，就可以判斷氣球所帶電荷的電性了。同樣，用帶負電的橡膠棒也可以進行判斷。實驗操作：用帶負電的橡膠棒靠近用細繩懸掛的帶電氣球，氣球受到斥力的作用，說明氣球帶的是負電。介紹電荷在物理學中常見的表示形式及電荷的單位。電荷的多少叫作電荷量，用Q表示，有時也可以用q來表示。在國際單位制中，它的單位是庫侖，簡稱庫，符號是C。正電荷的電荷量為正值，負電荷的電荷量為負值。1881年，第1屆國際電學大會確定庫侖（C）為電荷量的國際單位，定義為1A恒定電流在1s時間間隔內所傳送的電荷量為1C。美國科學家富蘭克林通過實驗發現，雷電的性質與摩擦產生的電的性質完全相同，并命名了正電荷和負電荷。迄今為止，人們沒有發現對這兩種電荷都排斥或都吸引的電荷。自然界的電荷只有兩種。請同學們閱讀教材中關于原子結構的內容，并分析為什么氣球會帶上負電。學生組成物質的原子是由帶正電的原子核和帶負電的電子組成的，原子核是由質子和中子被緊密地束縛在一起構成的，其結構一般是非常穩定的。通常離原子核較遠的電子受到的束縛較弱，容易受到外界的作用而脫離原子。當用頭發和氣球相互摩擦時，一些受束縛較弱的電子會發生轉移。根據氣球的帶電情況可以判斷，是頭發上的電子轉移到了氣球上，氣球得到了多余的電子而帶上了負電，而頭發由于失去電子帶上了正電。介紹自由電子：金屬中原子的外層電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由運動，這種電子叫作自由電子。失去自由電子的原子便成為帶正電的離子，它們在金屬內部排列起來，每個正離子都在自己的平衡位置附近振動而不移動，只有自由電子穿梭其中，這就使金屬成為導體。絕緣體中幾乎不存在能自由移動的電荷。環節二：靜電感應在摩擦起電的實驗中，相互摩擦的兩物體具有什么特征呢？金屬中有很多自由移動的電子，為什么不用金屬棒來完成摩擦起電的實驗呢？學生在摩擦起電的實驗中，使用的兩個物體都是絕緣體，這樣產生的電荷較難移動，會保留在物體上。金屬棒是導體，在摩擦起電的實驗中，即使金屬棒帶了電，電荷也會通過人體被導走。教師出示驗電器、橡膠棒、絲綢等實驗器材，并提出問題：如何讓導體帶電，你們能用這些器材進行實驗展示，并說出金屬帶電的原因嗎？學生用摩擦過的橡膠棒接觸驗電器的金屬部分后，驗電器下面的金屬箔張開，說明驗電器帶了電。驗電器帶電的原因：當橡膠棒與驗電器的金屬部分接觸時，由于電子之間的相互排斥，使電荷重新分布，兩片金屬箔因都帶負電荷而互相排斥，就張開了。教師｜剛才同學們展示的帶電過程屬于接觸起電方式，還有什么方式可以讓金屬導體帶上電呢？請同學們觀察如圖所示的演示實驗，并回答下面的問題。問題1：當把帶正電的物體C靠近導體A、B，它們下面的金屬箔有什么變化？請分析產生這種變化的原因。問題2：當把帶正電的物體C遠離導體A、B，它們下面的金屬箔又有什么變化？請分析產生這種變化的原因。學生當帶電物體C靠近導體A、B且不接觸時，導體A、B仍為電中性，但其表面的電荷會受到帶電體C的影響而重新分布，也就是由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，使得靠近帶電體C的導體A帶負電，從而使導體A下面的金屬箔由于帶負電而張開，導體B下面的金屬箔由于帶正電而張開。當帶電物體C遠離導體A、B后，金屬箔由張開變為閉合，導體A、B表面又恢復到了原來電中性的狀態。教師當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間的相互吸引或相互排斥，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種電荷，遠離帶電體的一端帶同種電荷。這種現象叫作靜電感應。利用靜電感應使金屬導體帶電的過程叫作感應起電。如果實驗中先把導體A、B分開，然后再移去帶電物體C，實驗現象又會是怎樣的？我們又該怎樣解釋呢？學生觀察實驗現象并進行實驗論證。實驗現象：先把導體A、B分開，然后移去帶電物體C，導體A、B下的金屬箔仍然張開。實驗論證：如果先不移開帶電物體C，導體A、B分離時，導體A帶負電荷，而導體B帶等量的正電荷。然后再將帶電物體C移開，由于導體A、B已經分開，它們都將不能恢復到電中性的狀態。教師你怎樣證明導體A、B帶等量異種電荷呢？學生可以將導體A、B接觸，由于它們帶等量異種電荷，接觸后電荷中和，它們下面的金屬箔都會閉合起來。教師｜通過實驗演示證明學生的論述是正確的。設計意圖學生對于摩擦起電和接觸起電的方式比較熟悉，也能夠利用微觀的原子模型解釋這兩種帶電方式的原因。從學生熟悉的物理情境入手，符合學生的認知規律，并能很好地激發學生用新知識解釋熟悉的物理現象的學習興趣。學生對于感應起電的過程則比較陌生，通過演示實驗及引導性的問題，讓學生利用已有知識解釋相應的物理現象，并為自己的論證提供合理的實驗依據，以此提升學生的科學論證能力。環節三：電荷守恒定律、元電荷教師｜上面我們一起探究了使物體帶電的三種方式，請同學們思考一下，這三種起電過程有什么共同的規律呢？學生摩擦起電：電子從一個物體轉移到另一個物體。接觸起電：電子從一個物體轉移到另一個物體。感應起電：電子從物體的一部分轉移到另一部分。帶電原因：電子轉移。共性：電荷總量不變，電荷守恒。教師電荷守恒定律：大量實驗事實表明，電荷既不會創生，也不會消滅，它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；在轉移過程中，電荷的總量保持不變。這個結論叫作電荷守恒定律。近代物理實驗發現，在一定條件下，帶電粒子可以產生或湮沒。例如，一個高能光子在一定條件下可以產生一個正電子和一個負電子；一對正、負電子可以同時湮沒，轉化為光子。不過在這些情況下，帶電粒子總是成對產生或湮沒的，兩個粒子帶電數量相等但電性相反，而光子又不帶電，所以電荷的代數和仍然不變。因此，電荷守恒定律更普遍的表述是：一個與外界沒有電荷交換的系統，電荷的代數和保持不變。它是自然界重要的基本規律之一。元電荷：迄今為止，實驗發現的最小電荷量就是電子所帶的電荷量。人們把這個最小的電荷量叫作元電荷，用e表示。實驗還發現，所有帶電體的電荷量都是e的整數倍。這就是說，電荷量是不能連續變化的物理量。元電荷e的數值，最早是由美國物理學家密立根測得的，他因此獲得諾貝爾物理學獎。在密立根實驗之后，人們又做了許多測量。現在公認的元電荷e的值為e=1.602176634×10-19C。核心總結本節課的課標要求是：“通過實驗，了解靜電現象；能用原子結構模型和電荷守恒的知識分析靜電現象。”所以本節課的實驗是非常重要的。學生在初中已經對電學有了初步接觸，所以本節課采用小任務的形式引入。通過判斷氣球是否帶了電、判斷氣球帶電的電性等內容，引導學生調取初中的物理知識來解決問題，提升學生的科學論證能力；通過金屬原子結構模型，引導學生從微觀的角度分析摩擦起電的原因，并能分析解釋靜電感應現象，進一步提升學生應用物理模型解釋現象的科學推理能力；最后再引導學生基于不同的起電方式分析得出電荷守恒定律，理解電荷守恒定律，體會守恒觀念的重要性。板書設計第1節電荷1．電荷（1）電荷的多少叫作電荷量。（2）單位是庫侖，簡稱庫，符號是C．2．靜電感應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種電荷，遠離帶電體的一端帶同種電荷。這種現象叫作靜電感應。3．電荷守恒定律、元電荷（1）電荷守恒定律：大量實驗事實表明，電荷既不會創生，也不會消滅，它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；在轉移過程中，電荷的總量保持不變。（2）最小的電荷量叫作元電荷，計算中一般取e=1.60×1（3）電子的電荷量e與電子的質量m。之比，叫作電子的比荷。e教學研討從本章開始，學生開始學習電磁學的相關知識。第九章“靜電場及其應用”是電磁學內容的第一章，而本節內容的重要功