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人教板—新课标物理选修3—1教案-----第一章、静电场

第一节、电荷及其守恒定律(1课时)

教学目标

(一)知识与技能

1.知道两种电荷及其相互作用.知道电量的概念.

2.知道摩擦起电,知道摩擦起电不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开.

3.知道静电感应现象,知道静电感应起电不是创造了电荷,而是使物体中的电荷分开.

4.知道电荷守恒定律. 5.知道什么是元电荷. (二)过程与方法

1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷

2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷,而是使物体中的电荷分开.但对一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和不变。

(三)情感态度与价值观

通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质 重点:电荷守恒定律

难点:利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。 教具:丝绸,玻璃棒,毛皮,硬橡胶棒,绝缘金属球,静电感应导体,通草球。 教学过程:

(一)引入新课:新的知识内容,新的学习起点.本章将学习静电学.将从物质的微观的角度认识物体带电的本质,电荷相互作用的基本规律,以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。 【板书】第一章 静电场 复习初中知识:

【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质,这种现象叫摩擦起电,这样的物体就带了电.

【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥,而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引,所以自然界存在两种电荷.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引. 【板书】自然界中的两种电荷

正电荷和负电荷:把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷,用正数表示.把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷,用负数表示.

电荷及其相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引. (二)进行新课:第1节、电荷及其守恒定律 【板书】

1、 电荷

(1)原子的核式结构及摩擦起电的微观解释

构成物质的原子本身就是由带电微粒组成。 原子:包括原子核(质子和中子)和核外电子。 (2)摩擦起电的原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同.

实质:电子的转移.

结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷.

(3)金属导体模型也是一个物理模型P3

用静电感应的方法也可以使物体带电.

【演示】:把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A,B(参见课本图1.1-1).可以看到A,B上的金属箔都张开了,表示A,B都带上了电荷.如果先把C移走,A和B上的金属箔就会闭合.如果先把A和B分开,然后移开C,可以看到A和B仍带有电荷;如果再让A和B接触,他们就不再带电.这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷,重新接触后等量异种电荷发生中和.

【板书】(4)、静电感应:把电荷移近不带电的异体,可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电,叫做感应起电. 提出问题:静电感应的原因?

带领学生分析物质的微观分子结构,分析起电的本质原因:把带电的球C移近金属导体A和B时,由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,使导体上的自由电子被吸引过来,因此导体A和B带上了等量的异种电荷.感应起电也不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开,是电荷从物体的一部分转移到另一部分。

得出电荷守恒定律.

【板书】2、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分.

另一种表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变。 ○引导学生分析问题与练习3 3.元电荷

电荷的多少叫做电荷量.符号:Q或q 单位:库仑 符号:C 元电荷:电子所带的电荷量,用e表示.

注意:所有带电体的电荷量或者等于e,或者等于e的整数倍。就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。

电荷量e的值:e=1.60×10-19C

比荷:电子的电荷量e和电子的质量me的比值,为【小结】对本节内容做简要的小结 ●巩固练习

1.关于元电荷的理解,下列说法正确的是:[ ] A.元电荷就是电子

e?1.76?1011C/㎏ meB.元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量 C.元电荷就是质子

D.物体所带的电量只能是元电荷的整数倍

2.5个元电荷的电量是________, 16 C电量等于________元电荷. 3.关于点电荷的说法,正确的是:[ ] A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷 B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷

C.当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时,这两个带电体可看成点电荷

D.一切带电体都可以看成点电荷 ●作业

1.复习本节课文.

2.思考与讨论:引导学生完成课本P5问题与练习1-4 说明:

1、两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识,这些在初中都已经讲过,本节重点是讲述静电感应现象.要做好演示实验,使学生清楚地知道什么是静电感应现象.在此基础上,使学生知道,感应起电也不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开,使电荷从物体的一部分转移到另一部分.本节只说明静电感应现象。

2.在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上,说明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程,进而说明电荷守恒定律.

3.要求学生知道元电荷的概念,而密立根实验作为专题,有条件的学校可以组织学生选学.

第二节、库仑定律(1课时)

教学目标

(一)知识与技能

1.掌握库仑定律,要求知道点电荷的概念,理解库仑定律的含义及其公式表达,知道静电力常量.

2.会用库仑定律的公式进行有关的计算. 3.知道库仑扭秤的实验原理. (二)过程与方法

通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素,再得出库仑定律 (三)情感态度与价值观

培养学生的观察和探索能力 重点:掌握库仑定律

难点:会用库仑定律的公式进行有关的计算 教具:库仑扭秤(模型或挂图). 教学过程:(一)复习上课时相关知识

(二)新课教学【板书】----第2节、库仑定律

提出问题:电荷之间的相互作用力跟什么因素有关?

【演示】:带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向.使同学通过观察分析出结论(参见课本图1.2-1).

【板书】:1、影响两电荷之间相互作用力的因素:1.距离.2.电量.

2、库仑定律

内容表述:力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比.作用力的方向在两个点电荷的连线上

公式:F?k静电力常量k = 9.0×118N·m2/C2 适用条件:真空中,点电荷——理想化模型

【介绍】:(1).关于“点电荷”,应让学生理解这是相对而言的,只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略,带电体就可以看作点电荷.严格地说点电荷是一个理想模型,实际上是不存在的.这里可以引导学生回顾力学中的质点的概念.容易出现的错误是:只要体积小就能当点电荷,这一点在教学中应结合实例予以纠正.

(2).要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空,也可近似地用于气体介质,对其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释,只能简单地指出:为了排除其他介质的影响,将实验和定律约束在真空的条件下.

扩展:任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的.任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律.用矢量求和法求合力.

利用微积分计算得:带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷. 静电力同样具有力的共性,遵循牛顿第三定律,遵循力的平行四边形定则.

【板书】:3、库仑扭秤实验(1785年,法国物理学家.库仑) 【演示】:库仑扭秤(模型或挂图)介绍:物理简史及库仑的实验技巧.

实验技巧:(1).小量放大.(2).电量的确定.

【例题1】:试比较电子和质子间的静电引力和万有引力.已知电子的质量m1=9.10×10-31kg,质子的质量m2=1.67×10-27kg.电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C.

分析:这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力,而是列公式,化简之后,再求解.

解:电子和质子间的静电引力和万有引力分别是

q1q2 2rF1=kQ1Q2m1m2F1kQ1Q2,F=G,=2F2Gm1·m2r2r2F19.0×109×160.×10?19×160.×10?1939=?11?31?27=2.3×10F26.67×10×910.×10×167.×10可以看出,万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似,表述的都是力,这是相同之处;它们的实质区别是:首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力,绝没有相排斥的力.其次,由计算结果看出,电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多,因此在研究微观带电粒子间的相互作用时,主要考虑静电力,万有引力虽然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不计. 【例题2】:详见课本P9

【小结】对本节内容做简要的小结 (三)巩固练习

1、 复习本节课文及阅读科学漫步

2、 引导学生完成问题与练习,练习1、2、4,作业3、5。 参考题

1.真空中有两个相同的带电金属小球A和B,相距为r,带电量分别为q和2q,它们之间相互作用力的大小为F.有一个不带电的金属球C,大小跟A、B相同,当C跟A、B小球各接触一次后拿开,再将A、B间距离变为2r,那么A、B间的作用力的大小可为:[ ]

A.3F/64 B.0 C.3F/82 D.3F/16

2.如图14-1所示,A、B、C三点在一条直线上,各点都有一个点电荷,它们所带电量相等.A、B两处为正电荷,C处为负电荷,且BC=2AB.那么A、B、C三个点电荷所受库仑力的大小之比为________.

3.真空中有两个点电荷,分别带电q1=5×10-3C,q2=-2×10-2C,它们相距15cm,现引入第三个点电荷,它应带电量为________,放在________位置才能使三个点电荷都处于静止状态.

4.把一电荷Q分为电量为q和(Q-q)的两部分,使它们相距一定距离,若想使它们有最大的斥力,则q和Q的关系是________. 说明:

1.点电荷是一种理想化的物理模型,这一点应该使学生有明确的认识.

2.通过本书的例题,应该使学生明确地知道,在研究微观带电粒子的相互作用时为什么可以忽略万有引力不计.

3.在用库仑定律进行计算时,要用电荷量的绝对值代入公式进行计算,然后根据是同种电荷,还是异种电荷来判断电荷间的相互作用是引力还是斥力.

4.库仑扭秤的实验原理是选学内容,但考虑到库仑定律是基本物理定律,库仑扭秤的实验对检验库仑定律具有重要意义,所以希望教师介绍给学生,可利用模型或挂图来介绍.