第一節(jié)　電荷 庫侖定律
目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1．知道兩種電荷及其相互作用．知道點(diǎn)電荷量的概念．
2．了解靜電現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因；知道原子結(jié)構(gòu),掌握電荷守恒定律
3．知道什么是元電荷．
4．掌握庫侖定律，要求知道知道點(diǎn)電荷模型，知道靜電力常量，會(huì)用庫侖定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算．
（二）過程與方法
2、通過對原子核式結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)使學(xué)生明確摩擦起電和感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷分開．但對一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和不變。
3、類比質(zhì)點(diǎn)理解點(diǎn)電荷，通過實(shí)驗(yàn)探究庫侖定律并能靈活運(yùn)用
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過對本節(jié)的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生從微觀的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)理想化是研究自然科學(xué)常用的方法,培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，認(rèn)識(shí)類比的方法在現(xiàn)實(shí)生活中有廣泛的應(yīng)用
重點(diǎn)：電荷守恒定律，庫侖定律和庫侖力
難點(diǎn)：利用電荷守恒定律分析解決相關(guān)問題摩擦起電和感應(yīng)起電的相關(guān)問題，庫侖定律的理解與應(yīng)用。
教具：絲綢，玻璃棒，毛皮，硬橡膠棒，絕緣金屬球，靜電感應(yīng)導(dǎo)體，通草球，多媒體課件
過程：
第1節(jié)　　電荷 庫侖定律（第1課時(shí)）
（一）引入新課：
多媒體展示：閃電撕裂天空，雷霆震撼著大地。
師：在這驚心動(dòng)魄的自然現(xiàn)象背后，蘊(yùn)藏著許多物理原理，吸引了不少科學(xué)家進(jìn)行探究。在科學(xué)史上，從最早發(fā)現(xiàn)電現(xiàn)象，到認(rèn)識(shí)閃電本質(zhì)，經(jīng)歷了漫長的歲月，一些人還為此付出過慘痛的代價(jià)。下面請同學(xué)們認(rèn)真閱讀果本第2頁“接引雷電下九天”這一節(jié)，了解我們?nèi)祟悓﹂W電的研究歷史，并完成下述填空：
電閃雷鳴是自然界常見的現(xiàn)象，蒙昧?xí)r期的人們認(rèn)為那是“天神之火”，是天神對罪惡的懲罰，直到1752年，偉大的科學(xué)家___________冒著生命危險(xiǎn)在美國費(fèi)城進(jìn)行了著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，把天電引了下來，發(fā)現(xiàn)天電和摩擦產(chǎn)生的電是一樣的，才使人類擺脫了對雷電現(xiàn)象的迷信。
師強(qiáng)調(diào)：以美國科學(xué)家的富蘭克林為代表的一些科學(xué)家冒著生命危險(xiǎn)去捕捉閃電，證實(shí)了閃電與實(shí)驗(yàn)室中的電是相同的。
雷電是怎樣形成的？（大氣中冷暖氣流上下急劇翻滾，相互摩擦，云層就會(huì)積聚電荷，當(dāng)電荷積累到一定程度，瞬間發(fā)生大規(guī)模的放電，就產(chǎn)生了雷電）物體帶電是怎么回事？電荷有哪些特性？電荷間的相互作用遵從什么規(guī)律？人類應(yīng)該怎樣利用這些規(guī)律？這些問題正是本章要探究并做出解答的。
師：本節(jié)課我們重點(diǎn)研究了解幾種靜電現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因，電荷守恒定律
（二）新課教學(xué)
復(fù)習(xí)初中知識(shí)：
師：根據(jù)初中自然的學(xué)習(xí)，用摩擦的方法可使物體帶電，請舉例說明。
生：用摩擦的方法。如：用絲綢摩擦過的玻璃棒，玻璃棒帶正電；用毛皮摩擦過的硬橡膠棒，橡膠棒帶負(fù)電。
演示實(shí)驗(yàn)１：先用玻璃棒、橡膠棒靠近碎紙屑，看有什么現(xiàn)象？然后用綢子摩擦玻璃棒或用毛皮摩擦橡膠棒，再靠近碎紙屑看有什么現(xiàn)象？讓學(xué)生分析兩次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的異同；并分析原因。
教師總結(jié)：摩擦過的物體性質(zhì)有了變化，帶電了或者說帶了電荷。帶電后，能吸引輕小物體，而且?guī)щ娫蕉�，吸引力就越大，能夠吸引輕小物體，我們說此時(shí)物體帶了電。而用摩擦的方法使物體帶電就叫做摩擦起電。
人類從很早就認(rèn)識(shí)了摩擦起電的現(xiàn)象，例如公元1世紀(jì)，我國學(xué)者王充在《論衡》一書中就寫下了“頓牟掇芥”一語，指的是用玳?的殼吸引輕小物體。
后來人們認(rèn)識(shí)到摩擦后的物體所帶的電荷有兩種：用絲綢摩擦過的玻璃棒的所帶的電荷是一種，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷是另一種。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。
一、電荷：
1、自然界中的兩種電荷（富蘭克林命名）
①把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷．
②把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負(fù)電荷．
2、電荷間的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引．
3、電荷量：電荷的多少叫做電荷量．符號(hào)：Q或q 　　　單位：庫侖 符號(hào)：C
“做一做”　驗(yàn)電器與靜電計(jì)
為了判斷物體是否帶電以及所帶電荷的種類和多少，從18世紀(jì)起，人們經(jīng)常使用一種叫驗(yàn)電器的簡單裝置：玻璃瓶內(nèi)有兩片金屬箔，用金屬絲掛在一條導(dǎo)體棒的下端，棒的上端通過瓶塞從瓶口伸出（圖甲）。如果把金屬箔換成指針，并用金屬做外殼，這樣的驗(yàn)電器又叫靜電計(jì)（圖乙）
問：是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接觸時(shí)，金屬箔片才開始張開？解釋看到的現(xiàn)象？
　　1、摩擦起電
摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同．特別是離核較遠(yuǎn)的電子受到的束縛較小。當(dāng)兩個(gè)物體互相摩擦?xí)r，一些束縛得不緊的電子往往從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。
實(shí)質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移．
結(jié)果：兩個(gè)相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷．得到電子：帶負(fù)電；失去電子：帶正電問：摩擦起電有沒有創(chuàng)造了電荷？
生：沒有，摩擦起電是帶電粒子（如電子）從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。
師：很多物質(zhì)都會(huì)由于摩擦而帶電，是否還存在其它的使物體起電的方式？在學(xué)習(xí)新的起電方式之前，我們先來學(xué)習(xí)金屬導(dǎo)體模型。
金屬導(dǎo)體模型也是一個(gè)物理模型P3（動(dòng)畫演示）
自由電子：脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動(dòng)。
帶正電的離子：失去電子的原子，都在自己的平衡位置上振動(dòng)而不移動(dòng)。
2、感應(yīng)起電
【演示】取一對用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，帖在下部的金屬箔是閉合的。
①把帶正電荷的球C移近彼此接觸的異體A，B(參見課本圖1.1－1)．金屬箔有什么變化？
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：可以看到A，B上的金屬箔都張開了，表示A，B都帶上了電荷．　　　　　　提出靜電感應(yīng)概念：
（1）靜電感應(yīng)：把電荷移近不帶電的導(dǎo)體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象。
規(guī)律：近端感應(yīng)異種電荷，遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷（2）利用靜電感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電．
（3）提出問題：靜電感應(yīng)的原因？
帶領(lǐng)學(xué)生分析物質(zhì)的微觀分子結(jié)構(gòu)，分析起電的本質(zhì)原因：把帶電的球C移近金屬導(dǎo)體A和B時(shí)，由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號(hào)電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號(hào)電荷。如上面的這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)體A和B帶上了等量的異種電荷．
【演示】
②如果先把C移走，金屬箔又有什么變化？ 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：A和B上的金屬箔就會(huì)閉合．
③如果先把A和B分開，然后移開C，金屬箔又有什么變化？
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：可以看到金屬箔仍張開，表明A和B仍帶有電荷；
④如果再讓A和B接觸，金屬箔又有什么變化？
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：金屬箔就會(huì)閉合，表明他們就不再帶電．這說明A和B分開后所帶的是異種等量的電荷，重新接觸后等量異種電荷發(fā)生中和．
問：感應(yīng)起電有沒有創(chuàng)造了電荷？
生：沒有。感應(yīng)起電而是使物體中的正負(fù)電荷分開，是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。感應(yīng)起電也不是創(chuàng)造了電荷。
師：無論是哪種起電方式,其本質(zhì)都是將正、負(fù)電荷分開,使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷.
得出電荷守恒定律．
三、電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分．
師：電荷守恒定律是物理學(xué)中重要的基本定律之一。
四、元電荷
　　師：迄今為止，科學(xué)家實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的最小電荷量就是電子所帶的電荷量。質(zhì)子、正電子所帶的電荷量與它相同，但符號(hào)相反。人們把這個(gè)最小的電荷量叫做元電荷。
元電荷：電子所帶的電荷量，用e表示。e =1.60×10－19C
注意：迄今為止，發(fā)現(xiàn)所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的整數(shù)倍。就是說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。
（三）小結(jié)
對本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)
●鞏固練習(xí)
1、關(guān)于元電荷的理解，下列說法正確的是（　　�。�
A．元電荷就是電子　　　　　　　　　　　　B．元電荷是表示跟電子所帶電量數(shù)值相等的電量
C．元電荷就是質(zhì)子　　　　　　　　　　　　D．物體所帶的電量只能是元電荷的整數(shù)倍
2、16 C電量等于________元電荷．
3、關(guān)于點(diǎn)電荷的說法，正確的是（　　�。�
A．只有體積很小的帶電體才能看成點(diǎn)電荷　　　　B．體積很大的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷
C．當(dāng)兩個(gè)帶電體的大小及形狀對它們之間的相互作用力的影響可以忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體可看成點(diǎn)電荷
D．一切帶電體都可以看成點(diǎn)電荷
●作業(yè)


第2課時(shí)
教學(xué)過程：
（一）復(fù)習(xí)上課時(shí)相關(guān)知識(shí)
問：什么是元電荷？　
答：電子所帶的電荷量，用e表示。e =1.60×10－19C�！　　�強(qiáng)調(diào)是一個(gè)電荷量，不是一個(gè)電荷。
問：上一節(jié)學(xué)過起電的方式有哪些？
答：摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸起電。
問：摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸起電有沒有違背電荷守恒定律？
答：沒有。
問：通過初中的學(xué)習(xí)，我們知道：同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。這說明電荷之間存在作用力，那么電荷之間的作用力大小與什么因素有關(guān)，有什么樣的規(guī)律？
生：……
師：我們這節(jié)課就來研究這個(gè)問題。
（二）新課教學(xué)
第2節(jié)、庫侖定律
提出問題：電荷之間的相互作用力跟什么因素有關(guān)？
【演示】如圖2，先把表面光滑潔凈的絕緣導(dǎo)體放在A處，然后把鋁箔包好的草球系在絲線下，分別用絲綢摩擦過的玻璃棒給導(dǎo)體和草球帶上正電，把草球先后掛在P1、P2、P3的位置，帶電小球受到A 的作用力的大小可以通過絲線對豎直方向的偏角大小顯示出來。觀察實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶電小球在P1、P2、P3 各點(diǎn)受到的A的作用力依次減�。辉僭龃蠼z線下端帶電小球的電量，觀察實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在同一位置小球受到的A的作用力增大了。
提問四：電荷間作用力大小跟什么有關(guān)？
答：與電荷間距離及電量多少有關(guān)，電荷的作用力隨著距離的增大而減小，隨著電量的增大而增大。帶正電的物體和帶正電的小球之間的相互作用力的大小和方向．
【板書】：1、影響兩電荷之間相互作用力的因素：1．距離．2．電量．
師：電荷間的作用力隨電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。這隱約使我們猜想：電荷間的作用力會(huì)不會(huì)與萬有引力具有相似的形式呢？也就是說，帶電體間的相互作用力，會(huì)不會(huì)與它們電荷量的乘積成正比，與它們間距離的二次方成反比？
事實(shí)上，電荷間的作用力與引力的相似性早已此起當(dāng)年一些研究者的注意，卡文迪許和普里斯特利等人都確信“平方反比”規(guī)律適用于電荷間的力。
然而，他們也發(fā)現(xiàn)，引力與電荷間的力并非完全一樣，而且我們上面的實(shí)驗(yàn)也僅僅是定性的，并不能證實(shí)我們的猜想。這一科學(xué)問題的解決是由法國學(xué)者庫侖完成的。
【板書】2、庫侖定律（1785年，法國物理學(xué)家．庫侖）
啟發(fā)與設(shè)問： 18世紀(jì)法國物理學(xué)家?guī)靵鲆惭芯苛诉@個(gè)問題，他的猜想是
庫侖在前人研究的基礎(chǔ)上，先后克服了，困難一：電荷量的測量問題和困難二：作用力的測量問題，用實(shí)驗(yàn)研究了電荷之間的作用力，證實(shí)了這個(gè)猜測，并提出了以下的規(guī)律：
庫侖定律：（庫侖在前人工作的基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)研究確認(rèn)）
（1）內(nèi)容表述：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力的大小跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比．作用力的方向在兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線上
（2）公式：
靜電力常量k = 9.0×109N?m2/C2　　　　適用條件：真空中，點(diǎn)電荷——理想化模型
　�。�3）電荷間這種相互作用叫做靜電力或庫侖力
【介紹】（1）關(guān)于“點(diǎn)電荷”，應(yīng)讓學(xué)生理解這是相對而言的，只要帶電體本身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略，帶電體就可以看作點(diǎn)電荷．嚴(yán)格地說點(diǎn)電荷是一個(gè)理想模型，實(shí)際上是不存在的．這里可以引導(dǎo)學(xué)生回顧力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)的概念．容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是：只要體積小就能當(dāng)點(diǎn)電荷，這一點(diǎn)在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合實(shí)例予以糾正．
（2）要強(qiáng)調(diào)說明課本中表述的庫侖定律只適用于真空，也可近似地用于氣體介質(zhì)，對其它介質(zhì)對電荷間庫侖力的影響不便向?qū)W生多作解釋，只能簡單地指出：為了排除其他介質(zhì)的影響，將實(shí)驗(yàn)和定律約束在真空的條件下．
靜電力同樣具有力的共性，遵循牛頓第三定律，遵循力的平行四邊形定則．
可以看出，萬有引力公式和庫侖定律公式在表面上很相似，表述的都是力，這是相同之處；它們的實(shí)質(zhì)區(qū)別是：首先萬有引力公式計(jì)算出的力只能是相互吸引的力，絕沒有相排斥的力．其次，由計(jì)算結(jié)果看出，電子和質(zhì)子間的萬有引力比它們之間的靜電引力小的很多，因此在研究微觀帶電粒子間的相互作用時(shí)，主要考慮靜電力，萬有引力雖然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不計(jì)．
【小結(jié)】對本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)
●鞏固練習(xí)
1．真空中有兩個(gè)相同的帶電金屬小球A和B，相距為r，帶電量分別為q和2q，它們之間相互作用力的大小為F．有一個(gè)不帶電的金屬球C，大小跟A、B相同，當(dāng)C跟A、B小球各接觸一次后拿開，再將A、B間距離變?yōu)?r，那么A、B間的作用力的大小可為：[ ]
A．3F/64 B．0 C．3F/82　　　　D．3F/16
2．如圖14－1所示，A、B、C三點(diǎn)在一條直線上，各點(diǎn)都有一個(gè)點(diǎn)電荷，它們所帶電量相等．A、B兩處為正電荷，C處為負(fù)電荷，且BC=2AB．那么A、B、C三個(gè)點(diǎn)電荷所受庫侖力的大小之比為________．
3．真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷，分別帶電q1=5×10-3C，q2=－2×10-2C，它們相距15cm，現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷，它應(yīng)帶電量為________，放在________位置才能使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài)．
4．把一電荷Q分為電量為q和(Q－q)的兩部分，使它們相距一定距離，若想使它們有最大的斥力，則q和Q的關(guān)系是________．

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