电荷及其守恒定律教学设计

《电荷及其守恒定律》教学设计辽宁省建昌县高级中学华正威【教材、学情分析】本节从物质微观结构的角度认识物体带电的本质，使物体带电的方法。给学生渗透看问题要透过现象看本质的思想。摩擦起电、两种电荷的相互作用、电荷量的概念初中已接触，电荷守恒定律对学生而言不难接受，在此从原子结构的基础上做本质上分析，使学生体会对物理螺旋式学习的过程。本节关键是做好实验，从微观分析产生这种现象的原因。有了使物体带电的理解，电荷守恒定律便水到渠成，进一步巩固高中的守恒思想。培养学生透过现象看本质的科学习惯。通过阅读材料，展示物理学发展中充满睿智和灵气的科学思维，弘扬前辈物理学家探寻真理的坚强意志和科学精神。【教学预设】·使用幻灯片时充分利用它的高效同时，尽量保留黑板的功能始终展示本节课的知识框架。·在条件允许的情况下努力使实验简化，给学生传递这样一个信息──善于从简单中捕捉精彩瞬间，从日常生活中发现和体验科学（阅读材料）。·练习题设计力求有针对性、导向性、层次性。【教学目标】（一）知识与技能·知道两种电荷及其相互作用。·知道三种使物体带电的方法及带电本质。·知道电荷守恒定律。·知道什么是元电荷、比荷、电荷量、静电感应的概念。（二）过程与方法·物理学螺旋式递进的学习方法。·由现象到本质分析问题的方法。（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—透过现象看本质。·科学家科学思维和科学精神的渗透─—课后阅读材料。【教学重、难点】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。【教学过程】引入新课：今天开始我们进入物理学另一个丰富多彩，更有趣的殿堂，电和磁的世界。高中的电学知识大致可分为电场的电路，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【板书】一、电荷（复习初中知识）1．两种电荷：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。2．电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。3．使物体带电的方法：摩擦起电──学生自学P2后解释摩擦起电的原因，培养学生理解能力和语言表达能力。为电荷守恒定律做铺垫。演示摩擦起电，用验电器检验是否带电，让学生分析使金属箔片张开的原因过渡到接触起电。接触起电──电荷从一个物体转移到另一个物体上仔细观察从靠近到接触过程中还有哪些现象？──靠近未接触时箔片张开张开意味着箔片带电？看来还有其他方式使物体带电？其带电本质是什么？──设置悬念。自学P3第二段后，回答自由电子和离子的概念及各自的运动特点。解释观察到的现象。再演示，靠近（不接触）后再远离，箔片又闭合，即不带电，有没有办法远离后箔片仍带电？提供器材，鼓励学生到时讲台演示。得出静电感应和感应起电。静电感应和感应起电──电荷从物体的一部分转移到另一部分。通过对三种起电方式本质的分析，让学生思考满足共同的规律是什么？得出电荷守恒定律。学生自学教材，掌握电荷守恒定律的内容，电荷量、元电荷、比荷的概念。【板书】二、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。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。【板书】三、几个基本概念电荷量──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，e=1．60×10-19C。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。电荷量是不能连续变化的物理量。最早由美国物理学家密立根测得比荷──电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m，符号：C/㎏。静电感应和感应起电──当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离一端带同号电荷。这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。【小结】对本节内容做简要的小结。教学反思“电荷及其守恒定律”是参加市2014年高中物理优质课的教学设计,课后反思如下：1学生具备的初中知识基础基于《电荷及其守恒定律》一节的学习，学生具备的初中基础知识有两个方面：一是静电知识。摩擦能使物体带电。自然界仅有两种电荷：正电荷、负电荷。富兰克林将用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。二是物质的微观结构知识。物质由分子组成，分子是保持物质化学性质的最小微粒。分子由原子组成，原子由带正电的原子核和带负电的电子构成，且正、负电荷数量相等。卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型：原子核位于原子的中心，电子受原子核吸引，绕核做高速运动。原子核由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，质子和中子统称为核子，都是由更小的微粒——夸克构成的。许多老师在引导学生回顾学过的基础知识时，不能清晰地界定静电知识和物质的微观结构知识，将两方面的知识交叉反复。不清楚初中学习的静电知识是静电场的基础知识，物质的微观结构知识是用来解释静电现象，认识物体带电本质的，且由原子的结构模型，可顺畅建立简化的金属结构模型。2课本知识学习的思路梳理电荷守恒定律是课时学习的中心，电荷产生的机理是学习的基础。确定物体是否带电，最简单的方法是看其能否吸引轻小物体。实验的方法是用验电器或静电计进行检验。使物体带电的方法有三种：摩擦起电、接触起电和感应起电。无论哪一种起电方式都不是创造出电荷，而是使电子发生移动，由一个物体转移到另一个物体，或由物体的一部分转移到另一部分。失去电子的带正电荷，得到电子的带负电荷，由此水到渠成，得出电荷守恒定律。电荷守恒定律的第二种表述，是基于第一种表述（建立在实验事实基础上）的思维推进：在电中性的物质里不是没有电荷，而是电荷的代数和为零；电荷的中和不是正、负电荷一起消失，而是不同种类的电荷数量达到等量、异号，正、负电荷的代数和为零；电荷的总量就是指电荷的代数和。元电荷和比荷是学习静电场的基本概念。电荷的多少称为电荷量，正电荷的电荷量是正值，负电荷的电荷量是负值。电子所带的电荷量是最小的电荷量（负值）。元电荷是最小的电荷量（没有符号），其值等于电子所带的电荷量，e=1.6×10-19C（密立根测得）。带电体所带电荷量可能等于e，或者是e的整数倍，电荷量不是连续变化的物理量。比荷（e/m）是电荷量与其质量之比。课堂教学实施的重点是结合摩擦起电和感应起电的具体情境，理解电荷守恒定律；而不是从物质的微观结构角度认识物体带电的本质。学习的难点是建立元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化，而不是带正电的原子为什么不能移动。3课堂教学存在的主要问题3.1使物体带电的三种方法（摩擦、接触和感应起电），不是孤立的，不需要通过三次实验分别展示用丝绸摩擦玻璃，玻璃棒带上正电荷是摩擦起电；用玻璃棒接触验电器，验电器的金属箔张开（移走玻璃棒，金属箔仍然张开），验电器带上正电荷，是接触起电；用玻璃棒靠近验电器的金属球，验电器的金属箔张开，移走玻璃棒，张开的金属箔闭合，玻璃棒靠近验电器，验电器带电是感应起电。3.2用毛皮摩擦硬橡胶棒，使硬胶棒带电正确的摩擦方法，不是拿硬橡胶棒的手用力、单向的一次次摩擦，而是拿毛皮的手来回适当的用力，用毛皮摩擦。使硬橡胶棒上的电荷转移到验电器的金属球上时，不是点接触，而是移动硬橡胶棒不同部位接触。实验的不成功更多源于教师思想不重视、操作方法不正确，而不是空气的潮湿。3.3知识学习的层次性认识不足，过早提出电荷的均分法则在电荷量的概念、单位、符号学习前，便向学生讲授两个完全相同的金属球A、B，A带电+Q与不带电的B接触，A的电荷量会分给B一半。学生虽能有所感悟，却很难将所学的知识进行同化或顺应，更不能意识到+Q的均分是由自由电荷移动引起的。3.4原子核与核外电子的模型是类似行星的核式模型，而不是苹果肉与苹果核模型核力是核子（质子和中子）间的作用力，不是原子核不能移动的原因。原子核与核外电子间的作用力是静电力，不是核力。电荷间的移动是电荷间相互作用的结果，不是抢来抢去的。物质分子间的扩散运动，与电荷在物体间的转换，说的是不同性质的问题。3.5对绝缘体和金属导体的微观结构认识不足播放的实验视频中，学生用大金属球从感应起电机取电，大金属球围绕感应起电机的放电球转多圈（电荷在金属导体间的转移是瞬间完成的），教师没有制止。实验失败的原因，被理所当然地归结为空气的湿度较大。3.6实验存在问题①注重教师的演示实验，而不重视学生动手实验。②注重教师自己的讲解，而不重视学生的学习。③注重知识的传授，而不重视知识的层次和结构。④注重知识浅层次识记，而不重视知识深层次的理解。⑤简单的知识被复杂化，清晰的思路被模糊化。4课堂教学中的亮点4.1能有效利用现代教学设备课前制作师生合作的实验视频，一方面为课堂的顺畅教学提供保障，另一方面能加强师生情感沟通，提高师生间的相互信任度。4.2能对丝绸摩擦玻璃棒、毛皮摩擦硬橡胶棒的摩擦起电进行引申用泡沫塑料摩擦玻璃棒、丝绸摩擦塑料梳等，使学生认识到摩擦起电是生活中的普遍现象。4.3自制教具如图1所示，将静电计的金属球处安装易拉罐，两个静电计易拉罐组合到一起，替代枕形导体，实验效果非常好。■图1自制教具5课堂教学操作范例5.1播放“电闪雷鸣”或“头发竖起”的视频指导学生观看，说明静电现象是自然界和日常生活中常见的物理现象。5.2要求学生用塑料笔杆摩擦头皮教师用毛皮摩擦硬橡胶棒，提问笔杆和硬橡胶棒是否会带电？学生给出吸引轻小物体的方法，教师给出验电器和静电计检验的方法。追问：为什么摩擦会使不带电的物体带电？5.3引导学生回顾复习初中所学的静电和物质的微观结构知识指导学生用物质的微观结构知识认识物体的带电本质。由“人们没有发现对两种电荷都吸引或都排斥的电荷”，较理性地推导出“自然界只有两种电荷”，呈现严谨的逻辑思想和批判性思维；由卢瑟福原子核式结构模型，建立金属结构的简化物理模型。5.4三种起电方式用毛皮摩擦硬橡胶棒，硬橡胶棒带电是摩擦起电；用带电的硬橡胶棒接触验电器，验电器的金属箔张开，拿走硬橡胶棒，金属箔仍然张开着，验电器的带电是接触起电；用带电的硬橡胶棒靠近静电计，静电计的指针发生偏转，移走硬橡胶棒，指针回复到原来的位置，静电计的带电是感应起电。5.5电荷守恒定律用带电的硬橡胶棒靠近枕形导体A、B，枕形导体A、B两侧的金属箔均张开，移走带电的硬橡胶棒，枕形导体A、B两侧的金属箔均闭合。再次用带电的硬橡胶棒靠近枕形导体A、B，枕形导体A、B两侧的金属箔均张开，将枕形导体A、B分开，移走带电的硬橡胶棒，枕形导体A、B两侧的金属箔仍然张开，接着将A、B接触，枕形导体A、B两侧的金属箔均再次闭合。以此为基础总结出电荷守恒定律。5.6理性剖析电荷守恒定律电中性的物体中有电荷，正电荷和负电荷的代数和为零；电荷中和不是正、负电荷一起消失，只是物体中所含的正、负电荷数等量、异号，代数和为零；电荷总量保持不变，同样是指电荷的代数和。再结合带电粒子的产生和湮灭，推进对电荷守恒定律的认识，提出电荷守恒定律的新表述。5.7学生自学电荷量、元电荷、比荷等基础知识强调元电荷e是最小的电荷量，任何一个带电体，所带的电量仅可能等于e，或是e的整数倍。元电荷e的值是由美国物理学家密立根最早测得的。教学反思这是2014年参加市级骨干教师网络晒课的一节阅读课，设计主旨在于体现新课程标准理念，让学生成为课堂的主人。新课程倡导自主，合作，探究的学习方式。这就要求教师在上课时充分发挥学生的自主性，实现教学的活动性和内容的广泛性。本节课整体上过程流畅，学生配合较好。问题导入话题,引出报纸是比较重要的媒体之一，并且让同学们商量制作一份报纸所需要的工作人员。通过精读细读感知文章，分析文中重点难词难句。学生的学习兴趣大大提高，学生的合作意识，团队精神大大加强；学习效果更好了。本节课的预设的教学目标全部达到。通过本堂课的学习，学