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1、2022年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三1.1《靜電現(xiàn)象及其微觀解釋》 WORD教案2
教學(xué)三維目標(biāo)
(一)知識與技能
1.知道兩種電荷及其相互作用.知道電量的概念.
2.知道摩擦起電,知道摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正負(fù)電荷分開.
3.知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象,知道靜電感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的電荷分開.
4.知道電荷守恒定律.
5.知道什么是元電荷.
(二)過程與方法
1、通過對初中知識的復(fù)習(xí)使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識自然界中的兩種電荷
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.但對一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷
2、的代數(shù)和不變。
(三)情感態(tài)度與價值觀
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)識物體帶電的本質(zhì)
重點(diǎn):電荷守恒定律
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。
[要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)]
1.自然界中只存在兩種電荷:同種電荷互相 ,異種電荷互相 。
2.電子和質(zhì)子帶有等量的異種電荷,電荷量e= C。實(shí)驗(yàn)指出,所有帶電體的電荷量都是電荷量e的 。所以,電荷量e稱為 。電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家 測得的。
3.使不帶電的物體通過某種方式轉(zhuǎn)化為帶電狀態(tài)的過程叫
3、 。常見的起電方式有 、 和 等。例如:一個帶電的金屬球跟另一個與它完全相同的不帶電的金屬球接觸后,兩者必定帶上等量同種電荷;用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶 電荷,用絲綢摩擦過的玻璃棒帶 電;不帶電的導(dǎo)體在靠近帶電體時,導(dǎo)體中的自由電荷受到帶電體的作用而重新分布,使導(dǎo)體的兩端出現(xiàn) 電荷。
4.電荷守恒定律:電荷既不能 ,也不會 ,只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;在轉(zhuǎn)移的過程中,電荷量的總量保持不變。電荷守恒
4、定律是自然界重要的基本定律之一。在發(fā)生正負(fù)電荷湮沒的過程中,電荷的代數(shù)和仍然不變,所以電荷守恒定律也常常表述為:一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和保持不變。
5.原子核的正電荷數(shù)量與核外電子的負(fù)電荷的數(shù)量一樣多,所以整個原子對 表現(xiàn)為電中性。
6.不同物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)不同,核外電子的多少和運(yùn)動情況也不同。在金屬中離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動,這種電子叫做自由電子。失去這種電子的原子便成為帶正電的離子,離子都在自己的平衡位置上振動而不移動,只有自由電子穿梭其中。所以金屬導(dǎo)電時只有 在移動。
[范例精析]
例
5、1 圖1-1-1所示,A、B、C是三個安裝在絕緣支架上的金屬體,其中C球帶正電,A、B兩個完全相同的枕形導(dǎo)體不帶電。試問:(1)如何使A、B都帶等量正電?(2)如何使A、B都帶等量負(fù)電?(3)如何使A帶負(fù)電B帶等量的正電?
解析 利用靜電感應(yīng)的原理可以輕松解決本題。(1)把AB緊密靠攏,讓C靠近B,則在B端感應(yīng)出負(fù)電荷,A端感應(yīng)出等量正電荷,把A與B分開后再用手摸一下B,則B所帶的負(fù)電荷就被中和,再把A與B接觸一下,A和B就帶等量正電荷。(2)把AB緊密靠攏,讓C靠近B,則在B端感應(yīng)出負(fù)電荷,A端感應(yīng)出等量正電荷,再用手摸一下A或B,則A所帶的正電荷就被中和,而B端的負(fù)電荷不變,移去C
6、以后再把A與B分開,則A和B就帶等量負(fù)電荷。(3)把AB緊密靠攏,讓C靠近A,則在A端感應(yīng)出負(fù)電荷,B端感應(yīng)出等量正電荷,馬上把A與B分開后,則A帶負(fù)電B帶等量的正電。
拓展 把AB緊密靠攏,讓C接觸A或B,然后移去C。再把A與B分開,則A、B都帶等量正電。其它的方法讀者可以進(jìn)一步思考。
例2 絕緣細(xì)線上端固定,下端掛一輕質(zhì)小球a,a的表面鍍有鋁膜。在a的近旁有一絕緣金屬球b,開始時,a、b都不帶電,如圖1-1-2所示,現(xiàn)使b帶正電,則( )
A.b將吸引a,吸住后不放開
B.b先吸引a,接觸后又把a(bǔ)排斥開
C.a、b之間不發(fā)生相互作用
D.b立即把a(bǔ)排斥開
7、解析 b帶電后,由于靜電感應(yīng),a的近b端和遠(yuǎn)b端分別出現(xiàn)等量的負(fù)電荷和正電荷,b對a的吸引作用大于排斥作用。a、b接觸后帶同種電荷,又相互排斥。故選項B正確。
拓展本題中如果a的表面不是鍍有鋁膜,則a的近b端和遠(yuǎn)b端不會分別出現(xiàn)等量的負(fù)電荷和正電荷,但是由于帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì),所以正確的選項仍然是B。
例3 請你歸納一下,我們學(xué)習(xí)了哪些起電的方法?這些起電方法的共同特點(diǎn)是什么?
解析 我們學(xué)習(xí)了摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸起電三種起電方法。這些起電方法的共同特點(diǎn)是(1)起電過程中都是負(fù)電荷在轉(zhuǎn)移;(2)起電過程中電荷量是守恒的。
拓展 為什么起電過程中都是負(fù)電
8、荷在轉(zhuǎn)移呢?因?yàn)檎姾杀皇`在原子核內(nèi),不能隨便移動。
例4 兩個完全相同的金屬球,一個帶+6×10-8C的電量,另一個帶-2×10-8C的電量。把兩球接觸后再分開,兩球分別帶電多少?
解析 兩個完全相同的金屬球接觸后再分開,要平均分配電量,故兩球均帶
q=(q1+q2)/2=[(+6×10-8)+(-2×10-8)]/2C=2×10-8C,帶正電。
拓展 兩個完全相同的金屬球接觸后再分開,再平均分配電量時,異種電荷先中和,再將剩余電荷除以2即為每個金屬球所帶的電量。
[能力訓(xùn)練]
1.關(guān)于元電荷的理解,下列說法正確的是( BD )
A.元電荷就是電子
B.元電荷是表示跟
9、一個電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量
C.元電荷就是質(zhì)子
D.物體所帶電量只能是元電荷的整數(shù)倍
2.關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì),下列說法中正確的是(BC )
A.摩擦起電現(xiàn)象說明機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能,也說明通過做功可以創(chuàng)造出電荷
B.摩擦起電說明電荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體
C.感應(yīng)起電說明電荷可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一個部分
D.感應(yīng)起電說明電荷可以從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體
3.如圖1-1-3所示,原來不帶電的絕緣金屬導(dǎo)體MN,在其兩端下面都懸掛著金屬驗(yàn)電箔.若使帶負(fù)電的絕緣金屬球A靠近導(dǎo)體的M端,可能看到的現(xiàn)象是(C )
A.只有M端驗(yàn)電箔張開,且M端
10、帶正電
B.只有N端驗(yàn)電箔張開,且N端帶負(fù)電
C.兩端的驗(yàn)電箔都張開,且左端帶負(fù)電,右端帶正電
D.兩端的驗(yàn)電箔都張開,且左端帶正電,右端帶負(fù)電
4.M和N是原來都不帶電的物體,它們互相摩擦后M帶正電荷1.6×10-10C,下列判斷中正確的是( C )
A.在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷
B.摩擦的過程中電子從N轉(zhuǎn)移到了M
C.N在摩擦后一定帶負(fù)電荷1.6×10-10C
D.M在摩擦過程中失去了1.6×10-10個電子
B
5.如圖1-1-4,有一帶正電的驗(yàn)電器,當(dāng)一金屬球A靠近驗(yàn)電器的小球B(不接觸)時,驗(yàn)電器的金箔張角減小,則( AB )
A.金屬球A可能不帶
11、電
B.金屬球A可能帶負(fù)電
C.金屬球A可能帶正電
D.金屬球A一定帶正電
6. 如圖1-1-5,小球質(zhì)量分別為m1、m2,帶同種電荷,電量分別為q1、q2,將它們用等長的絕緣細(xì)線懸于同一點(diǎn)O,此
時兩細(xì)線與豎直方向的夾角相等,則必有( A )
A.m1=m2 B.q1=q2
C.m1=m2 q1=q2 D.不能確定
7.如圖1-1-6所示,當(dāng)將帶正電荷的球C移近不帶電的枕形金屬導(dǎo)體時,枕形導(dǎo)體上電荷的移動情況是( B )
A.枕形金屬導(dǎo)體上的正電荷向B端移
12、動,負(fù)電荷不移動
B.枕形金屬導(dǎo)體中的負(fù)電荷向A端移動,正電荷不移動
C.枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時分別向B端和A端移動
D.枕形金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷同時分別向A端和B端移動
8.當(dāng)一個驗(yàn)電器帶電時,為什么兩片金箔會張開一個角度?為什么金箔不能張開更大的角?
當(dāng)驗(yàn)電器帶電時,兩片金箔上帶同種電荷,同種電荷相排斥,所以兩金箔會張開一定的角度。金箔的張角越大,則重力對金箔的力矩也越大,當(dāng)重力的力矩與排斥力的力矩相平衡時,金箔就能夠保持靜止?fàn)顟B(tài),其張角就不會再增大。
9.多少個電子的電荷量等于-32.0 μC?(電子電荷量e=1.6×10-19C)
2.0×1014個
10.當(dāng)
13、帶電塑料尺子吸引一小紙片,當(dāng)尺子接觸到紙片時,有時紙片會很快地飛開,這是為什么?
當(dāng)帶電塑料尺子吸引一小紙片,如果尺子接觸到紙片,則紙片也帶了與尺上電荷性質(zhì)相同的電荷,同種電荷相排斥,所以紙片會很快地飛開。
11.干燥的天氣一個人拖了鞋在地毯上走,聚集了- 48 μC的凈電荷。此人身上有多少個凈剩余電子?他的質(zhì)量增加了多少?(電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg)
3.0×1014個;2.73×10-16kg
12.兩個完全相同的金屬球,一個帶的電量,另一個帶的電量。把兩球接觸后再分開,兩球分別帶電多少?
q1=q2=-3q
13.導(dǎo)體上的凈電荷和導(dǎo)體中的“自由電荷”有何區(qū)別?
導(dǎo)體上的凈電荷是指導(dǎo)體中正負(fù)電荷的代數(shù)和不為零時,正負(fù)電荷抵消后的電荷,導(dǎo)體的凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面;導(dǎo)體中的“自由電荷”是指導(dǎo)體中可以自由移動的電荷,在導(dǎo)體的表面和內(nèi)部都可以分布“自由電荷”。
14.為什么和衣服摩擦過的塑料尺子會將小紙頭吸起?但在潮濕的天卻不能成功?
和衣服摩擦過的塑料尺子因帶電會吸引小紙片,但在潮濕的天氣卻不能成功,因?yàn)閮綦姾赡軌蛲ㄟ^潮濕的空氣逃脫。