人教版高中物理选修1-1全册教案

人教版高中物理选修1-1 全册教案

目录1.1.1电荷库仑定律

1.1.2电荷库仑定律

1.2.1电场强度电场线

1.2.2电场强度电场线

1.2电场

1.4生活中的静电现象

1.4电容器

1.5电流和电源

1.6电流的热效应

2.2电流的磁场

2.3磁场对通电导体的作用

2.4磁场对运动电荷的作用

2.5磁性材料

3.1电磁感应现象

3.2法拉第电磁感应定律

3.3交变电流

3.4变压器

3.5高压输电

3.6自感现象涡流

4.1电磁波的发现

4.2电磁波谱

4.3电磁波的发射和接收4.4信息化社会教学设计

第一节、电荷库仑定律

一、接引雷电下九天

说明：电闪雷鸣是常见的自然现象，有时甚至表现得神秘恐怖。蒙昧时期的人们认为雷电是“天神之火”, 在很长的历史时期内对雷电充满畏惧。欧洲的文艺复兴使得科学精神得到解放，人们开始对雷电现象进行思考。18 世纪，各种静电现象首先引起了学者们的关注和研究。

问：我们周围有哪些静电现象呢？（①冬天在漆黑的房间里脱毛衣的时候可以看到火星②天气干燥的时候，手摸到铁器的时候会发麻）

说明：那么天上的雷电和我们平时接触到的静电有没有联系呢？如果有，会有什么联系呢？1746 年，富兰克林胃着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验。

问：他是如何做这个实验的呢？（他用绸子做了一个大风筝．在风筝顶上安了一根细铁丝，一根麻线的一端连接铁丝，另一端拴一把钥匙并塞在莱顿瓶中。他和儿子一起把风筝放到天上，牵着风筝的一根丝绳系在遮雨棚内。当雷电打下来，他看见麻线末端的纤维散开，并且莱顿瓶也带上了电。

问：富兰克林的风筝实验有什么意义吗？（证明了闪电是一种放电现象，与摩擦产生的电没有区别。该实验统一了天电和地电，使人类摆脱了对雷电现象的迷信）

富兰克林的实捆正明闪电是一种放电现象，与摩擦产生的电没有区别。他统一了天电和地电，使人类摆脱了对雷电现象的迷f 言。富兰克林为我们揭开了天电的奥秘一一它跟地上的电是·样的富兰克林吞到J ’欧洲人表演的电学实验。新奇的现象激发了他极大的兴趣，通过欧洲科学界的朋友，他很快就得到了一套实验仪器．并立即开始重复实验和研究。

二、电荷

（一）摩擦起电

说明：静电有什么性质？它从哪里来？它的存在跟我们的生活有哪些关系？

说明：人们最早注意的经典现象是摩擦起电。我国学者王充发现甲壳等物体能吸引芥子之类的轻小物体，古希腊人也发现了琥珀等物体经摩擦后能吸引草屑等小物体，后来在大量的摩擦起电实验中．人们发现：电荷有两种：正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷。电荷的多少就称之为电荷量

问：在国际单位制中，电荷的单位是什么？（库仑简称库符号C ）

问：电荷之间的力学性质怎样？（同种电荷相互排斥．异种电荷相互吸引）

问：为什么摩擦能够起电呢？（物质的原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的。原子核的正电荷数且与周围电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外表现为电中性。在摩擦起电过程中，一些被原子核束缚得不紧的电子转移到另一个物体上，于是失去电产的物休带正电，得到电子的物体带负电．在用丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒上的电子跑到丝绸上去了，玻璃棒因缺少电子而带正电，丝绸因有多余的电荷而带负电）

问：如何知道物体是否带电了呢？（可以使用验电器）

问：如图左侧的验电器结构如何?原理如何？（上面是个金属盒，下面有两个金属箔片，两个金属箔片能够因为带同种电荷而张开）

问：如图右侧的验电器结构如何?原理如何？(上面是个金属球，下面是一根固定的金属杆和一个金属箔片，能够根据指针偏转的角度表示带电的多少，这种特殊的脸电器．也叫做静电计)

（二）接触起电

说明：除了摩擦起电外，还有没有其他起点方式呢？例如两个相同的金属小球，甲不带电，乙带电，两个小球接触，则甲球要带上一定的电荷

问：两个带电的相同的小球，接触后电荷如何分配？（每个带电小球的电荷等于正负电荷的平均值）（三）感应起电

实验：

实验器材：（一对用绝缘支柱支持的金属导体A 、B 下面带有金属箔片，带正电的金属球C）

实验过程：使金属导体A 、B彼此接触，让带正电的球C 移近导体A

实验现象：带正电的球C 移近导体A前，贴在A、B下面的金属箔是闭合的。带正电行的球C 移近导体A ，可以看到A 、B 上的金属箔都张开了。

实验解释：A、B是金属，带有自由电荷，带正电的球C移近导体A时，A、B中的自由电子受到球C的吸引移动到A使A带上负电，同时使A带上等量的正电，所以可以看到A 、B 上的金属箔都张开了。问：如果把A 、B 分开，然后移去C ，可以看到什么现象？（A 、B 上的金属箔仍然张开）为什么会看到这样的现象？（在用外力把A 、B 分开的过程中，A、B上的电荷并没有发生中和，仍然带有电荷）问：如果让A 、B 接触，移去C，可以看到什么现象？(金属箔就不再张开)，为什么会看到这样的现象？（A 、B 所带的电荷是等量的，互相接触时，移去C后，正、负电待发生了中和。所以金属箔就不再张开）说明：把电荷移近不带电的导体，使导体带电的现象，叫做感应起电

三、电荷守恒定律

说明：大量事实表明，电荷既不能创生．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。在转移的过程中．电荷的总量不变，这个结论叫做电荷守恒定律，该定律是物理学中重要的基本定律之一。

说明：到目前为止，科学实验发现的最小电荷夏是电了所带的电荷量，我们就把电子的电荷量称之为元电荷，用e 表示，电子电量e = 1 . 60 x 10 －19 C，所有带电物体的电荷量或者等于e ，或者是e 的整数倍。

四、库仑定律

实验：

实验器材：带正电的物体A ，丝线、带正电的轻质小球、支架

实验过程：物体A 位置固定不动，把带正电的轻质小球用细线系在支架上，先后挂在P1、P2、P3等位置，观察丝线与竖直方向之间的夹角

实验现象：物体A与带电小球的距离越大，丝线与竖直方向之间的夹角越小

实验解释：该实验现象说明，电荷之间的作用力和距离之间的关系是距离越大，作用力越小

实验过程：物体A 位置固定不动，带正电的轻质小球用细线系在支架上，位置固定不动，增大或减小它所带的电荷量，观察丝线与竖直方向之间的夹角

实验现象：物体A与带电小球的带电量越大，丝线与竖直方向之间的夹角越大

实验解释：该实验现象说明，电荷之间的作用力和电荷量之间的关系是电荷量越大，作用力越大

说明：法国物理学家库仑用精确的实验研究了电荷之间的作用力，得知真空中两个静止点电荷之间的相互作用力．跟它们电荷量的乘积成正比．跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。人们把这个定律就称之为库仑定律。

问：如果用Q 、q 表示两个点电荷的电荷量，用r表示它们之间的距离，用F 表示它们之问的相互作用力，则库仑定律可以如何表示？（F＝KQq/r2 ）

问：式中的k是什么？（静电力常量）大小为多少？（9 . 0 x 109）单位是什么？（N ·m 2/ C2）问：库仑定律的成立条件是什么？（①真空中②静止③点电荷）

问：什么情况下电荷才能称之为点电荷？（如果带电体间的距离比它们自身线度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以看做点电荷）

问：如果两个带电体不能看成点电荷，该如何处理呢？（可以把带电体看成是许多个点电荷组组成，根据库仑定律和力的合成法则，原则上就可以求出带电体间的静电力的大小和方向）

电荷库仑定律

板书设计

一、接引雷电下九天

二、电荷

（一）摩擦起电

1、电荷：正电荷负电荷

电荷量：电荷的多少

单位：库仑简称库符号C

2、电荷之间的力学性质：同种电荷相互排斥．异种电荷相互吸引

摩擦起电的解释：电子的转移

3、验电器、静电计

（二）接触起电

（三）感应起电

1、感应起电：把电荷移近不带电的导体，使导体带电的现象

三、电荷守恒定律

1、内容：电荷既不能创生．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。在转移的过程中．电荷的总量不变

2、元电荷：电子的电荷量 e = 1 . 60 x 10 －19 C

四、库仑定律

1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力．跟它们电荷量的乘积成正比．跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

2、数学表达式：F＝KQq/r2

3、成立条件：①真空中②静止③点电荷（如果带电体间的距离比它们自身线度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以看做点电荷）

4、两个带电体不能看成点电荷处理方法：可以把带电体分割成许多个点电荷，根据库仑定律和力的合成法则，原则上就可以求出带电体间的静电力的大小和方向

第一节电荷库仑定律

教学目标

（一）知识与技能

1．知道两种电荷及其相互作用．知道点电荷量的概念．

2．了解静电现象及其产生原因；知道原子结构,掌握电荷守恒定律

3．知道什么是元电荷．

4．掌握库仑定律，要求知道知道点电荷模型，知道静电力常量，会用库仑定律的公式进行有关的计算．

（二）过程与方法

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。

3、类比质点理解点电荷，通过实验探究库仑定律并能灵活运用

（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，认识理想化是研究自然科学常用的方法,培养科学素养，认识类比的方法在现实生活中有广泛的应用重点：电荷守恒定律，库仑定律和库仑力

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，库仑定律的理解与应用。

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，多媒体课件

教学过程：

第1节电荷库仑定律（第1课时）

（一）引入新课：

多媒体展示：闪电撕裂天空，雷霆震撼着大地。

师：在这惊心动魄的自然现象背后，蕴藏着许多物理原理，吸引了不少科学家进行探究。在科学史上，从最早发现电现象，到认识闪电本质，经历了漫长的岁月，一些人还为此付出过惨痛的代价。下面请同学们认真阅读果本第2页“接引雷电下九天”这一节，了解我们人类对闪电的研究历史，并完成下述填空：

电闪雷鸣是自然界常见的现象，蒙昧时期的人们认为那是“天神之火”，是天神对罪恶的惩罚，直到1752年，伟大的科学家___________冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验，把天电引了下来，发现天电和摩擦产生的电是一样的，才使人类摆脱了对雷电现象的迷信。

师强调：以美国科学家的富兰克林为代表的一些科学家冒着生命危险去捕捉闪电，证实了闪电与实验室中的电是相同的。

雷电是怎样形成的？（大气中冷暖气流上下急剧翻滚，相互摩擦，云层就会积聚电荷，当电荷积累到一定程度，瞬间发生大规模的放电，就产生了雷电）物体带电是怎么回事？电荷有哪些特性？电荷间的相互作用遵从什么规律？人类应该怎样利用这些规律？这些问题正是本章要探究并做出解答的。

师：本节课我们重点研究了解几种静电现象及其产生原因，电荷守恒定律

（二）新课教学

复习初中知识：

师：根据初中自然的学习，用摩擦的方法可使物体带电，请举例说明。

生：用摩擦的方法。如：用丝绸摩擦过的玻璃棒，玻璃棒带正电；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒，橡胶棒带负电。

演示实验１：先用玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑，看有什么现象？然后用绸子摩擦玻璃棒或用毛皮摩擦橡胶棒，再靠近碎纸屑看有什么现象？让学生分析两次实验现象的异同；并分析原因。

教师总结：摩擦过的物体性质有了变化，带电了或者说带了电荷。带电后，能吸引轻小物体，而且带电越多，吸引力就越大，能够吸引轻小物体，我们说此时物体带了电。而用摩擦的方法使物体带电就叫做摩擦起电。

人类从很早就认识了摩擦起电的现象，例如公元1世纪，我国学者王充在《论衡》一书中就写下了“顿牟掇芥”一语，指的是用玳琩的壳吸引轻小物体。

后来人们认识到摩擦后的物体所带的电荷有两种：用丝绸摩擦过的玻璃棒的所带的电荷是一种，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是另一种。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

一、电荷：

1、自然界中的两种电荷（富兰克林命名）

①把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷．

②把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷．

2、电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

3、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

“做一做”验电器与静电计

为了判断物体是否带电以及所带电荷的种类和多少，从18世纪起，人们经常

使用一种叫验电器的简单装置：玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一条导体

棒的下端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出（图甲）。如果把金属箔换成指针，并

用金属做外壳，这样的验电器又叫静电计（图乙）

问：是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时，金属箔片才开始张开？

解释看到的现象？

1、摩擦起电

摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同．特别是离核较远的电子受到的束缚较小。当两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体。

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．得到电子：带负电；失去电子：带正电问：摩擦起电有没有创造了电荷？

生：没有，摩擦起电是带电粒子（如电子）从一个物体转移到另一个物体。

师：很多物质都会由于摩擦而带电，是否还存在其它的使物体起电的方式？在学习新的起电方式之前，我们先来学习金属导体模型。

金属导体模型也是一个物理模型P3（动画演示）

自由电子：脱离原子核的束缚而在金属中自由活动。

带正电的离子：失去电子的原子，都在自己的平衡位置上振动而不移动。

2、感应起电

【演示】取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起

初它们不带电，帖在下部的金属箔是闭合的。

①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)．金属箔有什么变化？

实验现象：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．提出静电感应概念：

（1）静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象。

规律：近端感应异种电荷，远端感应同种电荷（2）利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．

（3）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，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷。如上面的这个演示实验中，导体A和B带上了等量的异种电荷．

【演示】

②如果先把C移走，金属箔又有什么变化？实验现象：A和B上的金属箔就会闭合．

③如果先把A和B分开，然后移开C，金属箔又有什么变化？

实验现象：可以看到金属箔仍张开，表明A和B仍带有电荷；

④如果再让A和B接触，金属箔又有什么变化？

实验现象：金属箔就会闭合，表明他们就不再带电．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．

问：感应起电有没有创造了电荷？

生：没有。感应起电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。感应起电也不是创造了电荷。

师：无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷.

得出电荷守恒定律．

三、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．

师：电荷守恒定律是物理学中重要的基本定律之一。

四、元电荷

师：迄今为止，科学家实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。质子、正电子所带的电荷量与它相同，但符号相反。人们把这个最小的电荷量叫做元电荷。

元电荷：电子所带的电荷量，用e表示。e =1.60×10－19C

注意：迄今为止，发现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。

（三）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B．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、16 C电量等于________元电荷．