初中物理電磁學(xué)教案怎么設(shè)計(jì)
初中物理電磁學(xué)教案怎么設(shè)計(jì)
講授新課前，做一份完美的教案，能夠更大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生在上課時(shí)的積極性，因此，下面是學(xué)習(xí)啦小編分享給大家的初中物理電磁學(xué)教案設(shè)計(jì)的資料，希望大家喜歡!
初中物理電磁學(xué)教案設(shè)計(jì)一
一、 教學(xué)目標(biāo)
1. 知識(shí)與技能
(1) 初步認(rèn)識(shí)電能生磁，了解奧斯特實(shí)驗(yàn)
(2) 初步認(rèn)識(shí)通電螺線管外部的磁場(chǎng)，通過奧斯特實(shí)驗(yàn)和條形磁鐵外部的磁場(chǎng)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和知識(shí)遷移的能力
(3) 會(huì)觀察、收集實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象、信息，并會(huì)處理這些信息
2. 過程與方法
(1) 經(jīng)歷觀察和探究的過程，經(jīng)歷電生磁的發(fā)現(xiàn)過程，能簡(jiǎn)單描述在探究過程中觀察到的現(xiàn)象
(2) 能在實(shí)驗(yàn)和探究中發(fā)現(xiàn)、提出問題，并能制定簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案
(3) 在討論、評(píng)估、交流中能用書面和口頭表明自己的觀點(diǎn)，能初步有評(píng)估和聽取別人意見的意識(shí)
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀
(1) 通過對(duì)電生磁的研究和對(duì)通電螺線管外部磁場(chǎng)的探究，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。
(2) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
二、 重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.重點(diǎn)：知道電能生磁;掌握安培定則并能熟練應(yīng)用。
2.難點(diǎn)：熟練運(yùn)用安培定則由電流方向判定磁場(chǎng)方向、螺線管磁極;由螺線管的磁極和繞法判定電流方向;由螺線管的磁極和電流方向畫出螺線管繞法。
三、 教學(xué)器材準(zhǔn)備
每組配電池盒一只，導(dǎo)線一根，開關(guān)、小磁針各一只，共14組;螺線管(有鐵芯)一個(gè)，大鐵釘一個(gè)，大頭針若干，條形磁體一塊。
四、教學(xué)過程
(一) 導(dǎo)入課題
復(fù)習(xí)提問：試畫出條形磁體周圍的磁感線，并標(biāo)明方向。
師：古代人們把電和磁一直當(dāng)作是兩種獨(dú)立的自然現(xiàn)象，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們又發(fā)現(xiàn)，電和磁有某些現(xiàn)象很相似，如：帶電體能吸引輕小物體，磁體也能吸引鐵質(zhì)物體;帶電體之間，同種電荷互相推斥，異種電荷互相吸引，而磁體間，同名磁極互相推斥，異名磁極互相吸引。這些相似是一種巧合呢?還是它們之間存在著某些聯(lián)系?科學(xué)家們基于這種想法，一次又一次地尋找電與磁的聯(lián)系。到1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特終于用實(shí)驗(yàn)證實(shí)通電導(dǎo)體的周圍存在著磁場(chǎng)。這一重大發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了科學(xué)界，使電磁學(xué)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期?，F(xiàn)在我們親自動(dòng)手重做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，來探究電流的磁場(chǎng)。
(板書：二、電流的磁場(chǎng) 1 奧斯特的發(fā)現(xiàn))
(二) 進(jìn)入正課
師：請(qǐng)同學(xué)們按照教材P38頁圖16—13連接好電路，將你觀察到的現(xiàn)象填入空格，注意，合上開關(guān)的時(shí)間要短。
(學(xué)生實(shí)驗(yàn)并討論，將結(jié)果填入空格，教師板書：通電導(dǎo)體周圍存在著磁場(chǎng)，其方向與電流方向有關(guān))
(教師用條形磁體吸引大頭針，但是用打開的手電卻不能吸引大頭針，問學(xué)生為什么?)
生：電流不夠強(qiáng)，加大電流。
生：多用幾根導(dǎo)線
(教師把導(dǎo)線繞在鐵釘上，未通電時(shí)不能吸引大頭針，通電后能吸引大頭針。)
師：象這樣把導(dǎo)線繞在圓筒上，就可以做成螺線管。
(板書：2通電螺線管)
(教師把通電螺線管靠近磁針，會(huì)發(fā)現(xiàn)磁針與螺線管相吸引或排斥。再把條形磁體靠近磁針，出現(xiàn)了類似現(xiàn)象。)
師：上述現(xiàn)象表明通電螺線管和磁體一樣也有磁極，它的周圍也有磁場(chǎng)，那么它的磁場(chǎng)方向又如何呢?請(qǐng)同學(xué)們繼續(xù)探究通電螺線管的磁場(chǎng)，將你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入教材P39圖16-16中，并嘗試畫一畫它的磁感線分布圖。
(學(xué)生實(shí)驗(yàn)討論畫圖)
師：你畫出的通電螺線管的磁感線分布圖與什么圖相似?
生：條形磁體。
師：通電螺線管的磁場(chǎng)方向與什么有關(guān)?又如何判定?
(學(xué)生討論并回答)
生：電流方向及導(dǎo)線的繞向決定。
(板書：通電螺線管周圍磁場(chǎng)分布與條形磁體相似，它的磁場(chǎng)方向與電流方向及導(dǎo)線的繞向有關(guān)。)
師：每次都用小磁針來確定通電螺線管的磁場(chǎng)方向十分不便，人們利用安培定則可以非常快捷準(zhǔn)確地判定出通電螺線管的磁極。
(板書：安培定則)
(結(jié)合教材P40圖16-18和實(shí)物講解安培定則，要求伸手與老師一起做，學(xué)生用一根導(dǎo)線纏繞圓珠筆，仔細(xì)觀察饒線，前后位置關(guān)系，并假設(shè)電流的進(jìn)出流向，做以下四種情況：)
(三)、課堂練習(xí)
l、要求學(xué)生判斷圖1、2中通電螺線管的N、S極，做出具體手勢(shì)，并讓兩位學(xué)生上黑板畫出圖1中小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng))和圖2中電源的正、負(fù)極。
2、要求學(xué)生畫出圖3、4中螺線管的導(dǎo)線繞向，做出具體手勢(shì)，并讓兩位學(xué)生上黑板畫出導(dǎo)線繞向。
(四)、學(xué)生小結(jié)：我們重做了當(dāng)年奧斯特做過的實(shí)驗(yàn);我們重點(diǎn)用實(shí)驗(yàn)研究了導(dǎo)線彎成螺線管狀后通電其周圍的磁場(chǎng)分布情況，它的磁場(chǎng)方向可以用安培定則來判定，因此，我們一定要掌握好安培定則。
五、作業(yè)
教材P42—43 WWW 1--4
初中物理電磁學(xué)教案設(shè)計(jì)二
(一)教學(xué)目的
1.知道電流周圍存在著磁場(chǎng)。
2.知道通電螺線管外部的磁場(chǎng)與條形磁鐵相似。
3.會(huì)用安培定則判定相應(yīng)磁體的磁極和通電螺線管的電流方向。
(二)教具一根硬直導(dǎo)線，干電池2～4節(jié)，小磁針，鐵屑，螺線管，開關(guān)，導(dǎo)線若干。
(三)教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)提問，引入新課
重做第二節(jié)課本上的圖11—7的演示實(shí)驗(yàn)，提問：
當(dāng)把小磁針放在條形磁體的周圍時(shí)，觀察到什么現(xiàn)象?其原因是什么?
(觀察到小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。因?yàn)榇朋w周圍存在著磁場(chǎng)，小磁針受到磁場(chǎng)的磁力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。)
進(jìn)一步提問引入新課
小磁針只有放在磁體周圍才會(huì)受到磁力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎?也就是說，只有磁體周圍存在著磁場(chǎng)嗎?其他物質(zhì)能不能產(chǎn)生磁場(chǎng)呢?這就是我們本節(jié)課要探索的內(nèi)容。
2.進(jìn)行新課
(1)演示奧斯特實(shí)驗(yàn)說明電流周圍存在著磁場(chǎng)
演示實(shí)驗(yàn)：將一根與電源、開關(guān)相連接的直導(dǎo)線用架子架高，沿南北方向水平放置。將小磁針平行地放在直導(dǎo)線的上方和下方，請(qǐng)同學(xué)們觀察直導(dǎo)線通、斷電時(shí)小磁針的偏轉(zhuǎn)情況。
提問：觀察到什么現(xiàn)象?
(觀察到通電時(shí)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，斷電時(shí)小磁針又回到原來的位置。)
進(jìn)一步提問：通過這個(gè)現(xiàn)象可以得出什么結(jié)論呢?
師生討論：通電后導(dǎo)體周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電后導(dǎo)體周圍的空間對(duì)小磁針產(chǎn)生磁力的作用，由此我們可以得出：通電導(dǎo)線和磁體一樣，周圍也存在著磁場(chǎng)。
教師指出：以上實(shí)驗(yàn)是丹麥的科學(xué)家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)的，此實(shí)驗(yàn)又叫做奧斯特實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，除了磁體周圍存在著磁場(chǎng)外，電流的周圍也存在著磁場(chǎng)，即電流的磁場(chǎng)，本節(jié)課我們就主要研究電流的磁場(chǎng)。
板書：第四節(jié)電流的磁場(chǎng)
一、奧斯特實(shí)驗(yàn)
1.實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線和磁體一樣，周圍存在著磁場(chǎng)。
提問：我們知道，磁場(chǎng)是有方向的，那么電流周圍的磁場(chǎng)方向是怎樣的呢?它與電流的方向有沒有關(guān)系呢?
重做上面的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們觀察當(dāng)電流的方向改變時(shí)，小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是否發(fā)生變化。
提問：同學(xué)們觀察到什么現(xiàn)象?這說明什么?
(觀察到當(dāng)電流的方向變化時(shí)，小磁針N極偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，說明電流的磁場(chǎng)方向也發(fā)生變化。)
板書：2.電流的磁場(chǎng)方向跟電流的方向有關(guān)。當(dāng)電流的方向變化時(shí)，磁場(chǎng)的方向也發(fā)生變化。
提問：奧斯特實(shí)驗(yàn)在我們現(xiàn)在看來是非常簡(jiǎn)單的，但在當(dāng)時(shí)這一重大發(fā)現(xiàn)卻轟動(dòng)了科學(xué)界，這是為什么呢?
學(xué)生看書討論后回答：
因?yàn)樗沂玖穗姮F(xiàn)象和磁現(xiàn)象不是各自孤立的，而是緊密聯(lián)系的，從而說明表面上互不相關(guān)的自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系的，這一發(fā)現(xiàn)，有力推動(dòng)了電磁學(xué)的研究和發(fā)展。
(2)研究通電螺線管周圍的磁場(chǎng)
奧斯特實(shí)驗(yàn)用的是一根直導(dǎo)線，后來科學(xué)家們又把導(dǎo)線彎成各種形狀，通電后研究電流的磁場(chǎng)，其中有一種在后來的生產(chǎn)實(shí)際中用途最大，那就是將導(dǎo)線彎成螺線管再通電。那么，通電螺線管的磁場(chǎng)是什么樣的呢?請(qǐng)同學(xué)們觀察下面的實(shí)驗(yàn)：
演示實(shí)驗(yàn)：按課本圖11—13那樣在紙板上均勻地撒些鐵屑，給螺線管通電，輕敲紙板，請(qǐng)同學(xué)們觀察鐵屑的分布情況，并與條形磁體周圍的鐵屑分布情況對(duì)比。
提問：同學(xué)們觀察到什么現(xiàn)象?
學(xué)生回答后，教師板書：
二、通電螺線管的磁場(chǎng)
1.通電螺線管外部的磁場(chǎng)和條形磁體的磁場(chǎng)一樣。
提問：怎樣判斷通電螺線管兩端的極性呢?它的極性與電流的方向有沒有關(guān)系呢?
演示實(shí)驗(yàn)：將小磁針放在螺線管的兩端，通電后，請(qǐng)同學(xué)們觀察小磁針的N極指向，從而引導(dǎo)學(xué)生判別出通電螺線管的N、S極。
再改變電流的方向，觀察小磁針的N極指向有沒有變化，從而說明通電螺線管的極性與電流的方向有關(guān)。
引導(dǎo)學(xué)生討論后，教師板書：
2.通電螺線管兩端的極性跟螺線管中電流的方向有關(guān)。當(dāng)電流的方向變化時(shí)，通電螺線管的磁性也發(fā)生改變。
提問：采用什么辦法可以很簡(jiǎn)便地判定通電螺線管的磁性與電流方向的關(guān)系呢?同學(xué)們看書、討論，弄清安培定則的作用和判定方法。板書：
三、安培定則
1.作用：可以判定通電螺線管的磁性與電流方向的關(guān)系。
2.判定方法：用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的北極。
教師演示具體的判定方法。
練習(xí)：如附圖所示的幾個(gè)通電螺線管，用安培定則判定它們的兩極。
可以引導(dǎo)學(xué)生分別按上圖將導(dǎo)線在鉛筆上繞成螺線管，先弄清螺線管中電流的指向，再用安培定則判定出兩端的極性。
通過以上練習(xí)，強(qiáng)調(diào)：螺線管的繞制方向不同，螺線管中電流的方向也不同。
3.小結(jié)(略)
4.作業(yè)：①完成課本上的“想想議議”。
?、谡n本上的練習(xí)1、2、3題。
電流的磁場(chǎng)
初中物理電磁學(xué)教案設(shè)計(jì)三
一、教材分析
1.庫侖定律既是電荷間相互作用的基本規(guī)律，又是學(xué)習(xí)電場(chǎng)強(qiáng)度的基礎(chǔ)，不僅要求學(xué)生定性知道，而且還要求定量了解和應(yīng)用。
2.本節(jié)摩擦起電、兩種電荷的相互作用、電荷量的概念初中已接觸，已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，在復(fù)習(xí)初中知識(shí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)著重從原子結(jié)構(gòu)的角度講解物體帶電的本質(zhì)。
3.通過對(duì)使物體帶電的方法接觸起電、摩擦起電和感應(yīng)起電的分析，讓學(xué)生體會(huì)到使物體帶電的實(shí)質(zhì)是電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，從而打破了物體的電中性，失去電子的物體帶上了正電荷，得到電子的物體帶上了負(fù)電荷。過渡到電荷守恒定律，水到渠成，對(duì)高中學(xué)生而言很容易接受，進(jìn)一步鞏固守恒思想。
4.在分析思考的過程中學(xué)生體會(huì)到電荷守恒定律以及元電荷的概念。同時(shí)教學(xué)中滲透“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的思想。
5.展示庫侖定律的內(nèi)容和庫侖發(fā)現(xiàn)這一定律的過程，并強(qiáng)調(diào)該定律的條件和遠(yuǎn)大意義。
二、學(xué)情分析
學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了電學(xué)的基本知識(shí)，為過渡到本節(jié)的學(xué)習(xí)起著鋪墊作用，學(xué)生已具備了一定的探究能力、邏輯思維能力及推理演算能力。能在老師指導(dǎo)下通過觀察、思考，發(fā)現(xiàn)一些問題和解決問題。因此有必要把初中學(xué)過的兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、摩擦起電的知識(shí)復(fù)習(xí)一下。
三、教學(xué)方法分析及建議
1.在學(xué)生初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，可以通過演示實(shí)驗(yàn)或者媒體播放復(fù)習(xí)并鞏固電荷的有關(guān)知識(shí);先運(yùn)用教材上給出的簡(jiǎn)單易行的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察摩擦后的塑料片之間的相互作用力，猜想作用力的大小跟哪些因素有關(guān);然后通過實(shí)驗(yàn)定性驗(yàn)證猜想是否正確，并在這個(gè)基礎(chǔ)上介紹庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程。
2.講解點(diǎn)電荷時(shí)，可以對(duì)照質(zhì)點(diǎn)的概念進(jìn)行講解，要講清點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型。
3.物理發(fā)展史上的重要概念及重大規(guī)律的建立都是經(jīng)科學(xué)家艱辛的探索而完成的，都是對(duì)原有思維方式突破的結(jié)果，體現(xiàn)出了科學(xué)家的創(chuàng)造性。如何充分利用這寶貴的素材，需要教師創(chuàng)設(shè)問題情景對(duì)學(xué)生“誘思”、“導(dǎo)思”，在本節(jié)課中，對(duì)庫侖定律得出過程進(jìn)行了嘗試。
4.利用“思考與討論”的問題，比較庫侖定律與萬有引力定律的異同。
5.要做好演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生清楚地知道什么是靜電感應(yīng)現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，使學(xué)生知道，感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負(fù)電荷分開，使電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，進(jìn)一步說明電荷守恒定律。
四、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.了解人類對(duì)電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)過程，體會(huì)人類探索自然規(guī)律的科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。
2.了解元電荷的大小，了解電荷守恒定律，知道摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)不是創(chuàng)造電荷，而是電荷的轉(zhuǎn)移。
3.理解庫侖定律的含義和表達(dá)式，知道靜電常量。了解庫侖定律的適用條件，學(xué)習(xí)用庫侖定律解決簡(jiǎn)單的問題。
4.滲透理想化思想，培養(yǎng)由實(shí)際問題進(jìn)行簡(jiǎn)化抽象思維建立物理模型的能力。
(二)過程與方法
1.教師通過實(shí)驗(yàn)法、問題教學(xué)法啟發(fā)學(xué)生理解抽象的電荷知識(shí)。
2.通過認(rèn)識(shí)科學(xué)家在了解自然的過程中常用的科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生善用類比方法、理想化方法、實(shí)驗(yàn)方法等物理學(xué)習(xí)方法。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.通過閱讀材料，展示物理學(xué)發(fā)展中充滿睿智和靈氣的科學(xué)思維，弘揚(yáng)前輩物理學(xué)家探尋真理的堅(jiān)強(qiáng)意志和科學(xué)精神。
2.通過對(duì)比天電和地電、以及定性和定量、神學(xué)和科學(xué)對(duì)電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生了解人類對(duì)電荷的認(rèn)識(shí)過程，培養(yǎng)學(xué)生探索大自然的興趣。
3.通過對(duì)庫侖定律探究過程的討論，使學(xué)生掌握科學(xué)的探究方法，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱情。
五、本節(jié)要點(diǎn)
1.什么是靜電現(xiàn)象?電荷間的相互作用是什么?什么叫電荷量?
2.什么是感應(yīng)起電現(xiàn)象?什么叫中和現(xiàn)象?
3.電荷守恒定律的內(nèi)容是什么?什么叫元電荷?
4.庫侖定律的內(nèi)容是什么?適用條件是什么?
六、教學(xué)重難點(diǎn)分析
(一)重點(diǎn)
1.對(duì)庫侖定律的理解。
(二)難點(diǎn)
1.對(duì)電荷這一抽象概念的理解;
2.對(duì)庫侖定律發(fā)現(xiàn)過程的探討。
(三)突破重、難點(diǎn)的方法
1.講清庫侖定律及適用條件，說明庫侖力符合力的特征，遵守牛頓第三定律。
2.為定性演示庫侖定律，應(yīng)使帶電小球表面光滑，防止尖端放電，支架應(yīng)選絕緣性能好的，空氣要干燥。
3.說清K的單位由公式中各量單位確定，其數(shù)值則由實(shí)驗(yàn)確定。
七、教學(xué)流程設(shè)計(jì)
(一)新課引入
(多媒體展示電磁學(xué)的發(fā)展史)
古代人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有關(guān)靜電現(xiàn)象，主要是梳頭或者是羊毛、絲、棉類的衣物摩擦有閃光及聲音;古希臘人發(fā)現(xiàn)琥珀可以吸引輕小物體。
英國(guó)的吉爾伯特(1544—1603)是最早系統(tǒng)地研究電磁現(xiàn)象的科學(xué)家。他發(fā)現(xiàn)琥珀和磁鐵都能夠吸引物體，不過性質(zhì)不同，經(jīng)過研究，他發(fā)現(xiàn)許多其他物體經(jīng)過摩擦后也都能夠吸引其他小物體。引入(electric)(琥珀體)還發(fā)明了可供實(shí)驗(yàn)用的驗(yàn)電器。
德國(guó)的奧托·格里克(1602—1686)，馬德堡市市長(zhǎng)，1654年曾用自己發(fā)明的抽氣機(jī)做了馬德堡半球?qū)嶒?yàn);1660年發(fā)明了第一臺(tái)可產(chǎn)生大量電荷的摩擦起電機(jī)。有了這樣的機(jī)器，因而做成了各種各樣的電火花實(shí)驗(yàn);還有讓人身體帶電的實(shí)驗(yàn);這使得18世紀(jì)40年代的德國(guó)整個(gè)社會(huì)都對(duì)電現(xiàn)象感興趣，許多人購(gòu)買了摩擦起電機(jī)做實(shí)驗(yàn)作為娛樂，同時(shí)也大大普及了電學(xué)知識(shí)。電學(xué)知識(shí)在整個(gè)歐洲各國(guó)都普及起來。
法國(guó)電學(xué)家諾萊特在巴黎圣母院前進(jìn)行，他請(qǐng)700個(gè)修道士手拉手地排起來，讓排頭的手拿萊頓瓶放電時(shí)，發(fā)現(xiàn)700個(gè)修道士同時(shí)跳了起來，顯示了電的強(qiáng)大威力。
富蘭克林的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，證明了雷電是一種放電現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上，發(fā)明了避雷針。
(二)進(jìn)行新課
1.接引雷電下九天──富蘭克林發(fā)明避雷針的故事
1752年7月的一天，在北美洲的費(fèi)城，一位名叫富蘭克林的科學(xué)家，做了一個(gè)轟動(dòng)世界的實(shí)驗(yàn)：這天下午，天色陰暗，烏云滾滾。天空中不時(shí)閃爍著青白色的電光，傳來一陣陣沉悶的雷聲，眼看一場(chǎng)可怕的大雷雨就要來臨了。
“這是最合適的天氣!”富蘭克林和他的兒子威廉帶著風(fēng)箏和萊頓瓶(一種可充放電的容器)，奔向郊外田野里的一間草棚。
這可不是一只普通的風(fēng)箏：它是用絲綢做成的，在它的頂端綁了一根尖細(xì)的金屬絲，作為吸引閃電的“接收器”;金屬絲連著放風(fēng)箏用的細(xì)繩，這樣細(xì)繩被雨水打濕后，也就成了導(dǎo)線;細(xì)繩的另一端系上綢帶，作為絕緣體(要干燥)，避免實(shí)驗(yàn)者觸電;在綢帶和繩子之間，掛有一把鑰匙，作為電極。
富蘭克林和他的兒子連忙乘著風(fēng)勢(shì)，將風(fēng)箏放上了天。風(fēng)箏，像一只矯健的鳥兒，漸漸地飛到云海中。
父子倆躲在草棚的屋檐下，手中緊握著沒有被雨水淋濕的綢帶，目不轉(zhuǎn)睛地觀察著風(fēng)箏的動(dòng)靜。
突然，天空中掠過一道耀眼的閃電。富蘭克林發(fā)現(xiàn)，風(fēng)箏引繩上的纖維絲一下子豎立起來。這說明，雷電已經(jīng)通過風(fēng)箏和引繩傳導(dǎo)下來了。富蘭克林高興極了，他禁不住伸出左手，觸碰一下引繩上的鑰匙。“哧”的一聲，一個(gè)小小的藍(lán)火花跳了出來。
“這果然是電!”富蘭克林興奮地叫了起來。
“把萊頓瓶拿過來。”富蘭克林對(duì)威廉喊道。他連忙把引繩上的鑰匙和萊頓瓶連接起來。萊頓瓶上電火花閃爍。這說明萊頓瓶充了。
事后，富蘭克林用萊頓瓶收集的雷電，做了一系列的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)了雷電與普通電完全相同。
富蘭克林的這一風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，徹底地?fù)羲榱碎W電是“上帝之火”、“煤氣爆炸”等流行的說法，使人們真正認(rèn)識(shí)到雷電的本質(zhì)。因此，人們說：“富蘭克林把上帝與閃電分了家。”
富蘭克林的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)絕不是一時(shí)沖動(dòng)所做的。早在數(shù)年前，他就致力于電的研究，并在當(dāng)時(shí)人們不知“電為何物”的時(shí)代，指出了電的性質(zhì)。
在一次研究的意外事件中，他得到啟迪。有一次，他把幾只萊頓瓶連在一起，以加大電容量。不料，實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，守在一旁的妻子麗德不小心碰了一下萊頓瓶，只聽得“轟”的一聲，一團(tuán)電火花閃過，麗德被擊中倒地，面色慘白。她因此休息了一個(gè)星期身體才得到康復(fù)。
“萊頓瓶發(fā)出的轟鳴聲，放出的電火花，不是和雷電一樣嗎?”富蘭克林大膽地提出這個(gè)設(shè)想。經(jīng)過反復(fù)思考，他推測(cè)雷電就是普通的電，并找出它們兩者間的12條相同之處：都發(fā)亮光;光的顏色相同;閃電和電火花的路線都是曲折的;運(yùn)動(dòng)都極其迅速;都能被金屬傳導(dǎo);都能發(fā)出爆炸聲或噪聲;都能在水或冰塊中存在;通過物體時(shí)都能使之破裂;都能殺死動(dòng)物;都能熔化金屬;都能使易燃物燃燒;都放出硫磺氣味。
1747年，富蘭克林把他的這些想法，寫成論文《論雷電與電氣的一致性》。他將論文寄給他的朋友、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員科林遜?？僧?dāng)科林遜將論文送交皇家學(xué)會(huì)討論時(shí)，得到的是一陣嘲笑。許多權(quán)威科學(xué)家認(rèn)為富蘭克林的觀點(diǎn)荒.唐無比，“把科學(xué)當(dāng)作兒童的幻想”。
對(duì)于權(quán)威人士的嘲笑、奚落，富蘭克林不予理睬，終于在做好各種準(zhǔn)備的情況下，冒著生命危險(xiǎn)，做了風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)。
富蘭克林從風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)中，不但了解了雷電的性質(zhì)，而且證實(shí)：雷電是可以從天空“走”下來的。“高大建筑物常常遭到雷擊，能不能給雷電搭一個(gè)梯子，讓它乖乖地‘走’下來呢?”富蘭克林想。
正當(dāng)富蘭克林思考這一問題的時(shí)候，不幸從俄國(guó)彼得堡傳來消息：1753年7月26日，科學(xué)家利赫曼為了驗(yàn)證富蘭克林的實(shí)驗(yàn)，在操作時(shí)，不幸被一道電火花擊中身亡。這更堅(jiān)定了富蘭克林研制避免雷擊裝置的決心。
他先在自己家做實(shí)驗(yàn)：在屋頂高聳的煙囪上，安裝一根3米長(zhǎng)的尖頂細(xì)鐵棒;在細(xì)鐵棒的下端綁上金屬線;沿著樓梯，把金屬線引到底樓的一個(gè)水泵上(水泵與大地有接觸);將經(jīng)過房間的那段金屬線分成兩段，且將兩股線相隔一段距離，各掛一個(gè)小鈴。這樣，如果雷電從細(xì)鐵棒進(jìn)入，經(jīng)過金屬線進(jìn)入大地，那么，兩股線受力，小鈴就會(huì)晃蕩，發(fā)出響聲。
一天，電閃雷鳴，暴風(fēng)雨就要來了。在雷聲、雨聲的“伴奏”下，守候在房間小鈴旁的富蘭克林，聽到了小鈴發(fā)出的清脆、悅耳的聲音。他高興地笑了。
富蘭克林把那根細(xì)鐵棒稱為“避雷針”。
避雷針的問世，引起了教會(huì)的反對(duì)。他們認(rèn)為：“裝在屋頂?shù)募鈼U指向天空是對(duì)上帝的不敬。”“干涉上帝的事，對(duì)上帝指手劃腳，是要受上帝懲罰的。”
然而，有一次在一場(chǎng)雷雨之后，神圣的教堂著火了，而裝有避雷針的房屋卻平安無事。于是，避雷針的作用被人們認(rèn)識(shí)，避雷針也很快地傳開了。至1784年，全歐洲的高樓頂上都用上了避雷針。
富蘭克林的發(fā)現(xiàn)統(tǒng)一了天電和地電，破除了人們對(duì)雷電的迷信。儲(chǔ)存了天電的萊頓瓶可以產(chǎn)生一切地電所能產(chǎn)生的現(xiàn)象，這就證明了天電與地電是一樣的。
2.電荷
(用提問的方法復(fù)習(xí)初中學(xué)過的知識(shí))
演示：用和絲綢摩擦后的玻璃棒去接觸驗(yàn)電器的金屬球，發(fā)現(xiàn)箔片張開，表明玻璃棒帶了電。
師問：摩擦起電現(xiàn)象是什么?有什么特點(diǎn)?
生答：摩擦過的物體具有了吸引輕小物體的性質(zhì)，這種現(xiàn)象叫摩擦起電，這樣的物體就帶了電。
師問：自然界中存在哪幾種形式的電荷?摩擦起電中跟絲綢摩擦過的玻璃棒帶什么電?跟毛皮摩擦過的橡膠棒又帶什么電?
生答：正負(fù)兩種電荷，玻璃棒帶正電，橡膠棒帶負(fù)電。
師問：電荷間的相互作用是什么?
生答：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。
師問：它們所帶的電荷的多少叫什么?單位是什么?
生答：電荷量(Q)，單位是：庫侖(C)
師問：這種使物體帶電的方法叫什么?
生答：摩擦起電。
(教師用驗(yàn)電器演示驗(yàn)證摩擦起電和接觸起電)
3.帶電本質(zhì)
教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材最后一段有關(guān)物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的描述，思考和回答問題：
(1)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的?摩擦起電的原因是什么?
(2)什么是自由電子，金屬成為導(dǎo)體的原因是什么?
學(xué)生：積極閱讀教材，思考并回答問題。
教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：帶電的本質(zhì)是電子的得失。
4.起電方式
師問：使物體帶電方式有哪些?
生答：摩擦起電、接觸起電。
師問：除了摩擦起電、接觸起電外，還有沒有可以使物體帶上電的方法?
生答：人們發(fā)現(xiàn)還有感應(yīng)起電。
教師：1.做課本演示實(shí)驗(yàn)1.1-4，觀察在帶正電的C向A、B靠近時(shí)，A、B的箔片張開情況.
2.分析現(xiàn)象并結(jié)合檢驗(yàn)，得到A、B分別帶上了負(fù)電荷和正電荷。
3.把電荷移近不帶電的物體，使物體帶電的方法，叫感應(yīng)起電，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。
師生共同分析感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)：是使物體中的正負(fù)電荷分開，電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。
師問：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電三種起電方式的微觀機(jī)理是否相同?起電實(shí)質(zhì)是什么?
生歸納總結(jié)：1.摩擦起電：原因是電子的轉(zhuǎn)移。
2.接觸起電：原因仍是電子的轉(zhuǎn)移。(同時(shí)弄清楚了電量均分現(xiàn)象和中和現(xiàn)象。)
3.感應(yīng)起電：仍是電子的轉(zhuǎn)移。
5.電荷守恒
通過三種起電方式原因的分析，由學(xué)生總結(jié)得出起電過程中電荷守恒：
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，在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變。
并與能量守恒定律、動(dòng)量守恒定律等相類比，指出他們都是自然界中普遍存在的規(guī)律。(指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)中也要有知識(shí)的遷移、總結(jié)、類比、融會(huì)貫通。)
做出電荷守恒定律的另一表述：
一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變。
過渡語：這是物理學(xué)中重要的基本定律之一。通過前面的學(xué)習(xí)，清楚了物體帶電的本質(zhì)，而一個(gè)帶電體究竟帶多少電?經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)證明，所有帶電體的電荷量或者等于電荷量e或者是電荷量e的整數(shù)倍。
6.元電荷
(學(xué)生閱讀教材相關(guān)內(nèi)容)回答下列問題：
1.電荷的多少如何表示?它的單位是什么?
2.什么是元電荷?一個(gè)電子就是一個(gè)元電荷嗎?
3.元電荷的數(shù)值是多少?它的數(shù)值最早是由哪位物理學(xué)家測(cè)定的?
學(xué)生總結(jié)得出：
1.元電荷：人們把自然界中最小電荷叫做元電荷，電荷量為1.6×10-19C。
2.元電荷是電荷量的單位(1.6×10-19C作為一個(gè)電荷量單位)，不是指某電荷。
3.電子和質(zhì)子的電荷量均為e，所有帶電體的電荷量等于e或者是e的整數(shù)倍。
7.庫侖定律
1.學(xué)生做1.1-5實(shí)驗(yàn)，反復(fù)多做幾次，猜想它們之間的作用力的大小可能與哪些因素有關(guān)?
2.教師演示1.1-6的實(shí)驗(yàn)。
3.學(xué)生注意觀察小球偏角的變化以及引起這一變化的原因。
4.通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的定性分析得到：電荷之間的作用力隨電荷量的增大而增大，隨距離的增大而減小。
5.法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵?，用?shí)驗(yàn)研究了電荷間相互作用的電力，這就是庫侖定律。
內(nèi)容：真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。
表達(dá)式：
，k叫靜電力常量，k=9×109 N·m2/C2。
6.介紹點(diǎn)電荷：
?、俨豢紤]大小和電荷的具體分布，可視為集中于一點(diǎn)的電荷。
?、邳c(diǎn)電荷是一種理想化模型。
?、劢榻B把帶電體處理為點(diǎn)電荷的條件：帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí)。
7.任意帶電體所受的力可以看作是多個(gè)點(diǎn)電荷所受力的合力。
8.庫侖定律與萬有引力定律(計(jì)算下題)
試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力。已知電子的質(zhì)量m1=9.10×10-31kg，質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.67×10-27kg，電子和質(zhì)子的電荷量都是1.60×10-19C。
分析：這個(gè)問題不用分別計(jì)算電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力，而是列公式，化簡(jiǎn)之后，再求解。
解：電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力分別是：
(回答“思考與討論”)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)。
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