資源簡介

1.1《靜電的產生及其微觀解釋》課時教案
學科 物理 年級冊別 高二上冊 共1課時
教材 魯科版高中物理必修第三冊 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節內容位于魯科版高中物理必修第三冊第一章第一節，是電學部分的起始課，具有承前啟后的重要地位。教材從生活中常見的靜電現象入手，引導學生觀察摩擦起電、感應起電等現象，進而深入到原子結構層面，通過電子轉移的微觀機制解釋靜電產生的本質。內容由表及里、由宏觀到微觀，體現了物理學科“從現象到本質”的研究路徑，為后續學習庫侖定律、電場等概念奠定基礎。
學情分析
高二學生已具備一定的物理思維能力和實驗觀察能力，初中階段對摩擦起電有初步了解，但對電荷種類、電荷守恒及微觀解釋仍存在模糊認識。學生正處于抽象思維發展的關鍵期，對“看不見的電子轉移”理解存在困難。同時，學生對生活中的靜電現象充滿好奇，如脫毛衣時的火花、梳頭時頭發飄起等，這為教學提供了豐富的感性素材。需通過實驗演示與模型建構相結合的方式，幫助學生突破認知障礙，建立科學的電荷觀。
課時教學目標
物理觀念
1. 能識別生活中常見的靜電現象，理解摩擦起電、接觸起電和感應起電的宏觀表現。
2. 掌握電荷守恒定律，能從原子結構角度解釋靜電產生的微觀機制，理解電子轉移是靜電產生的根本原因。
科學思維
1. 能通過觀察實驗現象提出問題，運用類比、模型建構等方法分析電荷的轉移過程。
2. 能區分不同起電方式的本質差異，并能用微觀粒子運動解釋宏觀現象，提升邏輯推理能力。
科學探究
1. 能設計并參與簡單的靜電實驗，如摩擦塑料尺吸引紙屑、驗電器檢測帶電情況等，體驗科學探究過程。
2. 能通過小組合作完成實驗操作與現象記錄，培養實驗觀察能力與合作交流能力。
科學態度與責任
1. 激發對靜電現象的好奇心與探究欲，體會物理與生活的緊密聯系。
2. 認識靜電在生活中的利與弊，增強安全用電意識，初步形成科學的社會責任感。
教學重點、難點
重點
1. 靜電產生的三種方式（摩擦、接觸、感應）及其宏觀表現。
2. 電荷守恒定律的理解與應用。
難點
1. 從原子結構角度理解電子轉移是靜電產生的微觀本質。
2. 感應起電中電荷的重新分布與分離過程的微觀解釋。
教學方法與準備
教學方法
情境探究法、實驗探究法、講授法、合作學習
教具準備
塑料尺、玻璃棒、絲綢、橡膠棒、毛皮、驗電器、泡沫小球、支架、多媒體課件
教學環節 教師活動 學生活動
情境導入，激趣啟思
【5分鐘】 一、生活情境，引發認知沖突 （一）、播放視頻，創設真實情境。
教師播放一段精心剪輯的生活視頻：冬季脫毛衣時出現藍色火花并伴有“噼啪”聲；用塑料梳子梳頭后，頭發隨梳子飄起；小朋友滑滑梯后頭發“炸毛”；加油站禁止拍打衣物的警示標志。
引導語：“同學們，這些畫面是否似曾相識？這些看似平常的現象背后，隱藏著一個古老的物理秘密——靜電。兩千多年前，古希臘哲學家泰勒斯就發現琥珀摩擦后能吸引輕小物體。今天，我們不再滿足于‘它會吸紙屑’這樣的描述，我們要像科學家一樣追問：靜電從何而來？它的本質是什么？”
（二）、提出驅動性問題，激發探究欲望。
教師手持一把塑料尺，在頭發上快速摩擦幾下，然后靠近桌面上的小紙屑，紙屑被吸起。
提問：“為什么一把普通的塑料尺，摩擦后就能‘變身’成吸引紙屑的‘魔法棒’？這個過程中，到底發生了什么看不見的變化？讓我們帶著這個問題，開啟今天的‘靜電探秘之旅’。”
過渡語：“正如愛因斯坦所說：‘提出一個問題往往比解決一個問題更重要。’今天，我們就從這把會‘吸紙’的尺子出發，揭開靜電的神秘面紗。” 1. 觀看視頻，回憶生活中的靜電現象。
2. 觀察教師演示實驗，產生強烈好奇。
3. 思考教師提出的問題，嘗試初步解釋。
4. 進入探究情境，明確學習任務。
評價任務 現象描述：☆☆☆
問題提出：☆☆☆
興趣激發：☆☆☆
設計意圖 通過貼近生活的視頻和現場小實驗，迅速抓住學生注意力，激活已有經驗，制造認知沖突，使學生從“習以為常”轉向“深度好奇”。以“靜電從何而來”為核心問題，驅動整節課的探究活動，體現“從生活走向物理”的課程理念。
實驗探究，感知靜電
【12分鐘】 一、動手實踐，體驗起電方式 （一）、分組實驗：摩擦起電與接觸起電。
教師將學生分為四人小組，發放實驗器材：塑料尺、玻璃棒、絲綢、橡膠棒、毛皮、驗電器、碎紙屑。
任務1：請用絲綢摩擦玻璃棒，用毛皮摩擦橡膠棒，分別靠近碎紙屑，觀察現象。
任務2：將摩擦后的玻璃棒或橡膠棒接觸驗電器的金屬球，觀察金屬箔片的變化。
任務3：將未帶電的金屬棒接觸已帶電的驗電器金屬球，觀察箔片是否張開。
教師巡視指導，提醒學生規范操作，注意觀察細節，并記錄實驗現象。
（二）、現象分析，歸納宏觀規律。
組織學生匯報實驗結果。
提問1：“絲綢摩擦玻璃棒后，它能吸引紙屑，說明它帶了電。毛皮摩擦橡膠棒也能吸引紙屑。這兩種方式有什么共同點？”
引導學生總結：通過摩擦使物體帶電，稱為摩擦起電。
提問2：“當帶電的玻璃棒接觸驗電器金屬球時，金屬箔片張開了。這說明了什么？”
引導學生得出：電荷可以通過直接接觸從一個物體轉移到另一個物體，稱為接觸起電。
提問3：“你們發現摩擦后的玻璃棒和橡膠棒吸引紙屑的效果一樣嗎？有沒有同學嘗試讓它們相互靠近？”
引出電荷有兩種：正電荷和負電荷。規定：絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電。
（三）、深入探究：感應起電的奇妙現象。
教師演示：將不帶電的金屬導體球（泡沫球包裹鋁箔）用絕緣線懸掛。用帶正電的玻璃棒靠近但不接觸小球，觀察小球被吸引；當小球與玻璃棒接觸后又被排斥。
提問：“為什么沒有接觸，小球就被吸引了？接觸后為什么又排斥了？這與前面兩種起電方式有何不同？”
引導學生思考：這是一種新的起電方式——感應起電，即電荷在電場作用下重新分布。 1. 分組合作，動手完成摩擦、接觸實驗。
2. 觀察并記錄實驗現象，填寫實驗報告單。
3. 匯報實驗結果，參與課堂討論。
4. 初步區分三種起電方式的宏觀表現。
評價任務 操作規范：☆☆☆
現象記錄：☆☆☆
歸納能力：☆☆☆
設計意圖 通過學生親自動手實驗，獲得感性認識，培養實驗技能和觀察能力。在“做中學”的過程中，自主發現摩擦起電、接觸起電的現象規律。教師通過層層設問，引導學生從現象中提煉概念，實現從感性到理性的飛躍。感應起電的演示實驗制造新的認知沖突，為微觀解釋埋下伏筆，激發更深層次的探究欲望。
模型建構，微觀解密
【15分鐘】 一、回顧原子結構，建立微觀模型 （一）、復習舊知，搭建認知橋梁。
教師在黑板上畫出原子結構示意圖：原子核（質子+中子）位于中心，電子在核外繞行。
提問：“我們知道，原子是電中性的，為什么？”
引導學生回答：原子核帶正電，電子帶負電，正負電荷數量相等，整體不顯電性。
強調：“電子，特別是最外層的電子，束縛較弱，容易脫離原子核的束縛。”
（二）、類比遷移，解釋摩擦起電。
教師以絲綢摩擦玻璃棒為例：
“玻璃棒的主要成分是二氧化硅，其原子對電子的束縛能力較弱；絲綢是蛋白質纖維，對電子的束縛能力較強。當兩者摩擦時，玻璃棒上的一些電子就會‘跑’到絲綢上。”
提問：“電子轉移后，玻璃棒和絲綢分別帶什么電？”
引導學生分析：玻璃棒失去電子，正電荷多于負電荷，帶正電；絲綢得到電子，負電荷多于正電荷，帶負電。
結論：摩擦起電的實質是電子的轉移，而不是創造了電荷。
（三）、遷移應用，解釋接觸起電。
教師以帶電玻璃棒接觸驗電器為例：
“當帶正電的玻璃棒接觸驗電器金屬球時，由于玻璃棒缺少電子，金屬中的自由電子會被吸引過來，導致驗電器也因失去電子而帶正電。”
強調：電荷通過接觸發生轉移，最終達到靜電平衡。
（四）、突破難點，解析感應起電。
教師結合多媒體動畫演示感應起電全過程：
1. 初始狀態：金屬導體中正負電荷均勻分布，整體不帶電。
2. 外電場作用：帶正電的玻璃棒靠近導體，導體內的自由電子受到吸引，向靠近玻璃棒的一端移動。
3. 電荷重分布：近端因電子聚集而帶負電，遠端因缺少電子而帶正電，稱為靜電感應。
4. 電荷分離：若此時將導體遠端接地，正電荷被導走；斷開接地線，再移開玻璃棒，導體整體帶負電。
提問：“感應起電過程中，有電子從一個物體跑到另一個物體嗎？電荷是憑空產生的嗎？”
引導學生深刻理解：感應起電是電荷的重新分布，沒有電子的跨物體轉移，總電荷量不變。 1. 回顧原子結構，理解電中性原理。
2. 聽講并思考，理解電子轉移的本質。
3. 參與討論，解釋不同起電方式的微觀過程。
4. 觀看動畫，理解感應起電的電荷分布。
評價任務 模型理解：☆☆☆
本質解釋：☆☆☆
難點突破：☆☆☆
設計意圖 以原子結構為基石，構建微觀解釋的理論框架。通過“電子轉移”這一核心概念，統一解釋摩擦和接觸起電，體現物理的統一美。利用多媒體動畫直觀展示感應起電中電荷的動態重分布過程，將抽象概念可視化，有效突破教學難點。始終強調“電子是移動的載體”“電荷守恒”，幫助學生建立正確的物理觀念。
規律提煉，深化認知
【8分鐘】 一、總結規律，建立知識網絡 （一）、歸納三種起電方式的本質。
教師引導學生共同完成表格對比：
起電方式是否接觸電荷來源 實質摩擦起電 是（相互）電子轉移 電子從一物體轉移到另一物體觸起電 接 是（單向） 電荷轉移電荷從帶電體轉移到導體感應起電否電荷重分布 導體內自由電荷重新分布
強調：無論哪種方式，都沒有創造電荷，只是電荷的轉移或重新分布。
（二）、提出并闡釋電荷守恒定律。
教師鄭重宣布：“這就是物理學的基本定律之一——電荷守恒定律：在一個與外界沒有電荷交換的系統內，電荷的代數和保持不變。”
舉例說明：摩擦起電中，玻璃棒帶+Q，絲綢必然帶-Q，總和為零；感應起電中，導體近端帶-Q，遠端帶+Q，整體仍為零。
（三）、聯系生活，辨析靜電利弊。
提問：“靜電只是給我們添麻煩嗎？它在生活中有哪些應用？”
引導學生討論：靜電復印、靜電除塵、靜電噴涂等。
反問：“靜電又有哪些危害？如何防范？”
學生思考：加油站靜電引發火災、電子設備靜電擊穿等，防范措施如接地、加濕、穿防靜電服。 1. 參與表格填寫，對比三種起電方式。
2. 理解并記憶電荷守恒定律。
3. 舉例說明靜電的應用與防范。
4. 構建知識結構，形成系統認知。
評價任務 規律總結：☆☆☆
定律理解：☆☆☆
聯系實際：☆☆☆
設計意圖 通過表格對比，幫助學生系統梳理知識，明確三種起電方式的異同，提升歸納能力。在大量實驗和微觀分析的基礎上，自然引出電荷守恒定律，使其成為水到渠成的結論，而非生硬灌輸。引導學生辯證看待靜電現象，認識其在科技與生活中的雙重角色，培養科學態度與社會責任感。
課堂總結，升華主題
【5分鐘】 一、回顧歷程，感悟科學精神 （一）、結構化回顧知識主線。
教師帶領學生回顧本節課的學習路徑：“我們從生活中的靜電現象出發，通過實驗探究了摩擦、接觸、感應三種起電方式；再深入到原子內部，揭示了電子轉移與電荷重分布的微觀本質；最終，我們提煉出電荷守恒這一定律，理解了‘電荷不會憑空產生，也不會憑空消失’的深刻道理。”
（二）、升華式總結，啟迪人生智慧。
教師深情總結：“同學們，靜電的產生，源于微小電子的遷移。這讓我們想到，生活中許多看似巨大的變化，往往始于一個微小的行動。正如古人云：‘不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海。’每一個微小的努力，都可能引發‘電荷’的重新分布，最終成就你人生的‘放電’時刻。而電荷守恒定律告訴我們，付出與收獲總是守恒的。愿你們在求知的路上，像自由電子一樣勇于探索，像正電荷一樣充滿正能量，用科學的思維照亮前行的道路。” 1. 跟隨教師回顧本節課知識脈絡。
2. 理解科學探究的基本方法。
3. 感悟物理規律蘊含的人生哲理。
4. 增強學習物理的內在動力。
評價任務 知識梳理：☆☆☆
思想升華：☆☆☆
情感共鳴：☆☆☆
設計意圖 采用“結構化+升華式”雙總結模式。先系統回顧知識主線，幫助學生形成清晰的知識網絡；再將物理規律與人生哲理巧妙融合，賦予課堂更深層次的人文價值。引用經典名句，增強語言感染力，激發學生的情感共鳴，實現“教書”與“育人”的有機統一。
作業設計
一、基礎鞏固
1. 判斷下列說法是否正確，錯誤的請改正：
（1）摩擦起電創造了電荷。
（2）物體帶電的實質是電子的得失。
（3）感應起電中，導體靠近帶電體的一端帶異種電荷。
2. 用絲綢摩擦過的玻璃棒靠近一個輕質小球，小球被吸引，則小球（ ）
A. 一定帶正電 B. 一定帶負電 C. 一定不帶電 D. 可能帶負電，也可能不帶電
二、能力提升
3. 設計一個實驗，驗證電荷守恒定律。寫出實驗器材、步驟和預期現象。
三、拓展應用
4. 查閱資料，了解靜電復印機的工作原理，用本節課所學的靜電知識進行解釋，寫一篇200字左右的小短文。
【答案解析】
一、基礎鞏固
1. （1）錯誤。摩擦起電的實質是電子的轉移，電荷總量守恒。
（2）正確。
（3）正確。
2. D。解析：帶正電的玻璃棒可以吸引帶負電的物體，也可以吸引不帶電的輕小物體（通過感應起電）。
二、能力提升
3. 示例：器材：驗電器兩個、金屬棒。
步驟：① 用絲綢摩擦玻璃棒使其帶電；② 用帶電玻璃棒接觸第一個驗電器A，使其帶電（箔片張開）；③ 用金屬棒連接驗電器A和B；④ 觀察兩驗電器箔片張角變化。
現象：A的張角減小，B的張角增大，最終兩驗電器張角相同。說明電荷總量未變，只是重新分配。
板書設計
靜電的產生及其微觀解釋
【左側】生活現象：脫衣火花、梳頭飄發、滑梯炸毛
【中部】三大方式：
1. 摩擦起電 —— 電子轉移 —— 實質：得失電子
2. 接觸起電 —— 電荷轉移 —— 實質：電荷共享
3. 感應起電 —— 電荷重分布 —— 實質：靜電感應
【右側】微觀基礎：
原子結構：原子核（+） + 電子（-） → 電中性
→ 自由電子移動 → 帶電
核心定律：
電荷守恒定律：系統內電荷代數和不變
【底部】應用：復印、除塵、噴涂
危害：火災、擊穿 → 防范：接地、加濕
教學反思
成功之處
1. 以生活情境和現場實驗導入，有效激發了學生的學習興趣和探究欲望，課堂氛圍活躍。
2. 實驗探究環節設計合理，學生動手參與度高，通過觀察、記錄、討論，較好地完成了宏觀現象的感知與歸納。
3. 微觀解釋部分借助動畫演示，將抽象的電子轉移和電荷重分布過程可視化，有效突破了教學難點，多數學生能理解電荷守恒的本質。
不足之處
1. 感應起電的實驗演示受環境濕度影響較大，部分班級現象不夠明顯，影響了學生的直觀感受。
2. 在解釋不同材料束縛電子能力差異時，未能深入展開，部分學生對“為什么玻璃棒失電子而絲綢得電子”仍存疑惑。
3. 課堂時間分配略顯緊張，最后的拓展討論環節未能充分展開，部分學生的思維火花未能完全點燃。

展開更多......

收起↑