两种电荷教学设计

两种电荷教学设计（精选8篇）

两种电荷教学设计 篇1

《电荷》教学设计

【教材分析】

《电荷》是人教版八年级第五章第一节，本节的教学内容有：摩擦起电现象、两种电荷及其作用规律、验电器、电荷量及其单位、原子结构、原子核、电荷在导体中定向移动。其中两种电荷及其作用规律是教学重点，认识自然界只有两种电荷同时又是教学难点。摩擦起电是人类最早发现的电现象，两种电荷及其相互作用规律是进一步深入学习电流概念的关键，因此本节课作为初中电学起始课，具有很重要的地位。

【教学目标】

1．知识与技能

●认识摩擦起电的现象，了解电荷的种类及电荷间的相互作用规律；

●了解验电器的原理及其构造作用，了解电荷量及其单位；

●了解原子结构，认识元电荷，了解金属中存在自由电子和电荷的移动，了解导体和绝缘体。

2．过程与方法

●经历实验探究活动感受摩擦起电，知道带电体的性质；

●在认识自然界只有两种电荷的过程中，感受人们所用的推理方法；

●尝试应用已知的科学知识去解决具体的问题。

3．情感态度与价值观

●关心生活、生产、自然现象中常见的电现象（如摩擦起电等），对电荷种类的探究产生兴趣，能主动利用简易器材动手做实验，激发学生主动学习的兴趣；

●具有对科学的求知欲，乐于探索、善于观察、勤于分析，具有创新的精神。

【教学重点】

摩擦起电现象；两种电荷及电荷间的相互作用规律。

【教学难点】

1．从实验现象推理得出自然界中只存在两种电荷。

2．了解原子结构和金属导体中自由电子的存在。

【教学方法】

实验探究法、讲授法、阅读法

【教学准备】

玻璃棒、丝绸、橡胶棒、旋转支架、纸屑和泡沫、塑料尺、圆珠笔杆、梳子、验电器、金属杆、塑料杆、矿泉水瓶、、多媒体课件、实物投影仪等

【教学过程】

一、激发探究兴趣 引入新课

同学们好，在最开始学习物理的时候，相信老师都跟大家讲过，我们初中物理主要学习的内容是力、热、声、光、电，以及原子物理的简单介绍，那通过初中二年级一年的学习，我们已经学习了力、热、声、光的相关知识。那在进入初中三年级的学习之后，我们将主要学习电学的相关知识。提到电，大家并不陌生，我们日常生活中的电灯、电扇、以及我们教室用的空调都需要用到电。随着社会的不断发展，电的应用也越来越广泛，在我们的生产生活中占着十分重要的地位。因此，我们学习电学的知识也是十分必要的。那不知道同学有没有想过电是什么？电又是怎样产生的？那学完今天的内容后，大家就会对电有一个更深沉次的认识。

师：首先我们先来做一个实验。这是我们写字所用的圆珠笔，老师现在将它放在我的头上摩擦一下，然后靠近桌子上面的碎纸屑，我们发现圆珠笔吸起了桌子上的碎纸屑。那这也就是我们小学学过的摩擦起电现象，而人类对电世界的认识就是从这一现象开始的。其实，在我们日常生活中，摩擦起电现象还有很多，比如当空气干燥时用塑料梳子梳头发，头发会随梳子“飘”起来；又比如我们在秋冬季节脱下我们身上穿的毛衣时会发出响声，甚至出现火花等等，这些都是属于摩擦起电的现象。

师：通过刚才的实验演示，我们不难理解摩擦起电就是指：用摩擦的方法使物体带电。而怎样判断摩擦之后的物体是否带电呢？我们通常就是指一些物体通过摩擦之后，能够吸引轻小物体这种现象时，我们就说这个物体带了“电”，或者是说带了电荷。此时，我们通常也把这个物体叫做带电体。而这里的轻小物体通常是指像碎纸屑、头发丝以及灰尘等等。

刚才我们说了摩擦起电就是通过摩擦的方式是物体带电，那是不是说只要我们是两个物体通过摩擦就一定可以带上电荷呢。通过前面热学的学习，我们知道木块与木块摩擦，以及我们的双手之间的摩擦能够产生热量，但是却不能够带电。因此，摩擦起电的条件是：两种不同物质摩擦才能够带上电荷。

师：那么摩擦为什么能够带电呢？其实摩擦起电的实质就是电荷转移。这就需要我们来认识一下原子的微观结构呢，什么是微观结构呢？就比如说，现在有一张白纸，我们把它无限的放大，再放大，再放大，我们就会发现是无数个分子组成了这张白纸，而分子又是又原子通过一定的排列组成的。而最终原子是由原子核和核外电子组成的。我们可以简单的画一个原子的内部结构图，处在中心位置的就是原子核，它是由带电的质子和不带电的中子组成的，因此原子核带正电。而在原子核外面有围绕原子核旋转的带负电的电子，就如同地球围绕太阳旋转一样，原子核对核外电子有一个吸引力，也可以说成是束缚核外电子。通常来说，原子核内的质子的数量和原子核外电子的数量是相等的。因此，原子在一般情况下是成电中性的。但是在两个物体相互摩擦的过程中，由于不同物质的原子核束缚核外电子的能力强弱不一样，就会造成哪个物体的原子核束缚电子的能力较弱，它的一些电子就会转移到另一个物体上面，从而失去了电子从而带上正电，而另一个得到电子的物体因为有了多余的电子就会带上等量的负电。那这就是摩擦起电的实质。

人们通过大量的实验研究发现，用摩擦的方法可以使各种各样的物体带电。带电后的物体带的电荷不是跟丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷种类相同，就是跟毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷种类相同，没有第三种电荷，自然界中只存在两种电荷。为了研究方便，1747年，美国科学家富兰克林对这两种电荷做出规定，是怎样规定的呢？

（用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫正电荷，可用“+”表示。用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫负电荷，可用“-”表示。）

师：我们把电荷分为两种电荷，其实是因为我们发现电荷与电荷之间有相互作用的，总结起来我们发现它们之间存在的基本规律就是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。那这个结论是怎样得出来的呢？我们其实是通过实验得出来的，但是因为我们缺乏实验器材，所以老师给大家看一个实验视频。

好，看完这个实验，我们是不是很清楚的就知道了同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的的结论啊。而在生活中，人们利用同种电荷相互排斥的原理发明了验电器。那么什么是验电器呢？验电器就是用来检验物体是否带电的仪器。它的构造是这样的。验电器主要是由金属球、金属杆、金属箔以及外壳组成的。金属箔主要是由金属延展成的薄金属片，很轻，挂在金属杆下面，验电器不带电时，两个金属箔片在重力的作用下下垂而闭合。当用一个带电的物体靠近我们的验电器上面的金属球之后，带电物体中的电荷会转移到验电器上面（因为有电斥力的存在，导体中的电荷会尽可能的远离带电的物体），从而使两片金属箔带上相同的电荷。那由于刚才我们学过的同种电荷相互排斥的原理，两张金属箔会张开。金属箔张开的角度越大，则代表带电体带的电荷越多。如果金属箔没有张开，则说明该物体不带电。那这就是我们验电器检验物体是否带电的方法。在这里，我想问问同学们验电器能不能检验带电体究竟带的是那种电荷呢? 其实是不能的，验电器只能检验物体是否带了电荷而不能检验物体带了何种电荷。其次，刚才我们说了可以根据验电器的金属箔的张角的大小来判断粗略物体带电量的多少，并不能准确的判断。那么电荷量的多少我们通常简称为电荷量，或者电量，初中阶段用符号Q来表示，它的单位是C。那么这一个单位也是为了纪念伟大的物理科学家库伦来命名的。好，下面我们来做几道简单的练习。

1.生活中处处有物理，下列相关物理知识的说法，不正确的是（）A．穿在身上的化纤衣服易粘毛绒是因为衣服带上了静电 B．吸盘式挂衣钩能够粘在墙上是由于大气压的作用 C．菜刀的刃做得很薄是为了减小受力面积增大压强

D．电视机、空调等家用电器的遥控器是利用紫外线工作的2.对原子结构的探究最早是从静电现象开始的．对静电现象的认识，下列说法中正确的是（）

A．摩擦起电创造了电荷

B．同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥 C．自然界只存在正、负两种电荷

D．从静电现象认识到原子核是可分的3.与丝绸摩擦的玻璃棒带上了正电，这是因为（）A．丝绸上电子转移到了玻璃棒 B．丝绸上正电荷转移到了玻璃棒 C．玻璃棒上电子转移到了丝绸上 D．玻璃棒上正电荷转移到了丝绸上

4.一个验电器的两个金属箔片因带电而张开，则这两个金属箔片一定（）。

A.带正电 B.带负电 C.带同种电荷 D.带异种电荷

5.实验室里常常用验电器来检验物体是否带电，用被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近验电器的金属球时，可发现验电器的两金属箔会因排斥而张开，对这一现象下列说法正确的是（）

A．金属箔片带正电，金属球带负电 B．金属箔片带负电，金属球带正电 C．金属箔片和金属球都带正电 D．金属箔片和金属球都带负电

6.有甲、乙、丙三个带电体，甲物体排斥乙物体，乙物体吸引丙物体．如果丙物体带正电，则（）

A．甲物体带正电、乙物体带负电 B．甲、乙两物体均带正电 C．甲、乙两物体均带负电

D．甲物体带负电、乙物体带正电

7.带负电的物体靠近一个轻小球，小球被吸引过来，则这个小球（）A．一定带正电 B．一定带负电

C．可能带正电，也可能不带电 D．可能带负电，也可能不带电 8.大量实验表明，物体相互摩擦所带的电荷只有（）种，同种电荷相互（），异种电荷相互（）

9.干燥的冬天，化纤衣服很容易吸附灰尘，这是衣服因为摩擦带了（），从而具有了（）轻小物体的性质．

10.自然界中存在两种电荷，人们把丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做（），把毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做（）．

11.用久的风扇扇叶上布满灰尘主要是由于风扇旋转与空气发生摩擦起电，带电体具有（）的性质．

练习：1．用摩擦过的物体去靠近碎纸片，碎纸片被吸引过来，能不能判断该物体带了电？问：这是用什么方法判断物体是否带电的？

（1）利用带电体吸引轻小物体的性质来判断。

2．有三个带电体，若A排斥B，B吸引C，如果A带负电，则B带 电，C带 电。

问：这是用什么方法判断物体是否带电的？

（2）利用电荷间的相互作用来判断。

师：除此之外，我们还可以用验电器来检验（出示验电器并介绍构造，课件展示）。

构造：金属球、金属杆、金属箔。

下面我们再来做一组实验，看用验电器能否检验物体是否带电。（边说边演示用实物投影仪）：

1．先用不带电的橡胶棒接触验电器的金属球。

2．再用带电的橡胶棒接触验电器的金属球。

3．最后用力摩擦橡胶棒，再将它接触验电器的金属球。

1、2步后

师：你们发现了什么？（不带电的橡胶棒接触验电器的金属球，验电器的金属箔片不张开，带电体接触验电器的金属球，验电器的金属箔片张开。）

师：对！可见验电器可以用来检验物体是否带电。验电器的作用是：检验物体是否带电。（课件）

思考：此时金属箔片带什么电荷？金属箔片为什么会张开？（带负电荷，用带电体接触验电器的金属球，就有一部分电荷转移到验电器的两个金属箔片上，这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开）。验电器就是根据这个原理制成的。

（课件）原理：根据同种电荷互相排斥的性质。

最后老师演示3步。

师：你们又发现了什么？（带电多的物体接触验电器的金属球，金属箔片张角大。）

想一想：从验电器张角的大小我们可以判断出什么？（可以判断所带电荷的多少）验电器金属箔片张角越大，说明所带电荷越多，我们把电荷的多少叫电荷量，简称电荷，单位是库仑，简称库，符号是C。一根摩擦过的玻璃棒或橡胶棒所带的电荷大约只有10C，一片带电的云所带的电荷约几十库。---用图片（课件展示）

4．原子的结构 原子核

师：摩擦过的玻璃棒或橡胶棒带上了电荷、雷雨云也带上了电荷，电荷从哪里来？请同学们阅读课本99页原子的结构 原子核的内容就明白了。（课件展示）阅读后，请回答：

（1）物质是由什么构成的？原子是不是组成物质的最小微粒？谁发现的？

（2）原子的结构是怎样的？

（3）什么叫元电荷？其电荷量是多少？最小电荷叫元电荷（e）e=１．6×10C

（4）带电体的带电荷量有什么特点？

（5）通常情况下，原子为什么是中性？请看下面这个氧原子示意图，这个氧原子带电吗？（那么摩擦起电是怎样产生的呢？这个问题课下我们可以结合课后“动手动脑”中的问题从电子的得失方面去猜想一下。）

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5．电荷定向移动 导体和绝缘体

接下来请大家看大屏幕上视频：这个女孩用手摸带电的金属球，她的头发都竖立起来了。她的头发竖起来说明了什么？（带了电）头发上的电荷从哪里来的？（金属球上）那么说电荷可以移动。

下面我们通过实验来看一看：

1．取两个相同的验电器A和B，使A带电，B不带电，用金属棒把A和B连接起来。看有什么现象发生？说明了什么？（说明金属杆中有电荷在定向移动）。金属中存在大量可以自由移动的电荷，叫自由电子。可见金属是导电的，像金属这样善于导电的物体叫导体。你知道常见的导体有什么吗？常见的导体有：金属、人体、食盐水溶液、大地等。

2．接着老师让两个相同的验电器A和B，使A带电，B不带电，用塑料棒把A和B连接起来。看有什么现象发生？说明了什么？（电荷不能通过塑料杆定向移动。）

师：由于塑料内部几乎没有可以自由移动的电荷。可见塑料不善于导电。我们就把不善于导电的物体叫绝缘体。）

常见的绝缘体有：橡胶、玻璃、塑料、陶瓷等。（课件展示）

三、归纳小结

这节课我们解决这些问题，通过本节课的学习，你有什么收获？请结合课本回顾一下，然后归纳。

四、板书设计

五、自我评价

1．人们穿普通化纤面料的服装容易吸附灰尘，这是 现象。

2．自然界中只存在 种电荷，电荷间的相互作用是：同种电荷，异种电荷。

3．电荷的多少叫，其单位是。用来检验物体是否带电的仪器叫，它是利用同种电荷相互 的原理制成的。

4．原子是由位于原子中心的 和核外电子组成的，带正电，带负电。

5．以下学习用品中，在通常情况下属于导体的是（）

A．塑料刻度尺 B．物理课本

C．绘画橡皮 D．金属小刀片

6．用与丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近轻质小物体A，A被吸引过来，则A是（A．带正电 B．带负电

C．不带电 D．可能带负电，也可能不带电）

两种电荷教学设计 篇2

关键词：物理教学,多媒体手段,应用效果

九年级物理教材中第四章第一节《摩擦起电?两种电荷》是电学知识的入门篇, 是今后学习电学知识的基础。为了能圆满地完成本课的教学任务, 使学生从本堂课开始即对电学知识产生浓厚的学习兴趣, 笔者在进行教学设计时, 有机地将各种多媒体手段应用于课堂教学的各个环节中, 使整个教学过程在十分轻松、和谐的氛围中圆满完成, 并取得事半功倍的教学效果。

1 巧妙导入, 激发求知欲

新课一开始, 笔者利用多媒体, 播放了清晰逼真的静电竖发、冬天漆黑晚上脱毛衣时放电等片段。学生情绪渐趋兴奋, 笔者接着演示静电除尘实验, 并通过视频展示台的摄像头, 将整个实验过程反映到多媒体教室的投影机屏幕上, 保证每个学生能清楚地看到实验现象。通过一连串的现象再现和实验演示, 再加上逼真的视听感觉, 充分地激发了学生的求知欲。笔者就抓住时机提出“摩擦起电??两种电荷”的课题, 于是学生带着好奇与急切求知的心情投入到了电现象的学习探索中。

2 合理展开, 优化课堂教学结构

(1) 完成旧知的复习与新知的教学的连接。课题引入后, 笔者让学生思考, 小学时已经学过的最简单的起电方式是什么?得到摩擦起电的结论后, 笔者就通过摄像头, 在大屏幕上向学生展示透明玻璃板上放置的各种轻小的物体, 然后将放有轻小物体的玻璃板置于视频展示台上, 由学生在展示台上演示带电体吸引轻小物体的实验, 这样做既可放大实验现象, 增加了实现现象的可见度, 又顺利地完成了新旧知识前后连接。

(2) 顺利实现各知识点教学的过渡。当学生通过实验投影演示, 掌握了带电体能吸引轻小物体的性质后, 为了巩固该知识, 同时使下一知识点教学实现自然过渡, 笔者安排了带电体吸引通电小球的实验, 学生观察的是:通电小球被吸引→与带电体接触→接触后又弹开这一过程。为了提高这一过程的可见度, 笔者利用摄像头将通电小球在大屏幕上进行特写, 使每个学生清晰地观察到了通电小球的整个运动过程, 学生通过观察能顺利地回答通电小球被吸引的现象, 同时又产生接触后为什么又被弹开的疑问。于是笔者就因势利导地进入了电荷间相互作用规律的教学。

同样, 在得出电荷间相互作用规律的结论后, 又面临一个巩固复习并向下知识点教学过渡的问题。笔者利用Power Point, 向学生出示练习题:A、B两轻质小球, A带正电, 则B一定?带负电吗?笔者将此题做成了彩色的, 以激发学生参与该题讨论的热情, 学生通过热烈的讨论后, 得出B球可能带负电, 也可能不带电。通过对B球是否带电的讨论, 笔者提出检验一个是否带电, 需要用验电器, 这样, 很自然地实现了由电荷间相互作用规律的教学向验电器教学的过渡。

(3) 教学重点、难点突破。本课重点是电荷间相互作用规律的教学, 而教学难点是做好带电体间相互作用的实验, 为了突破该教学重点与难点。笔者使用了幻灯片、摄像头及多媒体教学系统, 使实验现象清晰明显。

笔者利用摄像头, 通过电视屏幕直接让学生观察带电体间相吸、相斥的实验现象, 同时, 请一位学生将观察到的现象直接用彩色水笔在幻灯胶片上填写不同带电体的相互作用的表格, 这样做, 既保证了实验现象的清晰度, 又大大节约了课堂教学时间, 提高了课堂教学效率。

(4) 对学生自学能力的培养。电荷量、中和现象的应用与防护不是本课教学难点, 故在该知识的教学过程中, 笔者安排了学生自学, 为了便于学生掌握知识要点, 笔者利用幻灯出示自学提纲, 以提高学生的自学效果, 逐步培养学生自学能力的目的。

3 反馈信息, 培养综合能力

课堂教学内容完成后, 笔者为了检测学生的掌握程度, 及时得到反馈, 就利用幻灯出示综合练习题, 由学生在规范的答题白纸上独立完成。然后, 笔者抽取其中几位学生的答卷, 通过摄像头, 将学生的答卷反映在大屏幕上, 让全体同学来评析, 这样做可避免以往由学生上黑板练习而造成时间的浪费, 增大学生心理压力、反馈不真实等问题的出现, 更重要的是能够培养学生抽象思维能力、概念辨析及规律应用能力和错解评析能力。

4 实验诱导, 培养探索精神

笔者在结束全课前用放像机放映了一段“模拟星系运动”的实验录像, 这是利用本堂课所学知识, 学生课后能自己动手制作的趣味实验示例。安排这一环节的目的是:放松一下学生紧张的情绪;再一次将学生领回了充满神奇和色彩的, 具有无穷魅力的物理世界中来, 同时使学生了解到学习物理的重要性在于应用, 从而进一步激发学生学习物理的热情, 培养学生探索物理规律的精神。

综上所述, 多媒体在本课教学中, 创设了良好的课堂教学氛围, 激发了学生学习电学知识的兴趣, 清晰地展示了演示实验现象的动态过程, 强化了学生的感性认识, 有效地指导学生自学, 及时反馈了教学信息, 有效调节学生学习情绪。

参考文献

[1]康华发.物理课程教学实践与体会[J].北京教育, 2009 (05) .

[2]万贵妃.初中物理新课程的教学设计与实践[J].河北教育, 2010 (05) .

两种电荷教学设计 篇3

一、 创新教学模式，加强过程探究

在传统的高中物理教学模式中，学生的学习是一个被动的过程，老师只管填鸭式讲课，过多的侧重于学生是否能接受，而没有注重学生智力的开发，更没有关注是否激发了学生的学习兴趣。现在已有的教学模式不能满足教学的目的了，因此要创新，让学生从以前的被动学习变成主动的学习探究。比如，教材中的洛伦兹力这一节内容，按照大纲，已有的教学模式主要是要求学生学会洛伦兹力的计算公式，即用f=qvB来计算力的大小，并要掌握力的方向的判断，即洛伦兹力的左手定则。但是课本上对于这两点的讲解只是直接给出了结论，并没有讲解其探究的过程，这样在课堂上，学生只能是被动的接受知识。因此想要引起学生的兴趣，开发学生的智力，就要求老师创新教学模式，可以通过实验演示的方法来进行探究说明，如图 1 所示，教师首先把阴极射线管与匀强磁场组合，先不加匀强磁场，打开加速电源，形成电子束，可以发现摄像头清晰显示一段蓝色阴极射线，方向竖直向上。然后再加上匀强磁场，发现阴极射线束左偏，说明受到了洛伦兹力作用。继续加大磁场，发现阴极射线束左偏形成圆形轨迹，如图2，说明一定存在做匀速圆，并且该电子受洛伦兹力的方向指向圆心。再引导学生认识到洛伦兹力方向与速度方向、磁场方向存在一定关系，让学生找到左手可以表示这些关系，左手定则就这样出现，潜移默化告知学生这仅仅是一种表示方法，让学生明白为什么用左手定则来判断洛伦兹力的方向。

图1阴极射线管与匀强磁场组合

图2真实阴极射线管空间分布

二、增加实践教学，培养动手能力

在高中物理教学中，演示实验是引起学生兴趣、开发学生智力的重要手段，同时也能有效的提高教学质量。每当开始新的一节内容时，老师用演示实验做导课，学生因为导课内容而对即将学习到的新知识而产生浓厚的学习兴趣，从而激发学生主动的接受知识，从而顺利的达到教学目的。比如，开始新内容时用演示实验导课：观察通了电的螺线管，会发现槽内的电解液不停的旋转，学生会因为这一现象而对新课内容感兴趣，激发学生想了解其内容，从而主动的去学习、探究，再经过老师的讲解，顺利的达到物理教学的目的。再比如，在讲显像管时，其工作原理是重要的一个知识点，通过实验的模拟，既让学生深刻理解其内容，还能培养了学生实验动手能力，更能满足学生的好奇心。

三、运用科技手段，丰富课堂内容

现代教学中，很多老师开始喜欢运用计算机的多媒体来辅助教学，因为随着计算机技术的快速发展，多媒体可以将一些抽象的、难理解的微观现象及其发展的经过通过动画、图像、声音等有形的东西形象、直观的展现在课堂上，更利于学生的理解，同时还能激发学生的学习兴趣。比如，讲授洛伦兹力时其中的“安培力是洛伦兹力的宏观表现”，对于这一结论，如果单纯的让老师用嘴去解释，学生是难以理解的，制作一个flash动画：一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，安培力对其产生作用，导线切面的图上显示每个电子的定向移动方向恰恰相反与电流的方向，导线受到的安培力正好就是每个运动电荷受到的洛伦兹力合力。通过flash动画的演示，学生能够透彻的理解这一结论，清楚的认识了微观上的安培力，就不需要老师再多做其它的解释。又比如，讲解用左手定则去判断洛伦兹力的方向时，用flash动画去演示怎样运用左手定则判断方向将会形象很多，通过三维动画图片来展现磁场方向、电荷运动方向、洛伦兹力方向三者之间的关系；关于极光的形成原因，首先展现出地球磁场的空间分布图，再展现出垂直的射向地球的向东偏转正电荷与长驱直入的两极正电荷，通过动画的演示，学生更容易理解、接受，在提高教学质量的同时解决了教学难点。

四、结语

综上所述，在高中物理教学中演示实验出现的频率非常高，如此高频率的出现就需要老师们在日常教学过程中特别的注重演示实验课的设计了，既不能让学生们只是乐在上演示实验课，也不能让学生有了视觉疲劳，无论怎样在运用演示实验时一定要遵循简单的操作、高的可见度、直观的现象、明确的目的、适度的演示和高效的成功率等基本的原则。新课改要求老师们要充分发挥想象力在已有的教学模式上创新，而演示实验正好迎合了新课改的这一特点，因此演示实验可以真正发挥其特长，通过结合现代化教学手段，在以后的高中物理教学中必将起到极其关键的作用。

参考文献

[1]人民教育出版社物理室编著.物理（第二册）[M].北京：人民教育出版社，2006：150-160.

[2] 吴海清，黄尚鹏.高中物理中磁场对运动电荷的作用之教学反思[J]. 高等函授学报（自然科学版），2012（5），88-89.

两种电荷(教案) 篇4

本章内容概述

声、光、热、力、电、磁现象是自然界中的基本现象，本章是在“声现象”、“光现象”、“力现象”、“热现象”学习的基础上，开始让学生接触有关“电现象”的初步知识.本章教学内容，就是从最基本、最简单的电路开始学习，学习电荷和摩擦起电，学习简单的串、并联电路，学习电流的测量，学习串、并联电路中电流的规律.本章共分5节：

1.第1节“两种电荷”，主要讲述了摩擦起电的现象，两种电荷及它们之间的相互作用，要求学生知道电荷量及其单位，了解电子是带电量最小的电荷，知道金属中存在大量可自由移动的电子.2.第2节“电流和电路”，本节是本章的重点教学内容，本节的教学重点应放在让学生认识简单电路，能动手连接简单电路，会画简单的电路图上，并注意从一开始就培养学生良好的电学实验习惯、良好的画电路图的习惯.3.第3节“串联和并联”，本节主要讲述了串联电路和并联电路的特点，要求学生能正确识别串、并联电路，能画简单的串联、并联电路图，能根据电路图连接实际电路.4.第4节“电流的测量”，本节的内容可以分成三个部分：第一，用类比的方法建立电流概念；第二，电流的单位及换算；第三，用电流表测电路的电流——电流表的使用.5.第5节“串、并联电路中电流的规律”，本节主要是在学生初步了解电路和电流的概念、认识了串联电路和并联电路的特点以及会正确使用电流表测量电流的基础上，通过让学生在观察中提出问题、进行猜想、设计实验方案、动手实验收集数据、对数据进行分析论证、评估交流等自主活动，让学生体验科学探究的过程，领会科学研究的方法.教学目标

【教学目标】

1.在知识与技能方面：①认识摩擦起电现象，认识两种电荷及它们的相互作

用.②从能量的角度认识电源和用电器的作用.③会读、会画简单的电路图.④了解串、并联电路的特点；能连接简单的串联电路和并联电路.⑤能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例.⑥知道电流，会使用电流表测电流，知道串、并联电路中电流的规律.2.在过程与方法方面：①在认识自然界只有两种电荷的过程中，感受人们所用的推理方法.②在动手实验的过程中，学习观察实验现象，学习从现象中分析归纳出规律的方法.③在认识和使用电流表的过程中，学会阅读说明书，对照实物，掌握正确使用测量工具的方法.④在探究串、并联电路的电流规律的过程中，体验科学研究的方法和科学探究的步骤.3.在情感、态度与价值观方面：①关心生活、生产、自然现象中常见的电现象，如摩擦起电等.②具有对科学的求知欲，乐于探索、善于观察、勤于分析，具有创新的精神.本章课时安排

【课时建议】本章共有5节，建议10课时.第1节 两种电荷„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1.5课时 第2节 电流和电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1.5课时 第3节 串联和并联„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2课时

第1课时初步认识串联电路和并联电路

第2课时串联电路和并联电路在生活中的综合运用

第4节 电流的测量„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1.5课时 第5节 串、并联电路中电流的规律„„„„„„„„„„„„„2课时

第1课时探究串联电路中电流的规律 第2课时探究并联电路中电流的规律 本章复习和总结1.5课时

第1节 两种电荷

【教学目标】

一、知识与技能

1.认识摩擦起电的现象，了解电荷的种类及电荷间的相互作用； 2.了解验电器的原理及其作用，了解电荷量及其单位； 3.了解原子结构，认识自由电子和电荷的移动.二、过程与方法

1.通过实验活动感受摩擦起电，知道带电体的性质；

2.在认识自然界只有两种电荷的过程中，感受人们所用的推理方法.三、情感、态度与价值观

1.注意观察静电现象，对电荷种类的探究产生兴趣，能主动利用简易器材动手做实验，激发学生主动学习的兴趣.2.鼓励学生自己查找资料、培养学生的自学能力，引导学生关注社会、初步认识科学及相关知识对人类生活的影响.【教学重点】

1.知道两种电荷和电荷间的相互作用.2.掌握电荷量及其单位，了解原子结构.【教学难点】

1.运用电荷间的相互作用，判断物体带电的性质，并解释简单的静电现象.2.理解金属中的电子可以自由移动.【教具准备】

玻璃棒、橡胶棒、细线、铁架台、纸屑、毛皮、丝绸、验电器、有绝缘手柄的金属杆、空易拉罐、梳子、气球、多媒体课件

【教学课时】 1.5课时

【巩固复习】

教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】

教师播放视频“怒发冲冠”，引导学生注意动画中女孩的头发竖起来了.师 下面老师将演示“怒发冲冠”给你们看.教师请2位长头发的女生上台，当空气干燥时，教师用塑料梳子梳头发，引导学生注意观察头发随梳子“飘”起来.师 同学们一定很惊讶为什么头发会“飞舞”，这是因为“摩擦起电”，下面我们就一起来学习吧！

【进行新课】

知识点1 摩擦起电和两种电荷 1.摩擦起电

教师将“摩擦”过的气球“挂”在黑板上，引导学生思考为什么气球会吸在黑板上.生1：是不是因为黑板和气球具有磁性，所以它们可以互相吸引.生2：气球怎么可能具有磁性，这是因为老师刚“摩擦”了气球，使气球带电了，所以才会吸在黑板上.教师不需着急解答，先引导学生观察两组实验：

实验1：教师用“未摩擦过”的梳子靠近易拉罐，用“未摩擦过”的玻璃棒靠近碎纸屑，用“未摩擦过”的橡胶棒靠近碎纸屑.（现象：无法吸引）

实验2：教师用“摩擦过”的梳子靠近易拉罐，用丝绸“摩擦过”的玻璃棒靠近碎纸屑，用毛皮“摩擦过”的橡胶棒靠近碎纸屑.（现象：可以吸引）

师 请同学们说说两组实验中的“玻璃棒”、“橡胶棒”、“梳子”有什么不同？ 生：摩擦过的玻璃棒、橡胶棒、梳子能吸引轻小物体，没有经过摩擦的玻璃棒、橡胶棒、梳子不能吸引轻小物体.教师鼓励学生的回答，引出摩擦起电的概念，并进行总结和板书.板书：

（1）物体有了吸引轻小物体的性质，就说物体带了电，或者说带了电荷.（2）用摩擦的方法使物体带电叫做摩擦起电.师 下面请同学们说说你还见过哪些“摩擦起电”现象？ 生1：摩擦过的小塑料尺能吸引头发.生2：电风扇的“叶子”易招灰尘.生3：如果我们身上穿了化纤衣服，衣肤会粘在皮肤上，在晚上脱衣时，有时会发出响声，甚至出现火花.师 同学们回答得很好，下面我们来做个例题.例题1（多媒体展示）把一张干燥的报纸紧贴在竖直墙壁上，松手后报纸会自行脱落.如果用铅笔的侧面迅速在报纸上摩擦几下，报纸就会“贴”在墙壁上.这是报纸和铅笔摩擦 后，报纸与墙壁相互吸引的缘故.此时报纸相对于墙壁是 的.解析：报纸与铅笔摩擦后带了电荷,带电体能够吸引轻小物体,将报纸靠近墙壁时,与墙壁表面相互吸引,所以报纸能粘在墙壁上,此时报纸与墙壁的位置没有发生改变,所以相对静止.答案：起电(带电或带了电荷)静止 2.两种电荷及相互作用

教师引导学生观察3个实验（教师可以边演示边解说）.实验3：用两块相同的丝绸分别摩擦两根完全相同的玻璃棒，再将两根玻璃棒互相靠近.（现象：互相排斥）

实验4：用两块相同的毛皮分别摩擦两根完全相同的橡胶棒，再将两根橡胶棒互相靠近.（现象：互相排斥）

实验5：将丝绸摩擦过的玻璃棒靠近用毛皮摩擦过的橡胶棒.（现象：互相吸引）

教师引导学生说说从上面3个实验中，可以发现什么规律.生1：丝绸摩擦过的两根玻璃棒带同种电荷，靠近时互相排斥；两根橡胶棒都是用毛皮摩擦的，它们带同种电荷，靠近时也互相排斥，由此可知，同种电荷互相排斥.生2：既然同种电荷互相排斥，而用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近毛皮摩擦过的橡胶棒时，它们互相吸引，说明它们带的是异种电荷，异种电荷互相吸引.教师鼓励学生的回答，并进行总结和板书.板书：

两种电荷及相互作用：自然界中只有两种电荷——正电荷和负电荷.（1）正电荷：人们把用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做正电荷，可以用“+”表示.（2）负电荷：人们把用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫做负电荷，可以用“-”表示.（3）两种电荷间的相互作用:同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引.例题2（多媒体展示）用丝线悬挂着A、B、C三个轻质小球，它们之间的相互作用情况如图，若C带负电，则（）

A.B可能带负电 B.A、B一定都带正电 C.B可能不带电 D.A一定带负电

解析：由图可知，A、B相互排斥，说明A、B带电且带同种电荷；B、C相互吸引，说明B、C可能带异种电荷，也可能其中一个不带电，另一个带电.题目已知C带电，分析第一幅图可知B带电，即B、C都带电，且C带负电，所以B带正电，A带正电，故选B.答案：B 课堂演练

完成本课时对应课堂练习.知识点2 验电器 1.认识电荷量

师物体所带电荷有多有少，电荷的多少叫做电荷量，下面我们就一起来认识电荷量.板书：

（1）电荷的多少叫做电荷量，也可简称电荷.（2）电荷量的单位是库仑，简称库，符号是C.（3）一根实验室中常用的玻璃棒或橡胶棒，摩擦后所带的电荷量大约只有10-7C.2.认识验电器

教师出示两种不同型号的验电器，并介绍其结构.（如图甲、乙）

板书：验电器的作用：检验物体是否带电.师 同学们一定很奇怪为什么验电器可以检验物体是否带电，它又是怎样工作的呢？大家不要着急，我们先来观察一组实验.教师演示实验：

①用不带电的玻璃棒接触验电器的金属球.（现象：金属箔片不张开）②用不带电的橡胶棒接触验电器的金属球.（现象：金属箔片不张开）③用带正电的玻璃棒接触验电器的金属球.（现象：金属箔片张开）④用带负电的橡胶棒接触验电器的金属球.（现象：金属箔片张开）⑤用力摩擦玻璃棒、橡胶棒，再将它们分别接触验电器的金属球.（现象：金属箔片张开更大了）

教师引导学生说说从这组实验中，你发现了什么.生1：没有带电的物体接触验电器的金属球时，验电器的金属箔片不张开，带电的物体接触验电器的金属球时，验电器的金属箔片张开了.生2:带电多的物体接触验电器的金属球时，金属箔片的张角更大，所以，验电器不光可以用来检验物体是否带电，还可以检验出带电量的多少.师 同学们回答得很好，下面请同学们思考：为什么带电体接触金属球时，金属箔片会张开呢？

学生讨论后总结得出结论：用带电体接触验电器的金属球时，有一部分电荷

转移到验电器的两个金属箔片上，这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开.教师鼓励学生的回答并进行总结和板书.板书：验电器的工作原理：同种电荷互相排斥.课堂演练

完成本课时对应课堂练习.知识点3 原子及其结构 1.原子及其结构

师 通过前面的学习，我们知道物质是由分子和原子构成的，有的分子由多个原子构成，有的分子由一个原子构成，下面我们就一起来学习原子的结构.教师用多媒体播放课件“原子的结构”，并讲解． 原子的结构（多媒体课件）

（1）原子的结构与太阳系十分相似，它的中心是原子核，在原子核外有一定数目的电子在绕核运动（如图甲所示）.电子是带有最小负电荷的粒子，所带电荷量为1.6×10-19C.原子核带正电，电子带负电，通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等，原子整体不显电性，物体对外也不显电性.（2）原子很小，直径为10-10m，如果将原子比作一座大楼，原子核就如乒乓球那么大，可见原子核非常小.但是原子核又可以再分，它是由质子和中子组成的（质子带正电，中子不带电），而质子和中子还有更小的精细结构——夸克（如图乙所示）.关于原子核结构的问题，本节课我们只需了解，不作深入探究，这些内容我们以后再学．

甲：原子结构 乙：原子核结构

（3）氢原子的结构最简单，原子核中有1个正电荷（其电荷量与电子电荷

量相等），核外有1个电子．氦原子核中有2个正电荷，核外有2个电子.（如图丙）

丙：氢原子和氦原子的结构

板书：（1）原子由位于中心的原子核和核外绕核旋转的电子组成，原子的核式结构与太阳系相似．

（2）电子是带有最小负电荷的粒子，所带电荷量为1.6×10-19C.（3）通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等，使得整个原子不显电性．

例题3（多媒体展示）下列关于原子、原子核的说法正确的是（）A.原子核不带电

B.原子核几乎占据了原子的全部空间 C.原子带正电荷

D.原子由带正电的原子核和带负电的电子组成.答案：D 2.电荷守恒定律

师 前面我们学习了“摩擦起电”，请同学们思考为什么用摩擦的方法可以使物体带电呢？摩擦起电创造了电荷吗？下面我们就一起来学习“摩擦起电的实质”.摩擦起电的实质（多媒体展示）

不同物质的原子核束缚电子的本领不同.当两个物体摩擦时，哪个物体的原子核束缚电子的本领弱，它的一些电子就会转移到另一个物体上.失去电子的物体因为缺少电子而带正电，得到电子的物体因为有了多余的电子而带等量的负电.摩擦起电并不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，使正、负电荷分开.板书：（1）电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，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，电荷的总量保持不变.（2）摩擦起电的实质是电荷的转移.【课外延展】

师 下面我们将做一个小实验来证明电荷的转移，请同学们注意观察金属箔片的张角情况.教师演示实验：将带正电的验电器A和不带电的验电器B的金属球用带有绝缘手柄的金属杆连起来.（现象：验电器A的金属箔片张角变小，验电器B的金属箔片张角变大）

师 请同学们说说这个实验说明了什么？

生：这个实验说明验电器A所带电荷减少，验电器B所带电荷增大，由此我可以联想到正电荷由验电器A移动到了验电器B.例题4（多媒体展示）用一根与丝绸摩擦过的玻璃棒去接触一个金属箔已张开小角度的验电器，接触时发现验电器金属箔片张角变大，由此判断（）

A.验电器原来带正电荷，接触时有电子从验电器传向玻璃棒 B.验电器原来带正电荷，接触时有电子从玻璃棒传向验电器 C.验电器原来带负电荷，接触时有电子从玻璃棒传向验电器 D.验电器原来带负电荷，接触时有电子从验电器传向玻璃棒

解析：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，当它接触验电器时，箔片张角变大，说明验电器原来也带正电，且电荷量比玻璃棒小，箔片张角变大说明验电器所带正电荷量增加，带正电荷实质是失去电子，说明验电器失去电子，即电子从验电器传向玻璃棒，故A对.答案：A 课堂演练

完成本课时对应课堂练习.知识点4 导体和绝缘体

师 带电的物体有时会与其他的物体接触，从而失去电荷.那么，什么物体容易传导电荷，什么物体不容易传导电荷呢？下面我们通过实验来研究.教师演示教材P34《演示》——“电荷在金属棒中的定向移动”中的两个实验，并对实验现象进行解说：

①第一个实验中，用橡胶棒连接后，验电器A、B金属箔的张角没有变化，说明橡胶棒中没有发生电荷的转移，即橡胶棒不容易导电.这种不容易导电的物体叫做绝缘体.橡胶、玻璃、塑料等都是绝缘体.绝缘体中的带电粒子相互约束，不能自由移动.②第二个实验中，用金属棒连接后，验电器A的金属箔张开的角度减小，B的金属箔由闭合变为张开.这表明，验电器B也带了电，就是说，有一部分电荷通过金属棒从A移动到了B，电荷在金属棒中可以定向移动，说明金属容易导电，我们把这种容易导电的物体叫做导体.金属、人体、大地、石墨、食盐水溶液等都是导体.金属中有自由电子，能够导电，酸、碱、盐的水溶液中也有能够自由移动的带电粒子.好的导体和绝缘体都是重要的电工材料.电线芯线用金属来做，因为金属是导体，容易导电；电线芯线外面包上一层橡胶或塑料，因为它们是绝缘体，能够防止漏电.板书：（1）导体：容易导电的物体.如金属、人体、大地等都是导体.（2）绝缘体：不容易导电的物体.如橡胶、玻璃、塑料等都是绝缘体.（3）在金属中，部分电子可以脱离原子核的束缚，而在金属内部自由移动，这种电子叫做自由电子.金属导电，靠的就是自由电子.例题5（多媒体展示）我们经常在加油站看到一条醒目的标语“严禁用塑料桶装运汽油”，这是因为桶内汽油会不断与塑料桶摩擦，使塑料桶带了电，而塑料是（选填“导体”或“绝缘体”），不能及时将电荷转移，易造成火灾隐患.解析：汽油是易燃物质，当用塑料桶装运汽油时，由于在运输过程中，汽油不断与桶壁摩擦而使塑料桶带电.又因塑料是绝缘物质，桶上的电荷不能传递与转移，从而桶上的电荷越积越多.当桶上电荷积累到一定程度，就会发生放电现象.放电产生的火花会引燃汽油，造成火灾或油桶爆炸事故，所以加油站用醒目的标语提醒人们不要用塑料桶装运汽油，以免发生意外事故.答案：绝缘体

例题6（多媒体展示）如图是家庭电路中常用的白炽灯泡和灯头的示意图，则以下灯泡和灯头上各种部件中全部属于导体的是（）

A.灯头后盖、螺旋 B.玻璃泡、锡块 C.螺旋、金属片 D.灯头后盖、玻璃泡

解析：灯泡和灯头各个部件中，螺旋、锡块、金属片都是导体.答案：C 教师总结：导体和绝缘体之间没有绝对的界限，在一定条件下可相互转化.例如，当某些绝缘体加热后部分电子挣脱原子的束缚变为自由电荷，从而使该绝缘体变成了导体.课堂演练

完成本课时对应课堂练习.【教师结束语】

这节课，我们学习了电荷的有关知识，知道了摩擦起电现象.正负电荷和电荷间的相互作用以及导体和绝缘体的有关知识，为电学的学习奠定了良好的基础，电能在生活和生产中应用非常广泛，相信大家一定会学好电学知识.课后作业

完成本课时对应课后练习.1.对于“两种电荷的规定”、“金属中有大量自由电子”等知识需要很大篇幅才能讲清楚，而这些知识只是要求学生在观察演示实验的过程中有一个感性认识，不需要学生过多地进行深究，因此在教学时只是在实验的基础上简略带过，更多关注的是学生主动探索问题结果的过程，关注培养学生的思维能力，特别是创造性思维的能力.2.本节“摩擦起电”和“原子结构”的学习是为下一节引入“电流”做铺垫.对于学有余力的学生，可以结合本节“动手动脑学物理”中的问题，启发学生从电子的得失方面去猜想摩擦起电现象的产生，引导他们通过查找资料、课外阅读更多地了解科学家富兰克林，了解摩擦起电的实质是电子的转移，了解静电除尘、静电复印等现代静电技术.在教学中还应告诉学生“电中性”是指原子（或整个物体）对外不显电性.物体呈电中性不等于物体没有电荷，只是物体所带的正电荷和负电荷的数量相等而已.1.避雷针“避雷”的原理

避雷针的发明，是美国物理学家富兰克林为人类避免雷电伤害而做出的巨大贡献.避雷针是一根高而尖细的针状导体，把它竖在高大建筑物顶端，尾部用粗铜缆连接到埋入地下几米深的金属板上，使避雷针与大地接触良好.雷雨天气时，空中的乌云团带有大量的电荷，乌云团与地面或与带异种电荷的其他乌云团间可形成上亿伏的高压电，这样的高压可使空气电离，由绝缘体变成导体，于是出现巨大响声和火花放电，这就是雷鸣和闪电.云团与云团之间的放电，称为“天雷”，云团与地面间的放电，称为“落地雷”，后者常对生命和财产造成伤害.当带电云团接近避雷针时，由于静电感应，避雷针顶部立刻聚集异种电荷，避雷针尖与带电云团间的电压远远大于地面与带电云团间的电压，这时避雷针很快与带电云团放电，使云团中的大量电荷顺着避雷针的铜电缆传到地下，从而使建筑物避免雷击.2.巧防静电污染

静电是一种物理现象.天气干燥时，化学纤维质地的内衣、地毯、坐垫和墙

纸等受到摩擦都会产生静电.另外，家用电器使用时亦会产生静电效应或外壳带上静电.静电会令人感到身体不适，出现头痛、失眠和烦燥不安等症状，甚至引发皮疹和心律失常.如何消除静电呢？以下方法不妨试试.（1）在温度低的天气，在家里洒些水或放置一两盆清水.（2）卧室不摆放电视机.看电视时打开窗户，与电视保持2~3m的距离.看完电视要洗脸、洗手.（3）老人、小孩、静电敏感者、查不出病因的心脏病人、神经衰弱者在冬季最好穿棉质的内衣、内裤.（4）当头发无法梳理服贴时，将梳子浸在水中片刻，等静电消除后再梳理.（5）赤足（休闲时，不要放过赤足的机会）.3.现代静电技术

两种电荷说课稿 篇5

1、认识摩擦起电现象，并会解释生活中的相关现象;

2、通过实验探究两种电荷及电荷间的相互作用规律;

3、知道验电器的构造、作用及工作原理，知道电荷量及其单位;

4、知道原子及其结构，摩擦起电的原因;

5、认识导体和绝缘体，了解电荷的定向移动和自由电子。

二、学情分析

摩擦起电是学生熟悉的电现象之一，两种电荷及其作用规律是进一步学习电学、理解电现象的基础，本节作为初中电学起始课，有很重要的地位。

三、重点难点

教学重点：通过摩擦起电现象认识自然界存在两种电荷，知道电荷间的相互作用规律。

教学难点：对电荷的认识;通过实验推理，得出只有两种电荷的逻辑推理过程。

四、教学过程

讲授两种电荷

五、教学活动

(一)活动1导入

(1)创设情境激发兴趣

1、以小组为单位，进行“粘”吸管比赛：用干燥的卫生纸摩擦吸管，并将吸管放在自己小组的`黑板上，看哪一组黑板上的吸管最多。

2、比赛结束，师生共同总结比赛结果，教师对表现好的小组进行鼓励。

3、设计说明：在实验过程中，学生会产生疑问：吸管为什么会“粘”在墙上?为“摩擦起电”现象的引入做好铺垫，同时通过该活动激发小组之间竞争，使学生快速进入到课堂学习中来。

(二)活动2讲授

(1)合作探究发现新知两种电荷

1、探究一：(学生实验)用卫生纸摩擦吸管并将其靠近碎纸屑，观察发生什么现象?

思考：什么是摩擦起电?带电体具有什么性质?

教师巡视各组实验情况并进行指导，提示学生如何使现象更明显。

设计说明：带电吸管可以吸起纸屑，联系前面“粘”吸管比赛，力的作用是相互的，学生自然明白了吸管“粘”在黑板上的原因，体验到摩擦起电的普遍性 。

2、探究二：(学生实验)

同桌之间进行实验：将与卫生纸摩擦后的吸管放在干燥的塑料水杯上，用另一根与卫生纸摩擦过的吸管靠近该吸管，观察有什么现象发生?

将与卫生纸摩擦后的吸管放在干燥的塑料水杯上，把梳过头发的梳子靠近该吸管，观察有什么现象发生?

教师深入学生当中，巡回指导。请学生演示自己做的实验。教师演示实验“电荷间的相互作用”。

学生阅读教材33页第一、二自然段。

思考：

(1)丝绸摩擦过的玻璃棒带_____电，毛皮摩擦过的橡胶棒带_____电。

(2)电荷间的相互作用规律是什么?

(3)实验说明，吸管与梳子带_____电荷。

设计说明：本环节包括学生实验和教师演示实验两部分。通过学生亲自动手，使其感受用推理的方法研究物理问题，力求突出本节的重点。通过教师演示，使学生体验带电体间的作用规律。

(三)究三：(学生讨论)

用什么方法检验一个物体是否带电?

学生回答问题，教师给与评价。

教师演示验电器的使用，并让学生观察验电器张角的变化，使学生通过观察现象得出正确结论。

观察思考：

(1)实验室里用验电器检验物体是否带电。验电器箔片张开说明它们之间存在_____力，由电荷间的作用规律可知，两个箔片带____种电荷。

(2)验电器的原理是什么?

(3)用带电吸管接触验电器金属球，再用带电橡胶棒接触金属球箔片张角会变大，猜想原因。

教师引导学生识记：电荷的多少叫做电荷量。

单位：库仑，简称：库，符号：C

设计说明：学生讨论可能会提出多种方法，教师给予评价后提出实验室中用验电器检验物体是否带电。

教师亲自演示吸管和橡胶棒接触验电器的情况，学生较容易想到带电多少发生变化，从而顺利进入电荷量的教学。

(四)探究四：(学生讨论)

如何利用电荷间的作用规律，检验用卫生纸摩擦过的吸管带什么电?

思考：

(1)选择下列哪些器材?(橡胶棒、玻璃棒、毛皮、丝绸)

(2)如何判断吸管带什么电?

(3)如果吸管不带电，带电体靠近它时会出现什么现象?

(4)由上述推断可知：若带电体靠近某轻小物体，出现吸引现象，该物体一定带电吗?为什么?

学生讨论结束后，请学生展示讨论结果并进行适当评价。

教师演示：用带正电的玻璃棒靠近带电橡胶管，出现吸引现象，学生顺利判断出吸管带负电。再用该玻璃棒靠近不带电的吸管，同样出现吸引现象，学生观察现象基础上，得出3、4的正确结论。

设计说明：学生讨论之后，通过观察实际现象验证自己的猜想，印象深刻。本环节力求达到学以致用，将知识逐步深入，对新知进行全面考察，从而使学生对知识理解更深入，突破本节的难点。

(五)探究五：(学生实验)

用卫生纸摩擦吸管，将与吸管摩擦过的卫生纸靠近碎纸屑，观察到什么现象?分析原因。

回顾现象，完成下列问题：

(1)卫生纸、吸管等物质是由_____、_____构成的。

(2)完成原子结构示意图。

学生完成问题后，教师分析摩擦起电的原因。

设计说明：学生在探究过程中，体验到相互摩擦的两个物体都带电，在此基础上进一步理解摩擦起电的实质。

导体和绝缘体

(六)探究六：(学生实验)

把带电吸管的一端浸入水中再取出，将其靠近碎纸屑。

想想议议：碎纸屑能被吸起来吗?该现象说明吸管还带不带电?

(一)阅读课本34页思考：

实验1中用橡胶棒连接验电器时，验电器A、B金属箔的张角有没有变化?用橡胶棒将两验电器连接起来后，A的电荷量有没有变化，验电器B带不带电?

(二)观看视频：电荷在金属中的定向移动，回答问题。

实验2中用金属棒连接两验电器，验电器A的金属箔片张开的角度____，B的金属箔片__________。

电荷在金属中可以__________，说明金属是可以导电的。

回顾探究六，说明水是____导电的。

(三)设计说明：学生在操作中得出“吸管上的电荷转移到了水中”，在此基础上，探究电荷能否通过橡胶棒、金属棒转移到其他物体，并为学习导体、绝缘体做铺垫。

阅读课本35页二、三自然段，了解常见的导体和绝缘体。

用手摸验电器金属球箔片闭合，说明人体是____。

(四)小组抢答：教室中的物体，哪些是导体，哪些是绝缘体?

(五)设计说明：本环节重点是通过实验认识到电荷在金属中的定向移动，为下一节“电流的形成”做铺垫;采用抢答形式，调动学生积极性。

六、巩固练习运用新知

1.关于绝缘体，下列说法正确的是( )

A.绝缘体在任何情况下都不能导电

B.绝缘体不容易导电，也不能带电

C.绝缘体不容易导电，但能够带电

D.绝缘体内没有电子，因此它不容易导电

2.干燥的天气，用塑料梳子梳头，头发会蓬起来，如何避免这个现象?

3.加油站规定：“严禁用塑料桶装汽油”，这样规定的理由是( )

A、塑料和汽油会起化学变化，使汽油变质。

B、汽油会腐蚀塑料，造成漏油。

C、汽油与塑料桶壁不断摩擦，使塑料桶带电产生火花放电，引燃汽油造成火灾。

两种电荷教学设计 篇6

1、电荷间的相互作用

自然界只有两种电荷——被丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷是正电荷“+”;被毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷“-”。

电荷：电荷的多少叫做电荷量，简称电荷，符号是Q。电荷的单位是库仑(C)。检验物体带电的方法： ①使用验电器。

验电器的构造：金属球、金属杆、金属箔。验电器的原理：同种电荷相互排斥。从验电器张角的大小，可以判断所带电荷的多少。但验电器不能检验带电体带的是正电荷还是负电荷。

②利用电荷间的相互作用。

③利用带电体能吸引轻小物体的性质。

2、摩擦起电 在通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子总共带的负电荷在数量上相等，整个原子呈中性，也就是原子对外不显带电的性质。

摩擦起电原因：由于不同物质原子核束缚电子的本领不同。两个物体相互摩擦时，原子核束缚电子的本领弱的物体，要失去电子，因缺少电子而带正电，原子核束缚电子的本领强的物体，要得到电子，因为有了多余电子而带等量的负电。注意：

①在摩擦起电的过程中只能转移带负电荷的电子;②摩擦起电的两个物体将带上等量异种电荷;③由同种物质组成的两物体摩擦不会起电;④摩擦起电并不是创造电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，使正负电荷分开，但电荷总量守恒。

能量转化：机械能-→电能

3、导体和绝缘体

常见的导体：金属、石墨、人体、大地、湿润的物体、含杂质的水、酸碱盐的水溶液等。常见的绝缘体：橡胶、玻璃、塑料、油、陶瓷、纯水、空气等。

导体容易导电的原因：导体中有大量的自由电荷(既可能是正电荷也可能是负电荷)，它们可以脱离原子核的束缚，而在导体内部自由移动。绝缘体不容易导电的原因：在绝缘体中电荷几乎都被束缚在原子范围内，不能自由移动。(绝缘体中有电荷，只是电荷不能自由移动)金属导体容易导电靠的是自由电子;酸碱盐的水溶液容易导电靠的是正负离子。

一种高性能CMOS电荷泵的设计 篇7

1 电荷泵设计分析

电荷泵主要功能[3]是将鉴频鉴相器(PFD)的输出信号up和down转换为模拟的连续变化的电压信号,用于控制压控振荡器(VCO)的振荡频率。当PFD的up输出信号起作用时,电荷泵的电流源对环路滤波器进行充电,VCO的压控端电压升高,VCO的振荡频率也相应改变。反之,down信号使电荷泵电流沉对环路滤波器进行放电,VCO的压控电压信号降低。当VCO振荡频率和相位与参考信号相同时,电荷泵的输出信号应该保持一个常值。但是传统的电荷泵,如图1所示,存在多种非理想效应,比如电荷泄漏、充放电电流失配、电荷共享、泵开关的延迟等[1,7]。一个好的电荷泵设计应该力求把以上情况降到设计规范之内。

1.1 电流失配

当up和down信号控制电荷泵充放电时,会产生电流失配和泵开关时间延时问题。由此引起的系统相位偏差表达式如(1)所示[1,7]

$\left|\text{ϕ}{}_{\epsilon }\right|=2\text{π}\frac{\text{Δ}t{}_{\text{o}\text{n}}}{{\rm T}{}_{\text{r}\text{e}\text{f}}}\left(\frac{{\rm I}+\text{Δ}i}{{\rm I}}-1\right)=2\text{π}\frac{\text{Δ}t{}_{\text{o}\text{n}}\cdot \text{Δ}i}{{\rm T}{}_{\text{r}\text{e}\text{f}}\cdot {\rm I}}(1)$

其中,Δton,Tref,I和ΔI分别表示PFD开通时间、参考时钟周期、CP电流和充放电流偏差。从式(1)可知,Tref不变的情况下,减小ΔI,Δton和增大I有利于减小系统相位偏差。但是为了克服PFD的死区效应,一般需要保持一定的开通时间,所以,减少失配电流和增大电荷泵电流是减小PLL相位误差的行之有效的手段。

1.2 电荷共享

由于电荷泵充电电流源和放电电流源的漏极存在寄生电容,当电荷泵电流源都关断时,电流源漏极寄生电容分别被充电到VDD和放电到地。在下一个鉴相时刻中电荷泵电流源都打开的状态时,由于两个寄生电容上的电荷变化量不可能相同,会有剩余电荷注入环路滤波器中,引起VCO压控电压发生变化,造成压控信号产生纹波。通常减小电荷共享的手段是电荷泵电路采用差分结构[8]。

针对以上一般电荷泵所存在的缺点,文中提出了一个高电流匹配度、高输出电压稳定的电荷泵电路。

2 高性能电荷泵设计

现在CPPLL通常采用无死区的PFD。这种PFD在锁相环锁定的情况下依然有等脉宽的UP和DOWN输出。这就要求电荷泵需要做到电流匹配。由于单一CMOS管实现的电流源的有限电阻,在不同的源漏电压下电流存在较大的变化。为了在1.8 V低压条件下实现较宽电压范围的恒定电流输出,本设计采用自偏置高摆幅共源共栅镜像电流镜[6],如图2所示。

自偏置共源共栅电流镜能够增大电流源的内阻,其小信号模型的输出电阻表达式如式(2)所示[5]

$r{}_{\text{o}\text{u}\text{t}}=\frac{V{}_{\text{o}\text{u}\text{t}}}{{\rm I}{}_{\text{o}\text{u}\text{t}}}=r{}_{ds{}_2}+r{}_{ds{}_4}+g{}_{m{}_2}r{}_{ds{}_2}r{}_{ds{}_4}(1+\eta )(2)$

由式(2)可以看出,共源共栅电流结构增大了泵电流源的输出电阻。选取合理的宽长比可以增大M2管的跨导gm2,同时减小其沟道调制效应,使电流源的内阻最大化。自偏置结构使得电流源的开启电压降为VM4on+VM2on,比普通的共源共栅的开启电压Vth+2VM4on更低,适合低电压条件下的运用。M4管的宽长比和电阻R1的电阻值可以通过式(3)计算出来

$\frac{W}{L}=\frac{2{\rm I}{}_{\text{o}\text{u}\text{t}}}{{{\rm K}}^{\prime }V{}_{\text{o}\text{n}}^2}(3)$

$R{}_1=\frac{V{}_{g{}_1}-V{}_{g{}_3}}{{\rm I}{}_{\text{o}\text{u}\text{t}}}=\frac{V{}_{\text{o}\text{n}}+V{}_{\text{t}\text{h}}-V{}_{\text{t}\text{h}{}_0}}{{\rm I}{}_{\text{o}\text{u}\text{t}}}(4)$

需要注意的是M1,M2存在衬底偏置效应,设其背栅为Vbs,则其阈值电压为

$V{}_{\text{t}\text{h}}=V{}_{\text{t}\text{h}{}_0}+\gamma \left(\sqrt{\left|1-2\phi {}_f+B{}_{\text{b}\text{s}}\right|}-\sqrt{\left|-2\phi {}_f\right|}\right)(5)$

电流源的电力误差率(Current Error Ratio)定义为

$\text{C}\text{E}\text{R}=\left(\frac{{\rm I}{}_{\text{r}\text{e}\text{f}}}{{\rm I}{}_{\text{o}\text{u}\text{t}}}-1\right)\times 100\%(6)$

电流镜在MOS管的宽长比及版图的对称性要求很高,已有大量的资料对其做了讲述[2,9]。

为了减小电荷泵CMOS开关引起的电荷共享问题,文中采用增加哑(Dummy)电路[4]来改善电路性能,如图3所示。

其中,NM3,PM3,NM4,PM4为主电路;NM1,PM1,NM2,PM2组成Dummy电路,Dummy电路的存在使得电荷泵具有两条支路,在同一时刻,两条支路中总有一条支路是导通的,这样就避免了电荷泵无电流流过而引起的电荷共享。Vc和Vcon之间通过一个电压跟随器连接起来,使得Dummy支路与主支路的节点电压相同。因此,在锁定情况下,电荷泵不会出现周期性的充放电情况。

为了在低压下实现较宽动态范围的电压跟随,本设计采用了轨至轨(Rail-to-Rail)缓冲器作为电压跟随器,如图4中虚线框内所示。电压跟随器为二级放大器结构,输入级采用双差分放大器并联的Rail-to-Rail结构,增大了输入动态范围和增益。其中,PM13,NM13为电流累加管,宽长比分别是PM14和NM14的两倍,输出节点用MOS管电容作为负载,目的是进行频率补偿,稳定输出电压信号。图4为文中所设计电荷泵的完整电路图。

本设计电流镜镜像的恒定电流为100 μA;采用对称的共源共栅电流源实现对电流源和电流沉的匹配,在电压跟随器的输出端增加一个20 pF的电容,使得该节点更加稳定。

3 仿真结果

本电荷泵采用0.18 μm标准CMOS工艺,使用Cadence软件集成的Spectre 仿真工具对电路进行设计仿真验证。从仿真结果可以看出,电荷泵的电流在0.35～1.3 V的直流扫描范围内CER<0.9%,图5是电荷泵充放电流之间的匹配曲线图;图6所示为主支路与Dummy支路的电压跟随曲线变化图;如图7所示为输出端充放电时的瞬态电压变化曲线;如图8所示为在250 MHz的工作频率下电荷泵的瞬态充、放电流波形图可以看出电路在高频下能很好地工作。由于增加了电压跟随器,整个电路的功耗有所增加,总功耗大约为0.72 mW。

4 结束语

文中分析了传统电荷泵的工作原理及存在的非理想因素,在此基础上设计了一个结合了对称自偏置高摆幅共源共栅电流源和差分泵开关的电荷泵,电荷泵电流为100 μA。 在版图面积和电路性能之间经过优化设计,实现了高精度的泵电流的匹配和较高的工作速度以及较小的电荷注入。整体上满足了较高要求的应用环境,适用于高速高精度低压要求的电荷泵锁相环路。

参考文献

[1]Rhee W.Design of High-performance CMOS Charge Pumps in Phase-locked Loops[J].IEEE International Symposium on Circuits and Systerns,1999,11(2):545-548.

[2]Jacob Baker R,Harry W Li,David E Boyce.CMOS电路设计.布局与仿真[M].陈中建,译.北京:机械工业出版社,2006.

[3]Diego Armaroli,Valentino Liberali,Carla Vacchi.Be-Havioural Analysis of Charge-pump PLL's[J].IEEE Cir-cuits and Systems,1995(2):893-896.

[4]王炬,来金梅.用于高速PLL的CMOS电荷泵电路[J].复旦学报:自然科学版,2005,44(6):929-934.

[5]胡锦,龙晖,易锋.一种高电流匹配精度电荷泵电路设计[J].宇航计测技术,2007,27(2):45-49.

[6]薛红,李智群.低杂散锁相环中的电荷泵设计[J].半导体学报,2007,28(12):1988-1992.

[7]Lee Jae Shin,Keel Min Sun.Charge Pump with Perfect Current Matching Characteristics in Phase Locked Loops[J].IEEE Electronics Letters,2000,36(23):1907-1908.

[8]Rhee W.Design of High-performance CMOS Charge Pumps In Phase-locked Loops[J].IEEE International Symposium on Circuits and Systerns,1999(2):545-548.

关于运动电荷产生磁场的分析 篇8

关键词：传导电流；位移电流

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2007)6(S)-0041-2

变化的电场能够在周围的空间产生磁场是麦克斯韦电磁场理论的第一个要点，也是麦克斯韦对电磁场理论最主要的贡献。不少教科书和教师在讲解这一论点时引用“运动电荷产生磁场”来加以说明。他们认为：“一个静止的电荷，它产生的是静电场，即空间各点的电场强度不随时间而改变。这个电荷一旦运动起来，电场就发生变化。另一方面运动电荷要产生磁场，用场的观点来分析这个问题，认为：这个磁场是由变化的电场产生的。”其实，运动电荷产生磁场可以从两个方面来理解。

第一、“运动电荷要产生磁场”理解为电荷运动形成电流(传导电流），这个电流要产生磁场。但是按照这种理解，这个电场是由传导电流产生的，而不是由“位移电流”产生的，即不是由变化的电场产生的，这样他们可能得出错误论断。

第二、从另一个方面来理解“运动电荷要产生磁场”这句话。电荷运动时，会引起观测点与运动电荷之间的距离发生变化。由点电荷的场强公式可得，观测点的场强E变化，则在观测点周围空间会产生磁场，并且由电动力学有关知识，这个磁场等于电场E的变化率。由于电荷的运动是复杂的，这个电荷产生的电场和磁场是非常复杂的，要用电动力学的方法才能处理，一般中学生不可能理解到这一层次，而且这时在运动电荷产生的磁场中，既有由变化的电场产生的，也有由传导电流产生的，到底哪一部分主要，要视电荷的运动情况及观测点的位置而定。在电荷附近(近场区)磁场主要靠传导电流产生。所以不能简单地认为“这个磁场是由变化的电场产生的”。

综上分析，用一个运动电荷产生磁场为例来说明电磁场理论的第二个要点是欠妥的，其结论“这个磁场是由变化的电场产生的”是不对的。值得指出的是，麦克斯韦电磁场理论的第二个要点包含着深刻而新颖的思想，在相当长的一段时间内难以为物理学家们所接受，直到25年之后，赫兹用实验证实了电磁波的存在，从而证明麦克斯韦电磁场理论的正确性，这个理论才得到人们的普遍承认。可见，“变化的电场能够在周围空间产生磁场”这一假说并非能用一个例子来加以形象说明。

在高中阶段讲麦克斯韦电磁场理论的第二个要点时，可以简要地给出麦克斯韦的假说，而不要企图找什么形象的例子来说明。倒是有必要向学生强调：电流和变化的电场是产生磁场的两种途径。

我们在教学过程中，曾遇到过学生问“当稳恒电流通过直导线时，周围空间的电场是稳定的，即电场不随时间变化，但周围空间却产生了磁场。这不是与老师讲的‘变化的电场产生磁场’相矛盾吗？”确实，当稳恒电流通过长直导线时，在电流附近的观测点的电场E达到一个动态的平衡，它不随时间而变化，但是也在直导线附近产生了磁场。很明显，这个磁场是由传导电流产生的。这说明学生误以为要产生磁场，或者说，学生学习了变化的电场能够在周围空间产生磁场的同时，却忘记了电流是产生磁场的基本途径。

参考文献：

［1］郭硕鸿.《电动力学》

［2］人民教育出版社.高二年级《物理》（必修加送修）