“电荷及其守恒定律”课堂教学反思.doc

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1、“电荷及其守恒定律”课堂教学反思参加区高中物理优课竞赛评委工作,课题“电荷及其守恒定律”听过多遍,再次阅读课程标准、课本及其教学参考资料,产生许多想法,写出来与各位老师研讨。 1 学生具备的初中知识基础 基于电荷及其守恒定律一节的学习,学生具备的初中基础知识有两个方面: 一是静电知识。摩擦能使物体带电。自然界仅有两种电荷:正电荷、负电荷。富兰克林将用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 二是物质的微观结构知识。物质由分子组成,分子是保持物质化学性质的最小微粒。分子由原子组成,原子由带正电的原子核和带负电的电子构

2、成,且正、负电荷数量相等。 卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型:原子核位于原子的中心,电子受原子核吸引,绕核做高速运动。原子核由质子和中子构成,质子带正电荷,中子不带电,质子和中子统称为核子,都是由更小的微粒夸克构成的。 许多老师在引导学生回顾学过的基础知识时,不能清晰地界定静电知识和物质的微观结构知识,将两方面的知识交叉反复。不清楚初中学习的静电知识是静电场的基础知识,物质的微观结构知识是用来解释静电现象,认识物体带电本质的,且由原子的结构模型,可顺畅建立简化的金属结构模型。 2 课本知识学习的思路梳理 电荷守恒定律是课时学习的中心,电荷产生的机理是学习的基础。确定物体是否带电,最简单的

3、方法是看其能否吸引轻小物体。实验的方法是用验电器或静电计进行检验。 使物体带电的方法有三种:摩擦起电、接触起电和感应起电。无论哪一种起电方式都不是创造出电荷,而是使电子发生移动,由一个物体转移到另一个物体,或由物体的一部分转移到另一部分。失去电子的带正电荷,得到电子的带负电荷,由此水到渠成,得出电荷守恒定律。 电荷守恒定律的第二种表述,是基于第一种表述(建立在实验事实基础上)的思维推进:在电中性的物质里不是没有电荷,而是电荷的代数和为零;电荷的中和不是正、负电荷一起消失,而是不同种类的电荷数量达到等量、异号,正、负电荷的代数和为零;电荷的总量就是指电荷的代数和。 元电荷和比荷是学习静电场的基本

4、概念。电荷的多少称为电荷量,正电荷的电荷量是正值,负电荷的电荷量是负值。电子所带的电荷量是最小的电荷量(负值)。 元电荷是最小的电荷量(没有符号),其值等于电子所带的电荷量,e=1.610-19 C(密立根测得)。带电体所带电荷量可能等于e,或者是e的整数倍,电荷量不是连续变化的物理量。比荷(e/m)是电荷量与其质量之比。 课堂教学实施的重点是结合摩擦起电和感应起电的具体情境,理解电荷守恒定律;而不是从物质的微观结构角度认识物体带电的本质。 学习的难点是建立元电荷的概念,知道电荷量不能连续变化,而不是带正电的原子为什么不能移动。 3 课堂教学存在的主要问题 3.1 使物体带电的三种方法(摩擦、

5、接触和感应起电),不是孤立的,不需要通过三次实验分别展示 用丝绸摩擦玻璃,玻璃棒带上正电荷是摩擦起电;用玻璃棒接触验电器,验电器的金属箔张开(移走玻璃棒,金属箔仍然张开),验电器带上正电荷,是接触起电;用玻璃棒靠近验电器的金属球,验电器的金属箔张开,移走玻璃棒,张开的金属箔闭合,玻璃棒靠近验电器,验电器带电是感应起电。 3.2 用毛皮摩擦硬橡胶棒,使硬胶棒带电 正确的摩擦方法,不是拿硬橡胶棒的手用力、单向的一次次摩擦,而是拿毛皮的手来回适当的用力,用毛皮摩擦。 使硬橡胶棒上的电荷转移到验电器的金属球上时,不是点接触,而是移动硬橡胶棒不同部位接触。 实验的不成功更多源于教师思想不重视、操作方法不

6、正确,而不是空气的潮湿。 3.3 知识学习的层次性认识不足,过早提出电荷的均分法则 在电荷量的概念、单位、符号学习前,便向学生讲授两个完全相同的金属球A、B,A带电+Q与不带电的B接触,A的电荷量会分给B一半。 学生虽能有所感悟,却很难将所学的知识进行同化或顺应,更不能意识到+Q的均分是由自由电荷移动引起的。 3.4 原子核与核外电子的模型是类似行星的核式模型,而不是苹果肉与苹果核模型 核力是核子(质子和中子)间的作用力,不是原子核不能移动的原因。原子核与核外电子间的作用力是静电力,不是核力。 电荷间的移动是电荷间相互作用的结果,不是抢来抢去的。物质分子间的扩散运动,与电荷在物体间的转换,说的

7、是不同性质的问题。 3.5 对绝缘体和金属导体的微观结构认识不足 播放的实验视频中,学生用大金属球从感应起电机取电,大金属球围绕感应起电机的放电球转多圈(电荷在金属导体间的转移是瞬间完成的),教师没有制止。 实验失败的原因,被理所当然地归结为空气的湿度较大。 3.6 实验存在问题 注重教师的演示实验,而不重视学生动手实验。 注重教师自己的讲解,而不重视学生的学习。 注重知识的传授,而不重视知识的层次和结构。 注重知识浅层次识记,而不重视知识深层次的理解。 简单的知识被复杂化,清晰的思路被模糊化。 4 课堂教学中的亮点 4.1 能有效利用现代教学设备 课前制作师生合作的实验视频,一方面为课堂的顺

8、畅教学提供保障,另一方面能加强师生情感沟通,提高师生间的相互信任度。 4.2 能对丝绸摩擦玻璃棒、毛皮摩擦硬橡胶棒的摩擦起电进行引申 用泡沫塑料摩擦玻璃棒、丝绸摩擦塑料梳等,使学生认识到摩擦起电是生活中的普遍现象。 4.3 自制教具 如图1所示,将静电计的金属球处安装易拉罐,两个静电计易拉罐组合到一起,替代枕形导体,实验效果非常好。 图1 自制教具 5 课堂教学操作范例 5.1 播放“电闪雷鸣”或“头发竖起”的视频 指导学生观看,说明静电现象是自然界和日常生活中常见的物理现象。 5.2 要求学生用塑料笔杆摩擦头皮 教师用毛皮摩擦硬橡胶棒,提问笔杆和硬橡胶棒是否会带电?学生给出吸引轻小物体的方法

9、,教师给出验电器和静电计检验的方法。追问:为什么摩擦会使不带电的物体带电? 5.3 引导学生回顾复习初中所学的静电和物质的微观结构知识 指导学生用物质的微观结构知识认识物体的带电本质。由“人们没有发现对两种电荷都吸引或都排斥的电荷”,较理性地推导出“自然界只有两种电荷”,呈现严谨的逻辑思想和批判性思维;由卢瑟福原子核式结构模型,建立金属结构的简化物理模型。 5.4 三种起电方式 用毛皮摩擦硬橡胶棒,硬橡胶棒带电是摩擦起电;用带电的硬橡胶棒接触验电器,验电器的金属箔张开,拿走硬橡胶棒,金属箔仍然张开着,验电器的带电是接触起电;用带电的硬橡胶棒靠近静电计,静电计的指针发生偏转,移走硬橡胶棒,指针回

10、复到原来的位置,静电计的带电是感应起电。 5.5 电荷守恒定律 用带电的硬橡胶棒靠近枕形导体A、B,枕形导体A、B两侧的金属箔均张开,移走带电的硬橡胶棒,枕形导体A、B两侧的金属箔均闭合。再次用带电的硬橡胶棒靠近枕形导体A、B,枕形导体A、B两侧的金属箔均张开,将枕形导体A、B分开,移走带电的硬橡胶棒,枕形导体A、B两侧的金属箔仍然张开,接着将A、B接触,枕形导体A、B两侧的金属箔均再次闭合。以此为基础总结出电荷守恒定律。 5.6 理性剖析电荷守恒定律 电中性的物体中有电荷,正电荷和负电荷的代数和为零;电荷中和不是正、负电荷一起消失,只是物体中所含的正、负电荷数等量、异号,代数和为零;电荷总量保持不变,同样是指电荷的代数和。 再结合带电粒子的产生和湮灭,推进对电荷守恒定律的认识,提出电荷守恒定律的新表述。 5.7 学生自学电荷量、元电荷、比荷等基础知识 强调元电荷e是最小的电荷量,任何一个带电体,所带的电量仅可能等于e,或是e的整数倍。元电荷e的值是由美国物理学家密立根最早测得的。

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