13.1 从闪电谈起

第十三章 课题1《从闪电谈起》教案

【教学目标】

1. 知识与技能

（1）通过大量事例认识电与我们生活的密切联系。

（2）知道电荷有两种及电荷间的相互作用规律。

（3）通过实验探究，领会物体带电的概念。

2. 过程与方法

通过交流和讨论，认识验电器的工作原理及如何检验物体是否带电。

3. 情感态度和价值观

通过学习，消除对“电”的神秘感，激发操作兴趣，形成实事求是的科学素质及良好的实验习惯。

【教学重点】

摩擦起电及摩擦起电的实质，电荷间的相互作用规律，验电器的原理。

【教学难点】

摩擦起电的实质，认识验电器的工作原理及如何检验物体是否带电。

【教学方法】

观察引导、课上交流、巩固总结。

【课时安排】

1课时

【教学过程】

一、导入新课

物理学是研究力、热、光、电、磁、声等现象的科学，我们已经学习过了力与机械能。从本节课开始，我们将学习电学部分。我们的日常生活离不开电，而人类第一次对电的认识始于闪电，那么电是什么？闪电又是如何产生的呢?

【过渡】大家看课本图13-1，图中给出了闪电这种在夏天常见的现象，本节课我们将解释闪电产生的原因，以及“电”这种物理学新现象。

二、新课学习

1．电是什么？

【过渡】我们要研究电就必须建立起对带电过程的深刻认识，而生活中最重要的电现象即是摩擦起电。

（1）观察摩擦起电现象

我们来看图13-2，将塑料梳子、玻璃棒在尼龙衣服或丝绸上摩擦几下，再将梳子（或玻璃棒）的一端靠近小纸片，头发等轻小物体。

【提问】从图13-2中我们观察到了什么现象？

很明显，在丝绸上摩擦过的梳子将小纸片吸起来了。我们根据以前的知识可以知道梳子与小纸片之间必然发生了力的作用，那么什么样的力使梳子吸引了小纸片？

在这里我们必须定义一个新的概念：电荷。摩擦过的玻璃棒、梳子等具有吸引轻小物体的特性，我们就说其带了电，或者说有了电荷。这种用摩擦的方法使物体带电的过程叫做摩擦生电。

【提问】我们知道了摩擦可以生电，那么自然界只存在一种电荷吗？电荷与电荷之间产生了图13-2的吸引作用吗？

研究表明，自然界只存在两种电荷：一种与用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷相同，叫做正电荷；另一种与用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷相同，叫做负电荷。

列举生活中摩擦起电的一些实例：

1）用塑料梳子梳干燥头发时，发现梳子能吸引头发；

2）穿化纤衣服很容易吸灰尘；

3）切割或捏碎泡沫塑料时，细碎的泡沫颗粒会吸附在手和衣服上。

2．电荷间的相互作用

【过渡】我们刚才讲过了自然界存在两种电荷，那么很容易联想到电荷与电荷之间的相互作用，那么电荷与电荷之间有什么样的相互作用呢？

（1）研究电荷间的相互作用

【提问】我们知道正负两种电荷的产生方式，那么如何验证两种电荷之间的相互作用呢？ 请同学们看图13-4，图a 中用两根用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近，观察现象。从图a 中我们发现悬挂的玻璃棒发生旋转，旋转方向为远离手中的玻璃棒，这说明正电荷之间发生排斥作用；图b 中用两根用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近，观察现象。从图b 中我们发现悬挂的橡胶棒发生旋转，旋转方向为远离手中的橡胶棒，这说明负电荷之间发生排斥作用；再看图c ，用丝绸摩擦过的玻璃棒与用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近，观察现象。从图c 中我

们发现悬挂的橡胶棒发生旋转，旋转方向为靠近手中的玻璃棒，这说明正电荷与负电荷之间发生吸引作用。

【提问】通过图13-4的实验，同学们能够得出什么样的结论？

通过上述实验我们可以得出：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。这是电荷间的基本规律。

（2）用起电机模拟闪电现象

我们知道电现象来源于电荷之间的相互作用，那么闪电是如何产生的？它是不是也来自于电荷之间的相互作用呢？

为了解释闪电的产生原理，我们可以用起电机来模拟闪电现象。我们来看图13-5，图中所示的是手摇式起电机的示意图。当起电盘转动起来后，两个金属球就会带上不同的电荷。当起电机转速增大的时候，两个金属球各自将会积累大量的电荷，当达到一定的转速后，两个金属球之间将会发生放电现象。这属于一种放电现象。

【提问】起电机的工作原理与闪电类似，请同学们根据起电机的放电原理解释闪电的产生？

如图13-6所示，闪电是带相反电荷的两个云层之间，或者带电的云层与大地之间产生的瞬间发生的大规模的放电现象。

【提问】我们知道闪电是由于放电现象引起的，同学们还知道什么放电现象？

除了闪电之外，还存在尖端放电现象。即物体带电时，它的尖端容易产生放电现象。此外还存在火花放电和接地现象。

生活中“放电”现象：

（1）干燥的冬天，脱毛衣时，会听到“噼噼啪啪”的声音，如果在夜晚还能看到火花，这是衣服之间摩擦起电然后放电产生的现象；

（2）冬天，身穿毛衣和化纤衣服，由于摩擦，身体上会积累电荷，这时如果手指靠近金属物品，将发生放电现象，你会感到手上有针刺般的疼痛感；

（3）油罐车的后面常拖有一条铁链，使油罐上产生的电荷经铁链导入大地，避免放电产生的电火花引发火灾；

（4）在存放大量易燃物品的工厂车间或实验室里，工作人员要穿一种特制的鞋，这种鞋的导电性能很好，能够将人体所带的静电导入大地，避免因放电产生火花引起火灾；

（5）高压输电导线和高压设备的元件，表面要很光滑，可避免因尖端放电而损失电能或

造成事故等。

（2）电从哪里来？

【思考】我们知道通过摩擦可以产生电荷，那么如何从微观层面解释电荷的产生呢？ 我们知道物体是由原子组成。如图13-7，原子由带正电荷的原子核和带负电的电子组成，而原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。在原子中质子带的正电荷和电子带的负电荷相同，这时物体呈现不带电状态，当两个物体相互摩擦时，一个物体失去电子，另一个物体得到电子，这样失去电子的物体带正电荷，而得到电子的物体带负电荷。

【提问】请同学们根据物体电荷的产生原理解释为什么玻璃棒摩擦丝绸后将会带正电荷？

3. 怎样知道物体带了电

【思考】怎样验证物体是否带点以及带电量的多少呢？

我们可以用验电器来验证物体是否带电。大家看课本图13-8，图中所示是验电器的结构，它的工作原理为：让一物体与验电器的金属球接触，如果验电器的两金属箔片张开一定角度，则说明物体带电。当一带正电的物体接触验电器时，验电器就带上了正电荷，而使两金属箔片张开一定角度(电子从验电器转移到了物体) ；当一带负电的物体接触验电器时，验电器就带上了负电荷，而使两金属箔片张开一定角度(电子由带电体转移到验电器上) 。物体带电越多，金属箔片张开的角度就越大。

【思考】用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，观察金属箔是否张开，同样用丝绸摩擦过的铅笔、钢笔、橡皮、三角尺等接触验电器，观察金属箔是否张开。

我们知道用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，当其与验电器的金属球接触时，金属箔将张开，而其它物体经过丝绸摩擦不带电，所以它们将不会时验电器的金属箔张开。

【拓展】将带电体与验电器的金属球接触时，会使验电器带上与带电体性质相同的电荷，这种使物体带电的方法叫接触带电。如果此时用一个与验电器带等量异种电荷的带电体接触该验电器的金属球时，原先张开的金属箔就会闭合，这种现象叫做电的中和。

4. 电现象的应用和防护

利用电荷之间的相互作用，可以将其应用到社会生活中。比如在喷漆的过程中让雾状油漆带电荷，使其飞向带异种电荷的待喷涂表面，即可达到静电喷涂的目的；同样可以利用静电作用进行静电植绒、静电除尘等，同学们可以根据电荷的相互作用予以解释。

静电作用也会危害人类的生活，比如闪电。如图13-9所示，在屋顶上安装避雷针，可以

避免闪电危害建筑物。

【归纳总结】同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。闪电是由于带异种电荷的云层之间或者云层与地面之间的放电作用引起。

三、课堂练习：

1．三个用细线悬挂的通草球，相互靠近时，发生的作用情况如图所示，试判断这三个小球的带电情况（ C ）

A ．甲、乙、丙一定都带电

B ．甲、乙一定带电，丙一定不带电

C ．甲、乙一定都带电，丙可能不带电

D ．甲可能不带电，乙、丙一定都带电

2．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接触验电器的金属球，可发现验电器的两个金属箔会张开，对这一现象的说法中错误的是（ D ）

A ．被丝绸摩擦过的玻璃棒失去电子 带正电

B ．两个金属箔都带正电，同种电荷互相排斥

C ．金属箔、金属球都是导体，金属球上的一部分电子转移到了玻璃棒上

D ．玻璃棒带正电，金属箔和金属球都带负电

3．关于电荷，下列说法正确的是（ C ）

A ．同种电荷相互吸引

B ．金属中的电子带正电

C ．自然界存在两种电荷

D ．绝缘体中没有电子

课堂小结：

【师生交流】通过这节课，谈一下我们学习了哪些内容？

【总结】

13.1 从闪电谈起

1．电是什么？

正电荷：与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同，叫正电荷；

负电荷：与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷相同，叫负电荷。

2．电荷间的相互作用

同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

3. 怎样知道物体带了电？

验电器可以验证物体是否带电以及带电量。

4. 电现象的应用和防护

静电喷漆、静电除尘；安装避雷针可以避免闪电伤害建筑物。