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高二物理教案第一节 静电现象的应用教学目标1、 理解静电感应现象,知道静电平衡条件；2、 理解静电屏蔽重点难点 重点：静电现象的应用难点：静电感应现象的解释教具高压起电机、多媒体教学过程一、静电平衡的特点1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。2、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。二、阅读课本了解本节内容，并回答下列问题：1、放电现象有哪些？2、什么是火花放电？什么是接地放电？3、尖端放电的原理是什么？4、尖端放电的原理有何应用？避雷针的发展历史是怎样的？5、静电有哪些应用？ 6、 哪些地方应该防止静电？二、利用实验和录像教学：高压起电机、电荷分布演示器、静电现象（包括静电复印、静电除尘、静电喷漆录象）三、解决问题1、火花放电和接地放电；2、火花放电是指物体上积累了电荷，且放电时出现火花的放电现象；接地放电是指为了防止物体上过量积累电荷，而用导体与大地连接，把电荷接入大地进行时时放电的现象；3、尖端放电的原理：物体表面带电密集的地方尖端，电场强度大，会把空气分子“撕裂”，变为离子，从而导电；4、可以应用到避雷针上；避雷针的发展史介绍富兰克林与国王的避雷针“尖端”与“圆端”之争；5、静电除尘，静电复印，静电喷漆；6、静电产生的火花能引起火灾，如油罐、纺织厂、危险制品等地方都必须避免静电；四、练习1.如图，在真空中有两个点电荷A和B，电量分别为Q和2Q，它们相距L，如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r（2rL）的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小_ 方向_ 作业课后“问题与练习1.2静电力 库仑定律 【教学目的】（1）知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。（2）了解两种电荷间的作用规律，掌握库仑定律的内容及其应用。【教学重点】掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定库仑定律【教学难点】真空中点电荷间作用力为一对相互作用力，遵从牛顿第三定律【教学媒体】1、 演示实验：有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒、铝箔包好的草球、表面光滑洁净的绝缘导体、绝缘性好的丝线、绝缘性好的支架、铁架台。2、 课件：库仑扭秤实验模拟动画。【新课导入】从上节课我们学习到同种电荷相吸引，异种电荷相排斥，这种静电荷之间的相互作用叫做静电力。力有大小、方向和作用点三要素，我们今天就来具体学习一下静电力的特点。图1【新课内容】1. 静电力的三要素的探究/点电荷模型（1） 静电力的作用点作用在电荷上，如果电荷相对于物体不能自由移动，则所有电荷受力的合力就是带电体的受力（可视为作用在物体的电荷中心上，怎么找电荷的中心呢？如果形状规则的物体所带电荷又是均匀分布的话，电荷中心可看作在物体的几何中心上。如：右图1为一均匀带电的环性物体，其电荷可看集中在圆心处）（2） 静电力的方向沿着两电荷的连线。（3） 静电力的大小（电荷A对B与B对A的力等大反向，与所带电荷多少无关）i. 猜想：可能与哪些因素有关，说出猜测的理由？（与电荷所带电量有关，电量越大，力越大，理由放电导致电量减小后，验电器的金箔张角减小说明斥力减小；也与电荷间的距离有关，带电物体靠近时才能吸引轻小物体，离的远时吸不起来）ii. 定性实验：如图2，先把表面光滑洁净的绝缘导体放在A处，然后把铝箔包好的草球系在丝线下，分别用丝绸摩擦过的玻璃棒给导体和草球带上正电，把草球先后挂在P1、P2、P3的位置，带电小球受到A 的作用力的大小可以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来。观察实验发现带电小球在P1、P2、P3 各点受到的A的作用力依次减小；再增大丝线下端带电小球的电量，观察实验发现，在同一位置小球受到的A的作用力增大了。教师总结：该实验说明了电荷之间的相互作用力大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。教师补充说明，考虑到带电体的受力是所带电荷受力的合力的问题，这个静电力大小其实还会与物体的体积、形状、电荷分布有关。因此，我们今天只研究一个简化的模型点电荷。（回顾：质点的概念，当物体的形状与两物体间的距离相比可以忽略的时候，可以忽略物体的形状和大小，将物体看做质点。）板书：1、当带电体的尺寸与它们之间的距离相比可以忽略的时候，可以将带电体看作点电荷。什么是点电荷？简而言之，带电的质点就是点电荷。点电荷的电量、位置可以准确地确定下来。正像质点是理想的模型一样，点电荷也是理想化模型。真正的点电荷是不存在的，但是，如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成点电荷。均匀带电球体或均匀带电球壳也可看成一个处于该球球心，带电量与该球相同的点电荷。iii. 如何设计实验来寻找关系式？（方法控制变量）先要保持带电物体的电荷大小不变，改变其距离，探究静电力与距离的关系，然后再保持两物体间距不变，改变电量，探究静电力与电量大小的关系。问题1如何测量静电力的大小？（可参考前面定性实验的方法，将带电体用细丝线吊起来，就可从偏角的大小和重力的大小计算出电场力的大小。）问题2如何改变电量？（可反复用与A完全相同的不带电金属球来接触A，使A的电量不断减为原来的1/2，1/4。iv. 库仑扭秤实验：（参考人教社的课本内容）我国东汉时期就发现了电荷，并已定性掌握了电荷间的相互作用的规律。而进一步将电荷间作用的规律具体化、数量化的工作，则是两千年之后的法国物理学家库仑，他用精确实验研究了静止的点电荷间的相互作用力。于1785年发现了后来用他的名字命名的库仑定律。试参照卡文笛许扭秤，说出库仑扭秤的实验原理。2. 库仑定律（1） 库仑定律的内容和意义：库仑实验的结果是：在真空中两个电荷间作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。若两个点电荷q1，q2静止于真空中，距离为r，如图3所示，则q1受到q2的作用力F12为板书：2、库仑定律（1）真空中两个点电荷的库仑力（静电力）q2受到q1 的作用力F21与F12互为作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，统称静电力，又叫库仑力。若点电荷不是静止的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在相互作用的磁场力。关于磁场力的知识，今后将会学到。（2） 库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力。板书：（2）库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。当带电体大小和它们之间的距离相比可以忽略时，可理解为带电体只为一点，电荷集中于该点，r即为两个带电体之间距离。这时可用库仑定率。当带电体是均匀带电的球体时也可使用库仑定律，r可视为球心连线距离。不均匀就不能使用。当带电体大小与它们距离相比不可忽略时，电荷不能视为集中一点，r不能确定，不适用库仑定律。这时要求两带电体间的相互作用，就要用到力的合成的办法。例1：手册P9/3：半径为R的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带等量同种电荷Q时相互之间的静电力为F1，两球带等量异种电荷Q和-Q时相互作用的静电力为F2，则比较F1和F2的大小为：F1 F2。（3） 式中的K是非常重要的物理常数，叫做静电力恒量，数值为板书：（3），这个大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N、Q：C、r：m。如果两个1C的点电荷在真空中相距1m时产生的库仑力是（大约一百万吨的物体的重）。（可见，一方面库仑是很大的单位，梳子和头发摩擦的带电量只有不到10-6C，但云层闪电前的电量可达几百库仑，另一方面也说明静电力比引力强大的多。）（4） 公式计算时不要代入电量的符号，因为计算出的正负只能代表静电力是吸引还是排斥，而不能揭示力的真正方向。而且公式, F是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解为Q1Q2，受的力也不等。例2：已知点电荷A电量是B点电荷的2倍，则A对B作用力大小跟B对A作用力的比值为（ C ） A.2:1B.1:2C.1:1D.不一定例3：两个质量都是m的小球，都用细线拴在同一点，两细线长度相等，两球都带上正电荷，但甲球电量比乙球多，平衡时两细线分别与竖直方向夹角为1和2，则二者相比，1_2。（答：=）（5） 库仑力也称为静电力，它具有力的共性。它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。3. 库仑定律与万有引力定律的比较：库仑定律是电磁学的基本定律之一。它的建立既是实验经验的总结，也是理论研究的成果。特别是力学中引力理论的发展，为静电学和静磁学提供了理论武器，使电磁学少走了许多弯路，直接形成了严密的定量规律。但是如果不是先有万有引力定律的发现，单靠实验具体数据的积累，不知要到何年才能得到严格的库仑定律的表达式。实际上，整个静电学的发展，都是在借鉴和利用引力理论的已有成果的基础上取得的。我们将从下表中来系统的认识这两大定律的关系，增强我们对这两大定律的认识与记忆，以便我们在今后的学习当中更好的运用。 万有引力库仑力公式F=Gm1m2/r2F=Kq1q2/r2产生原因只要有质量就有引力，因此称为万有引力存在于电荷间，不光有吸引也可能有排斥相互作用吸引力与它们质量积成正比库仑力与它们的电量积成正比相似遵从牛顿第三定律与距离的关系为平方反比4. 库仑定律的应用例4：两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q1=2C正电荷，q2=4C负电荷，在真空中相距为r且静止，相互作用的静电力为F。（1）今将q1、q2、r都加倍，相互作用力如何变？（作用力不变）（2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？（作用力不变）（3）只将r 增大4倍，相互作用力如何变？（作用力变为 F25，方向不变。）（4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？（接触后电量先中和，后多余电量等分，作用力大小变为 F8，方向由原来的吸引变为推斥）（5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？（将带电体间距离变为）。例5：如图所示，把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为410-8C的小球B靠近它，当两小球在同一高度时且相距3cm，丝线与竖直方向夹角为45,此时小球B受到库仑力F=_。小球A带的电量qA=_。解析：根据题给的条件，可知小球A处于平衡状态，分析小球A受力情况如下图所示。小球重力mg。丝线拉力T和小球B对小球A的静电力F的合力为零。（物体的平衡条件是关键）题中小球A，B都视为点电荷，它们之间相互吸引，其作用力大小=小球B受到库仑力与小球A受到库仑力为作用力和反作用力，所以小球B受到的库仑力大小为210-3N。小球A与小球B相互吸引，B带正电，小球A带负电，所以qA=-0.510-8C（负号不可缺少）例6：两个正电荷q1与q2电量都是3C，静止于真空中，相距r=2m。（1）在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力。（2）在O点放入负电荷 Q，求Q受的静电力。（1）（2）题电荷Q受力为零。）（3）在连线上A点的左侧 C点放上负点电荷q3，q3=1C且AC=1m，求q3所受静电力。解 当一个点电荷受到几个点电荷的静电力作用时，可用力的独立性原理求解，即用库仑定律计算每一个电荷的作用力，就像其他电荷不存在一样，再求各力的矢量和。（3）q3受引力F31与引力F32，方向均向右，合力为： 例7：如上图所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量异性点电荷QA,QB,，QA=+Q,QB=-Q，求在顶点C处的点电荷QC所受的静电力。解析：分析QC受几个力，确定各力大小和方向。因QB的存在QA对QC的作用力，还遵守库仑定律吗？QC题目中没有交待电性，解答时就需考虑两种情况，即QC为正电，QC为负电。当QC为正电时，受力情况如中图所示，QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其它电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律的规律。QA对QC作用力：，同性电荷相斥。QB对QC作用力：，异性电荷相吸。QA=QB=QFA=FB根据平行四边形法则，QC受的力F1即为FA、FB的合力，根据几何知识可知，QC受力的大小，F1=FA=FB=，方向为平行AB连线向右。当QC为负电时，如图3所示。方向平行AB连线向左。从本题解答可知：(1)静电力合成分解时遵守平行四边形法则。(2)题中不交待电性时，需根据题给的条件判断其电性，若不能判断电性，应按两种情况处理。(3)求静电力时要计算其大小还要回答力的方向。例8：相距为L的点电荷A、B的带电量分为+4Q和-Q，要引进第三个点电荷C，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求C电荷的电量和放置的位置？解析：如图所示，首先分析点电荷C可能放置的位置，三个点电荷都处于平衡，彼此之间作用力必须在一条直线上，C只能在AB决定的直线上，不能在直线之外。而可能的区域有3个，一是AB间，A与B带异性电荷互相吸引，C电荷必须与A、B均产生推斥力，这不可能。二是在BA连线的延长线上，此时C离A近，A带电荷又多，不能同时使A、B处于平衡。三是AB延长线，放B的右侧能满足A、B同时处于平衡，C同时也平衡。设：点电荷C置于B的右侧且距离B为x，带电荷为q，则（A处于平衡） （B处于平衡）解方程：q=4Q，x=L本题的解答过程，要求学生能熟练使用库仑定律，物体的平衡条件。同时要求学生有比较强的分析问题，解决问题的能力。1.1静电现象及其微观解释【教学目的】（1）掌握两种电荷，了解摩擦起电和感应起电，定性了解自然界仅有的两种电荷间的作用特点（2）了解静电现象及其在生产和生活中的运用（3）了解电荷守恒规律。能用原子结构和电荷守恒规律解释静电现象 【教学重点】感应起电的方法和原理/电荷守恒定律【教学难点】感应起电的原理运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因【教学媒体】 实验器材：有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒、验电器、AB筒，摩擦起电机 【教学安排】【新课导入】演示摩擦起电机的人造闪电（激发学生的兴趣），让学生分析原因。这是一种静电现象，我们不少同学觉得电既神秘又危险，对电存在很多错误的认识，甚至觉得带电就不能碰。其实不然，播放视频静电使长发飘起来。反之在某节目中主持人说电流电死人大约要1A左右，其实只要几个mA就能电死人了。所以作为现代生活在电器时代的我们更要好好学习电学。因为这不仅是常识，还是生存的能力。 人类从很早就认识了磁现象和电现象，例如我国在战国末期就发现了磁铁矿有吸引铁的现象。在东汉初年就有带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载，但是人类对电磁现象的系统研究却是在欧洲文艺复兴之后才逐渐开展起来的，到十九世纪才建立了完整的电磁理论。电磁学及其应用对人类的影响十分巨大，在电磁学研究基础上发展起来的电能生产和利用，是历史上的一次技术革命，是人类改造世界能力的飞跃，打开了电气化时代的大门。 工农业生产、交通、通讯、国防、科学研究和日常生活都离不开电。在当前出现的新技术中，起带头作用的是在电磁学研究基础上发展起来的微电子技术和电子计算机。它们被广泛应用于各种新技术领域，给人们的生产和生活带来了深刻的变化。为了正确地利用电，就必须懂得电的知识。在初中我们学过一些电的知识，现在再进一步较深入地学习。【新课内容】 (二)研究两种电荷及摩擦起电的成因（主要是回顾初中的知识）1.实验一：用橡胶棒与毛皮摩擦后，放于碎纸片附近观察橡胶棒吸引碎纸片情况。提问一：为什么橡胶棒会吸引碎纸片？答：橡胶棒与丝绸摩擦后就带电了，带电物体会吸引轻小物体。若将橡胶棒摩擦过的毛皮靠近碎纸片，会出现什么现象？答：毛皮带上正电，也会吸引轻小物体。教师用实验验证学生的判断。提问二：注意观察带电橡胶棒吸引碎纸片情况，会发现被橡胶棒吸起的纸片中，较大的纸片先落下来，这是为什么？答：带电体在空气中不断放电，使它带电量不断减少，因而吸引轻小物体的力也相应减小，所以较大纸片先落下来。师：在初中的学习中，我们已经知道，自然界存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。用毛皮摩擦橡胶棒，用丝绸摩擦有机玻璃棒后，橡胶棒带负电，毛皮带正电，有机玻璃棒带正电，丝绸带负电。物体带电后，能吸引轻小物体，而且带电越多，吸引力就越大，这种摩擦起电是怎么形成的呢？答：物体是由带正电的原子核和核外电子构成的。摩擦使物体中的正负电荷分开。（不带电物体，正负电荷等量）失去一些电子的物体带正电。得到一些电子的物体带负电。师：对，我们可以看到这又是一个守恒的过程。即：电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。反之，如果正电荷和负电荷相接触呢？答：会中和。电量消失。师：很好，中和就是等量异种电荷相互抵消的现象。师：电子带有最小的负电荷，质子带有最小的正电荷，它们电量的绝对值相等，一个电子电量e=1.61019C。任何带电物体所带电量要么等于电子（或质子）电量，要么是它们的整数倍，因此，把1.61019C称为基元电荷。板书：一、电荷与电量1、自然界只存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。2、电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。3、电荷的多少叫电量，电量的单位是库仑。带电体的电量q=Ne（N为整数）。e=1.61019C称为基元电荷。 (三)研究两种电荷间的相互作用及接触起电。提问三：除了吸引轻小物体外，还可以用什么方法来检验物体是否带电？答：用验电器。将待检验物体接触验电器的金属球，若验电器的金属箔片张开，就说明物体带电。师：为什么带电物体会使下方的金属箔片张开呢？答：两箔片带上了与接触物体同种的电荷，电荷间作用的规律是同种电荷相斥，异种电荷相吸。因而两箔片互相排斥。师：两箔片为什么会带上与接触物体同种的电荷？能解释一下吗？答：验电器的金属球与箔片都是金属，金属具有大量自由电子，带负电的物体接触金属球时，多余的电子彼此排斥，跑到了离金属球与箔片的表面上。而带正电的物体缺少电子，箔片上的电子将过来补充，导致箔片上也缺电子而带正电。师：所以用接触的办法得到的是与原物体同种的电荷。大家也可以用这样的方法来解释中和的现象。如果两个一模一样的金属物质相接触，它们的电荷就要平均分配到两个物体上去，即 （式中q含正负号）。例1：两个完全一样的绝缘金属球，A带电量Q，B带电量-2Q，将AB相触后分开，AB分别带多少电量？（都是-Q/2）例2：有三个完全一样的绝缘金属球，A带电量Q，BC均不带电，怎样能使B带上3Q/8的电量？（先AC碰，然后BC碰，再AB碰）板书：二、电荷的相互作用： 同种电荷相斥，异种电荷相吸。三、起电方式：摩擦起电 接触起电 感应起电(四)研究静电感应现象和感应起电提问：不用接触，能否用一个带电体A使另一个原本不带电的物体B带上电荷呢？ 实验方法一：使A带电，B、C端将出现感应电荷，把B、C分开，各自出现净电荷，从而带电。操作：利用起电机使绝缘金属球带电，从而产生电场，把感应电机靠近A摆放，且接触良好。将不带电验电球A先与B接触，再与验电器金属球D接触，如此反复，可见D金属箔张开。同样，可让A与C接触，再与E接触，反复几次，可见E金属箔也张开。由此可知B、C两端带电。此时，若将A上电荷放掉，让A与C接触后与D接触，反复几次，可见D金属箔张角变小，可见B、C两端电荷异号。板书并解释： 四、静电感应（1）什么叫静电感应：将不带电的导体靠近带电体时，其自由电荷发生带电体电荷的作用下，发生定向移动，从而重新分布，在其表面不同部分出现了正、负电荷的现象。分析实验：可根据同性相斥、异性相吸，指出本实验中距A近端（B端）有与A异号的电荷，距A远端（C端）电荷与A同号。播放课件静电感应现象的微观解释实验方法二：如图所示，A带正电，若感应电机C端接地，问B、C端各带什么电荷？（B端带负电荷，C端无净电荷）若此时断开 C与地的连线，B、C端带什么电荷？（B端负电荷，C端无电荷）整个导体净余什么电荷？（负电荷）若B端接地，整个导体净余什么电荷？（负电荷）教师实验演示。（接地可用手接触来代替）归纳过程：将不带电导体B靠近带电体A；用手轻触B（随便哪一端）；将手移开；挪开A；B上带与A相反的电荷。注意：操作顺序不能反。关于手指触碰哪一端的问题，可参考学习手册P3/例例：学习手册P4/4：验电器早已带正电，现将一导体球移近验电器的小球，但不接触，在移动过程中箔片张角减小，则：（D）（可能带负电，也可能不带电）A球P一定带正电 B 球P一定带负电 C球P一定不带电 D 球P可能不带电 例：利用静电感应的知识解释带电体为什么会吸引轻小物体？（提示：电荷作用力的大小还与远近有关，越近作用力越大。）(五)静电的防护与利用（自学为主，课上阅读归纳）1.利用1)吸附功能；可用于除尘、喷涂等2)杀菌功能：处理种子，处理水，3)放电产生臭氧：强氧化剂，可杀菌2.防止危害放电导致火花，电击等危害 预防方法尽快导走静电（利用金属或潮湿的空气导电） 射线照射，使空气电离导电2.10简单的逻辑电路教学目标（一）知识与技能1、知道数字电路和模拟电路的概念，了解数字电路的优点。2、知道“与”门、“或”门、“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。3、初步了解“与”门、“或”门、“非”门电路在实际问题中的应用（二）过程与方法突出学生自主探究、交流合作为主体的学习方式。（三）情感、态度与价值观1、感受数字技术对现代生活的巨大改变；2、体验物理知识与实践的紧密联系；教学重点三种门电路的逻辑关系。教学难点数字信号和数字电路的意义。教学方法探究、讲授、讨论、练习教学手段声光控感应灯、投影仪、多媒体教学设备、三种门电路演示示教板、电压表等教学过程（一）引入新课 （1）演示：一盏神奇的灯接通电源，灯不亮；有声，灯不亮；挡住光线，全场安静，灯不亮；挡住光线，拍手，灯亮。点评：通过演示声光控感应灯，引发学生好奇心理和探究欲望。（2）教师简介：身边的“数字”话题：数码产品、数字电视、DIS实验、家电等。这些电器中都包含了“智能”化逻辑关系，今天我们就来学习简单的逻辑电路。（二）进行新课教师介绍：A、数字信号与模拟信号（1）数字信号在变化中只有两个对立的状态：“有”，或者“没有”。而模拟信号变化则是连续的。（2）调节收音机的音量，声音连续变化，声音信号是“模拟”量。（3）图示数字信号和模拟信息：点评：引导学生了解数字信号和模拟信号的不同特征。B、数字电路 逻辑电路 门电路 数学信号的0和1好比是事物的“是”与“非”，而处理数字信号的电路称数字电路，因此，数字电路就有了判别“是”与“非”的逻辑功能。下面我们将学习数字电路中最基本的逻辑电路-门电路。 1、“与”门教师介绍：所谓“门”，就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过，如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外。教师：（投影）教材图2.10-2引导学生分析开关A、B对电路的控制作用。体会“与”逻辑关系。思考与讨论：谈谈生活中哪些事例体现了“与”逻辑关系。教师指出：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。符号：。（1）“与”逻辑关系的数学表达，寻找“与”电路的真值表把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮为1，熄为0，图2.10-2的情况可以用表2的数学语言来描述。这种表格称为真值表。投影：（2）总结“与”逻辑关系：有两个控制条件作用会产生一个结果，当两个条件都满足时，结果才会成立，这种关系称为“与”逻辑关系。点评：让学生理解数字信号“与”逻辑关系间的联系，对“与”逻辑关系的仔细分析，理解记住“与”逻辑的真值表。（3）演示“与”门电路实验，如图2.10-5。通过示范性的操作演示讲解，理解“与”门电路实现“与”关系处理的电路原理，为下阶段探究“或”关系及“或”电路作准备。（4）声、光控感应灯的再讨论：2、“或”门锁门方式的讨论，引入“或”门：家中的门锁能用“与”的关系吗？学生讨论：不能用“与”的关系。教师：（投影）教材图2.10-6引导学生分析开关A、B对电路的控制作用。体会“或”逻辑关系。教师指出：具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门。符号：。（1）“或”逻辑关系的数学表达，寻找“或”电路的真值表把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮为1，熄为0，将表3制成表4。表4就是反映“或”门输入输出关系的真值表。投影：（2）总结“或”逻辑关系：在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生。这种关系称为“或”逻辑关系。点评：让学生理解数字信号“或”逻辑关系间的联系，对“或”逻辑关系的仔细分析，理解记住“或”逻辑的真值表。（3）演示“或”门电路实验，如图2.10-8。点评：通过示范性的操作演示讲解，理解“或”门电路实现“或”关系处理的电路原理，为下阶段探究“非”关系及“非”电路作准备。3、“非”门教师：（投影）教材图2.10-9引导学生分析开关A对电路的控制作用。体会“非”逻辑关系。教师：仍然把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮为1，熄为0，请同学们自己探究输入与输出间的关系。说明什么是“非”逻辑。学生：讨论，得出结论：输出状态和输入状态成相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑。教师指出：具有“非”逻辑关系的电路称为“非”门电路，简称“非”门。符号：。教师：请同学们自己画出“非”门的真值表。如下表。教师：介绍集成电路的优点。让学生了解几个“或”门的集成电路和几个“非”门的集成电路的外引线图。投影：演示“非”门电路实验，结果如图2.10-13。（三）实例探究投影：教师引导学生完成对例题的分析和求解，通过实例分析加深对所学知识的理解。 课 题2.7闭合电路的欧姆定律 课 型新授课 教 学 目 标 （一）知识与技能1、能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。4、熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。5、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。（二）过程与方法1、通过演示路端电压与负载的关系实验，培养学生利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法。2、通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。（三）情感、态度与价值观通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。教学重点难点重点1、推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。2、路端电压与负载的关系难点路端电压与负载的关系教 学 方 法 演示实验，讨论、讲解教 学 手 段 滑动变阻器、电压表、电流表、电键、导线若干、投影仪、多媒体电脑 教学活动（一）引入新课教师：前边我们知道电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。只有用导线将电源、用电器连成闭合电路，电路中才有电流。那么电路中的电流大小与哪些因素有关？电源提供的电能是如何在闭合电路中分配的呢？今天我们就学习这方面的知识。（二）进行新课1、闭合电路欧姆定律教师：（投影）教材图2.7-1（如图所示）教师：闭合电路是由哪几部分组成的？学生：内电路和外电路。教师：在外电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？学生：沿电流方向电势降低。因为正电荷的移动方向就是电流方向，在外电路中，正电荷受静电力作用，从高电势向低电势运动。教师：在内电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？学生（代表）：沿电流方向电势升高。因为电源内部，非静电力将正电荷从电势低处移到电势高处。教师：这个同学说得确切吗？学生讨论：如果电源是一节干电池，在电源的正负极附近存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势升高。在正负极之间，电源的内阻中也有电流，沿电流方向电势降低。教师：（投影）教材图2.7-2（如图所示）内、外电路的电势变化。教师：引导学生推导闭合电路的欧姆定律。可按以下思路进行：设电源电动势为E，内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I，（1）写出在t时间内，外电路中消耗的电能E外的表达式；（2）写出在t时间内，内电路中消耗的电能E内的表达式；（3）写出在t时间内，电源中非静电力做的功W的表达式；学生：（1）E外=I2Rt（2）E内=I2rt（3）W=Eq=EIt根据能量守恒定律，W= E外+E内即EIt =I2Rt+ I2rt整理得：E =IR+ Ir或者教师（帮助总结）：这就是闭合电路的欧姆定律。（1）内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。（2）公式：I=（3）适用条件：外电路是纯电阻的电路。根据欧姆定律，外电路两端的电势降落为U外=IR，习惯上成为路端电压，内电路的电势降落为U内=Ir，代入E =IR+ Ir得该式表明，电动势等于内外电路电势降落之和。2、路端电压与负载的关系教师：对给定的电源，E、r均为定值，外电阻变化时，电路中的电流如何变化？学生：据I=可知，R增大时I减小；R减小时I增大。教师：外电阻增大时，路端电压如何变化？学生：有人说变大，有人说变小。教师：实践是检验真理的惟一标准，让我们一起来做下面的实验。演示实验：探讨路端电压随外电阻变化的规律。（1）投影实验电路图如图所示。（2）按电路图连接电路。（3）调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，观察路端电压怎样随电流（或外电阻）而改变。学生：总结实验结论：当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。教师：下面用前面学过的知识讨论它们之间的关系。路端电压与电流的关系式是什么？学生：U=E-Ir教师：就某个电源来说，电动势E和内阻r是一定的。当R增大时，由得，I减小，由U=E-Ir，路端电压增大。反之，当R减小时，由得，I增大，由U=E-Ir，路端电压减小。拓展：讨论两种特殊情况：教师：刚才我们讨论了路端电压跟外电阻的关系，请同学们思考：在闭合电路中，当外电阻等于零时，会发生什么现象？学生：发生短路现象。教师：发生上述现象时，电流有多大？学生：当发生短路时，外电阻R=0，U外=0，U内=E=Ir，故短路电流I=。教师：一般情况下，电源内阻很小，像铅蓄电池的内阻只有0.005 0.1 ，干电池的内阻通常也不到1 ，所以短路时电流很大，很大的电流会造成什么后果？学生：可能烧坏电源，甚至引起火灾。教师：实际中，要防止短路现象的发生。当外电阻很大时，又会发生什么现象呢？学生：断路。断路时，外电阻R，电流I=0，U内=0，U外=E。教师：电压表测电动势就是利用了这一原理。3、闭合电路欧姆定律的应用（投影）教师引导学生分析解决例题。讨论：电源的UI图象教师：根据U=E-Ir，利用数学知识可以知道路端电压U是电流I的一次函数，同学们能否作出UI图象呢？学生：路端电压U与电流I的关系图象是一条向下倾斜的直线。投影：UI图象如图所示。教师：从图象可以看出路端电压与电流的关系是什么？学生：U随着I的增大而减小.教师：直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率呢？学生：直线与纵轴的交点表示电源的电动势E，直线的斜率的绝对值表示电源的内阻。（三）课堂总结、点评通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：1、电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。电源电动势等于闭合电路内、外电阻上的电势降落U内和U外之和，即E=U内+U外。2、闭合电路的欧姆定律的内容及公式。3、路端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小。4、路端电压与电流的关系式为U=E-Ir，其UI图线是一条倾斜的直线。（四）实例探究电路结构变化问题的讨论【例1】在如图所示的电路中，R1=10 ，R2=20 ，滑动变阻器R的阻值为050 ，当滑动触头P由I向b滑动的过程中，灯泡L的亮度变化情况是_A.逐渐变亮B.逐渐变暗C.先变亮后变暗D.先变暗后变亮解析：灯泡的亮度由灯的实际功率大小决定.电灯灯丝电阻不变，研究通过灯丝电流的大小可知灯的亮度.电源电动势E和内阻r不变，通过灯泡电流由外电路总电阻决定。外电阻是由滑动变阻器连入电路部分的电阻决定的，当滑动触头由a向b滑动过程中，滑动变阻器连入电路部分的电阻增大，总电阻增大，总电流I=减少，灯泡的实际功率PL=I2RL减小，灯泡变暗。综上所述，选项B正确。闭合电路欧姆定律的定量应用【例2】 如图所示电路中，R1=0.8，R3=6，滑动变阻器的全值电阻R2=12 ，电源电动势E=6 V，内阻r=0.2 ，当滑动变阻器的滑片在变阻器中央位置时，闭合开关S，电路中的电流表和电压表的读数各是多少?解析：外电路的总电阻为R=+0.8=3.8根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电流为I= A=1.5 A即电流表A1的读数为1.5 A对于R2与R3组成的并联电路，根据部分电路欧姆定律，并联部分的电压为U2=IR并=I=1.53 V=4.5 V即电压表V2的读数为4.5 V对于含有R2的支路，根据部分电路欧姆定律，通过R2的电流为I2= A=0.75 A即电流表A2的读数为0.75 A电压表V1测量电源的路端电压，根据E=U外+U内得U1=E-Ir=6 V-1.50.2 V=5.7 V即电压表V1的读数为5.7 V.点评：1.电路中的电流表、电压表均视为理想电表（题中特别指出的除外），即电流表内阻视为零，电压表内阻视为无穷大。2.解答闭合电路问题的一般步骤：（1）首先要认清外电路上各元件的串并联关系，必要时，应进行电路变换，画出等效电路图。（2）解题关键是求总电流I，求总电流的具体方法是：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用全电路欧姆定律（I=）直接求出I；若内外电路上有多个电阻值未知，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I；当以上两种方法都行不通时，可以应用联立方程求出I。（3）求出总电流后，再根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。学 生 活 动1.8电容器的电容三维教学目标1、知识与技能（1）知道什么是电容器及常见的电容器；（2）知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；（3）理解电容器电容的概念及定义式，并能进行有关的计算；（4）知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。2、过程与方法：结合实物观察与演示，在计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。3、情感态度与价值观：体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣。 教学重点：掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器的电容。 教学难点：电容器的电容的计算与应用。教学过程：第8节 电容器的电容（一）复习前面相关知识要点：场强、电势能、电势、电势差等。 （二）新课教学展示各种电容器，并做解释:这是一种能容纳电荷的容器，今天学习电容器以及描述它容纳电荷本领的物理量电容。1、电容器（1）构造：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器。（2）电容器的充电、放电充电操作：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。充电现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后，切断与电源的联系，两个极板间有电场存在，充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中，称为电场能。放电操作：把充电后的电容器的两个极板接通，两极板上的电荷互相中和，电容器就不带电了，这个过程叫放电。放电现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流。放电后，两极板间不存在电场，电场能转化为其他形式的能量。提问：电容器在充、放电的过程中能量转化关系是什么? 待学生讨论后总结如下：充电带电量Q增加，板间电压U增加，板间场强E增加，电能转化为电场能。放电带电量Q减少，板间电压U减少，板间场强E减少，电场能转化为电能。2、电容与水容器类比后得出：对于给定电容器，相当于给定柱形水容器。C类比于横截面积S。在C一定情况下，Q正比于U。Q=CU，这是量度式，不是关系式。（1）定义：电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。（2）公式：（3）单位：法拉（F）、还有微法（F）、皮法（pF） 1F=10-6F=10-12pF（4）物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的性质（由导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的，与电容器是不是带电无关。3、平行板电容器的电容（1）研究平行板电容器电容大小的因素（详参阅P30图1.8-5）说明：通过观察指针的偏转角度大小可以估计两个平行板之间的电势差U。现象:可以看到：（1）保持Q和d不变，S越小，静电计的偏转角度越大，U越大，电容C越小。（2）保持Q和S不变，d越大，静电计的偏转角度越大，U越大，电容C越小。（3）保持Q、d、S都不变，在两极板间插入电介质，静电计的偏转角度减小， U越小，电容C增大。结论:平行板电容器的电容C与介电常数成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。平行板电容器的决定式：真空中： 介质中： 4、常用电容器（结合课本介绍P31）5、对本节内容要点进行概括6、作业巩固新课：1、完成 练习P32. 1、2、3 教后记：1、电容的物理意义的理解在上课前就意识到是个难点，所以采用了类比法，几次使用类比法的效果都是比较理想的。2、对于电容变化引起的电压、带电量、电场强度的变化因涉及的公式较多，学生掌握还有个过程。5.5电能的输送教学目标 一、知识目标1、知道“便于远距离输送”是电能的优点之一知道输电的过程了解远距离输电的原理2、理解各个物理量的概念及相互关系3、充分理解 ； ； 中的物理量的对应关系4、知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失.5、理解为什么远距离输电要用高压.二、能力目标1、培养学生的阅读和自学能力2、通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考3、通过远距离输电原理分析，具体计算及实验验证的过程，使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法：理论分析、计算和实验三、情感目标1、通过对我国远距离输电挂图展示，结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民2、教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯教学建议教材分析及相应的教法建议1、对于电路上的功率损失，可根据学生的实际情况，引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论2、讲解电路上的电压损失，是本教材新增加的目的是希望学生对输电问题有更全面、更深人和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深人讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析教学中要注意掌握好分寸3、学生常常容易将导线上的电压损失面 与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论可引导学生进行讨论，澄清认识这里要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考，否则会事倍功半，形快而实慢4、课本中讲了从减少损失考虑，要求提高输电电压；又讲了并不是输电电压越高越好希望帮助学生科学地、全面地认识问题，逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法教学重点、难点、疑点及解决办法1、重点：（l）理论分析如何减少输电过程的电能损失（2）远距离输电的原理2、难点：远距离输电原理图的理解3、疑点： ； ； 的对应关系理解4、解决办法通过自学、教师讲解例题分析、实验演示来逐步突破重点、难点、疑点教学设计方案电能的输送教学目的：1、了解电能输送的过程2、知道高压输电的道理3、培养学生把物理规律应用于实际的能力和用公式分析实际问题的能力教学重点：培养学生把物理规律应用于实际的能力和用公式分析实际问题的能力教学难点：高压输电的道理教学用具：电能输送过程的挂图一幅（带有透明胶），小黑板一块（写好题目）教学过程：一、引入新课讲述：前面我们学习了电磁感应现象和发电机，通过发电机我们可以大量地生产电能比如，葛洲坝电站通过发电机把水的机械能为电能，发电功率可达271.5万千瓦，这么多的电能当然要输到用电的地方去，今天，我们就来学习输送电能的有关知识二、进行新课1、输送电能的过程提问：发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢？如：葛洲坝电站发出的电是怎样输到武汉、上海等地的呢？很多学生凭生活经验能回答：是通过电线输送的在教师的启发下学生可以回答：是通过架设很高的、很粗的高压电线输送的出示：电能输送挂图，并结合学生生活经验作介绍板书：第三节 电能的输送输送电能的过程：发电站升压变压器高压输电线 降压变压器用电单位）2、远距离输电为什么要用高电压？提问：为什么远距离输电要用高电压呢？学生思考片刻之后，教师说：这个实际问题就是我们今天要讨论的重点板书：（高压输电的道理）分析讨论的思路是：输电导线（电阻）发热损失电能减小损失讲解：输电要用导线，导线当然有电阻，如果导线很短，电阻很小可忽略，而远距离输电时，导线很长，电阻大不能忽略列举课本上的一组数据电流通过很长的导线要发出大量的热，请学生计算：河南平顶山至湖北武昌的高压输电线电阻约400欧，如果能的电流是1安，每秒钟导线发热多少？学生计算之后，教师讲述：这些热都散失到大气中，白白损失了电能所以，输电时，必须减小导线发热损失3、提问：如何减小导线发热呢？分析：由焦耳定律 ，减小发热 ,有以下三种方法：一是减小输电时间 ，二是减小输电线电阻 ，三是减小输电电流 4、提问：哪种方法更有效？第一种方法等于停电，没有实用价值第二种方法从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难适用的超导材料还没有研究出来排除了前面两种方法，就只能考虑第三种方法了从焦耳定律公式可以看出第三种办法是很有效的：电流减小一半，损失的电能就降为原来的四分之一通过后面的学习，我们将会看到这种办法了也是很有效的板书结论：（A：要减小电能的损失，必须减小输电电流）讲解：另一方面，输电就是要输送电能，输送的功率必须足够大，才有实际意义板书：（B：输电功率必须足够大）5、提问：怎样才能满足上述两个要求呢？分析：根据公式 ，要使输电电流 减小，而输送功率 不变（足够大），就必须提高输电电压 板书：（高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流来减小输送电的电能损失）变压器能把交流电的电压升高（或降低）讲解：在发电站都要安装用来升压的变压器，实现高压输电但是我们用户使用的是低压电，所以在用户附近又要安装降压的变压器讨论：高压电输到用电区附近时，为什么要把电压降下来？（一是为了安全，二是用电器只能用低电压）板书：（3.变压器能把交流电的电压升高或降低）三、引导学生看课本，了解我国输电电压，知道输送电能的优越性四、课堂小结：输电过程、高压输电的道理电 场第一讲 基本知识介绍在奥赛考纲中，静电学知识点数目不算多，总数和高考考纲基本相同，但在个别知识点上，奥赛的要求显然更加深化了：如非匀强电场中电势的计算、电容器的连接和静电能计算、电介质的极化等。在处理物理问题的方法上，对无限分割和叠加原理提出了更高的要求。如果把静电场的问题分为两部分，那就是电场本身的问题、和对场中带电体的研究，高考考纲比较注重第二部分中带电粒子的运动问题，而奥赛考纲更注重第一部分和第二部分中的静态问题。也就是说，奥赛关注的是电场中更本质的内容，关注的是纵向的深化和而非横向的综合。一、电场强度1、实验定律a、库仑定律内容；条件：点电荷，真空，点电荷静止或相对静止。事实上，条件和均不能视为对库仑定律的限制，因为叠加原理可以将点电荷之间的静电力应用到一般带电体，非真空介质可以通过介电常数将k进行修正（如果介质分布是均匀和“充分宽广”的，一般认为k= k /r）。只有条件，它才是静电学的基本前提