人教版物理1全册教案含三维目标.docx
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人教版物理1全册教案含三维目标
人教版物理选修1-1全册教案(4)
第四章电磁波及其应用
第一节 电荷库仑定律
教学目标
(一)知识与技能
1.知道两种电荷及其相互作用.知道点电荷量的概念.
2.了解静电现象及其产生原因;知道原子结构,掌握电荷守恒定律
3.知道什么是元电荷.
4.掌握库仑定律,要求知道知道点电荷模型,知道静电力常量,会用库仑定律的公式进行有关的计算.
(二)过程与方法
2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷,而是使物体中的电荷分开.但对一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和不变。
3、类比质点理解点电荷,通过实验探究库仑定律并能灵活运用
(三)情感态度与价值观
通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质,认识理想化是研究自然科学常用的方法,培养科学素养,认识类比的方法在现实生活中有广泛的应用
重点:
电荷守恒定律,库仑定律和库仑力
难点:
利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题,库仑定律的理解与应用。
教具:
丝绸,玻璃棒,毛皮,硬橡胶棒,绝缘金属球,静电感应导体,通草球,多媒体课件
教学过程:
第1节 电荷库仑定律(第1课时)
(一)引入新课:
多媒体展示:
闪电撕裂天空,雷霆震撼着大地。
师:
在这惊心动魄的自然现象背后,蕴藏着许多物理原理,吸引了不少科学家进行探究。
在科学史上,从最早发现电现象,到认识闪电本质,经历了漫长的岁月,一些人还为此付出过惨痛的代价。
下面请同学们认真阅读果本第2页“接引雷电下九天”这一节,了解我们人类对闪电的研究历史,并完成下述填空:
电闪雷鸣是自然界常见的现象,蒙昧时期的人们认为那是“天神之火”,是天神对罪恶的惩罚,直到1752年,伟大的科学家___________冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验,把天电引了下来,发现天电和摩擦产生的电是一样的,才使人类摆脱了对雷电现象的迷信。
师强调:
以美国科学家的富兰克林为代表的一些科学家冒着生命危险去捕捉闪电,证实了闪电与实验室中的电是相同的。
雷电是怎样形成的?
(大气中冷暖气流上下急剧翻滚,相互摩擦,云层就会积聚电荷,当电荷积累到一定程度,瞬间发生大规模的放电,就产生了雷电)物体带电是怎么回事?
电荷有哪些特性?
电荷间的相互作用遵从什么规律?
人类应该怎样利用这些规律?
这些问题正是本章要探究并做出解答的。
师:
本节课我们重点研究了解几种静电现象及其产生原因,电荷守恒定律
(二)新课教学
复习初中知识:
师:
根据初中自然的学习,用摩擦的方法可使物体带电,请举例说明。
生:
用摩擦的方法。
如:
用丝绸摩擦过的玻璃棒,玻璃棒带正电;用毛皮摩擦过的硬橡胶棒,橡胶棒带负电。
演示实验1:
先用玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑,看有什么现象?
然后用绸子摩擦玻璃棒或用毛皮摩擦橡胶棒,再靠近碎纸屑看有什么现象?
让学生分析两次实验现象的异同;并分析原因。
教师总结:
摩擦过的物体性质有了变化,带电了或者说带了电荷。
带电后,能吸引轻小物体,而且带电越多,吸引力就越大,能够吸引轻小物体,我们说此时物体带了电。
而用摩擦的方法使物体带电就叫做摩擦起电。
人类从很早就认识了摩擦起电的现象,例如公元1世纪,我国学者王充在《论衡》一书中就写下了“顿牟掇芥”一语,指的是用玳琩的壳吸引轻小物体。
后来人们认识到摩擦后的物体所带的电荷有两种:
用丝绸摩擦过的玻璃棒的所带的电荷是一种,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是另一种。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
一、电荷:
1、自然界中的两种电荷(富兰克林命名)
①把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷.
②把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷.
2、电荷间的相互作用:
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
3、电荷量:
电荷的多少叫做电荷量.符号:
Q或q 单位:
库仑符号:
C
“做一做” 验电器与静电计
为了判断物体是否带电以及所带电荷的种类和多少,从18世纪起,人们经常使用一种叫验电器的简单装置:
玻璃瓶内有两片金属箔,用金属丝挂在一条导体棒的下端,棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出(图甲)。
如果把金属箔换成指针,并用金属做外壳,这样的验电器又叫静电计(图乙)
问:
是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时,金属箔片才开始张开?
解释看到的现象?
二、起电的方式及原因
1、摩擦起电
摩擦起电的原因:
不同物质的原子核束缚电子的能力不同.特别是离核较远的电子受到的束缚较小。
当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体。
实质:
电子的转移.
结果:
两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷.得到电子:
带负电;失去电子:
带正电
问:
摩擦起电有没有创造了电荷?
生:
没有,摩擦起电是带电粒子(如电子)从一个物体转移到另一个物体。
师:
很多物质都会由于摩擦而带电,是否还存在其它的使物体起电的方式?
在学习新的起电方式之前,我们先来学习金属导体模型。
金属导体模型也是一个物理模型P3(动画演示)
自由电子:
脱离原子核的束缚而在金属中自由活动。
带正电的离子:
失去电子的原子,都在自己的平衡位置上振动而不移动。
2、感应起电
【演示】取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触。
起初它们不带电,帖在下部的金属箔是闭合的。
①把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A,B(参见课本图1.1-1).金属箔有什么变化?
实验现象:
可以看到A,B上的金属箔都张开了,表示A,B都带上了电荷. 提出静电感应概念:
(1)静电感应:
把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象。
规律:
近端感应异种电荷,远端感应同种电荷
(2)利用静电感应使物体带电,叫做感应起电.
(3)提出问题:
静电感应的原因?
带领学生分析物质的微观分子结构,分析起电的本质原因:
把带电的球C移近金属导体A和B时,由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷。
如上面的这个演示实验中,导体A和B带上了等量的异种电荷.
【演示】
②如果先把C移走,金属箔又有什么变化?
实验现象:
A和B上的金属箔就会闭合.
③如果先把A和B分开,然后移开C,金属箔又有什么变化?
实验现象:
可以看到金属箔仍张开,表明A和B仍带有电荷;
④如果再让A和B接触,金属箔又有什么变化?
实验现象:
金属箔就会闭合,表明他们就不再带电.这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷,重新接触后等量异种电荷发生中和.
问:
感应起电有没有创造了电荷?
生:
没有。
感应起电而是使物体中的正负电荷分开,是电荷从物体的一部分转移到另一部分。
感应起电也不是创造了电荷。
上面我们学习了三种起电方式及起电的原因,我们思考一下,在起电过程中,有没有创造了电荷?
生:
没有。
师:
无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移,并不是创造电荷.
得出电荷守恒定律.
三、电荷守恒定律:
电荷既不能创造,也不能消灭,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.
师:
电荷守恒定律是物理学中重要的基本定律之一。
四、元电荷
师:
迄今为止,科学家实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。
质子、正电子所带的电荷量与它相同,但符号相反。
人们把这个最小的电荷量叫做元电荷。
元电荷:
电子所带的电荷量,用e表示。
e=1.60×10-19C
注意:
迄今为止,发现所有带电体的电荷量或者等于e,或者等于e的整数倍。
就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。
(三)小结
对本节内容做简要的小结
●巩固练习
1、关于元电荷的理解,下列说法正确的是( )
A.元电荷就是电子 B.元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量
C.元电荷就是质子 D.物体所带的电量只能是元电荷的整数倍
2、16C电量等于________元电荷.
3、关于点电荷的说法,正确的是( )
A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷 B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷
C.当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时,这两个带电体可看成点电荷
D.一切带电体都可以看成点电荷
●作业
第一节、电磁波的发现
教学目标:
(一)知识与技能
1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱:
变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。
了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。
2、了解电磁场在空间传播形成电磁波。
3、了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。
体会两位科学家研究物理问题的思想方法。
(二)过程与方法
通过对科学家发现电磁波的过程的介绍,了解科学探究的过程(提出猜想――实验验证――理论推广),掌握科学探究的方法(理论和实践相结合)。
(三)情感态度与价值观
理论与实践相结合,理论源于实践,又对实践具有指导作用。
同时通过了解麦克斯韦、赫兹对电磁波的探索,激发学生对科学探索的神往。
教学重点:
麦克斯韦电磁场理论
教学难点:
变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场
教具:
多媒体
教学过程:
一、伟大的预言
说明:
法拉第发现电磁感应现象那年,麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生,从小就表现出了惊人的数学和物理天赋,他从小热爱科学,喜欢思考,1854年从剑桥大学毕业后,精心研读了法拉第的著作,法拉第关于“场”和“力线”的思想深深吸引了麦克斯韦,但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点,那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。
因此,这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。
1860年初秋,麦克斯韦特意去拜访法拉第,两人虽然在年龄上相差四十岁,在性情、爱好、特长方面也迥然各异,可是对物质世界的看法却产生了共鸣。
法拉第鼓励麦克斯韦:
“你不应停留在数学解释我的观点”,而应该突破它。
说明:
麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果,结合了自己的创造性工作,最终建立了经典电磁场理论。
说明:
法拉第电磁感应定律告诉我们:
闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流,我们知道电荷的定向移动形成电流,为什么会产生感应电流呢?
一定是有了感应电场,因此,麦克斯韦认为,这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场,电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动,产生了感应电流。
即使变化的磁场周围没有闭合电路,同样要产生电场。
变化的磁场产生电场,这是一个普遍规律
说明:
自然规律存在着对称性与和谐性,例如有作用力就有反作用力。
既然变化的磁场能够产生电场,那么变化的电场能否产生磁场呢?
麦克斯韦大胆地假设,变化的电场能够产生磁场。
问:
什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场?
(例如通电螺线管中的电流发生变化,那么螺线管内部的磁场要发生变化)
说明:
根据这两个基本论点,麦克斯韦推断:
如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场,那么这个变化的电场能够引起变化的磁场,这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场,变化的磁场又引起变化的电场,变化的电场和磁场交替产生,由近及远传播就形成了电磁波。
二、电磁波
问:
在机械波的横波中,质点的振动方向和波的传播方向之间有何关系?
(两者垂直)
说明:
根据麦克斯韦的理论,电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直,而且两者均与电磁波的传播方向垂直,电磁波是横波。
问:
电磁波以多大的速度传播呢?
(以光速C传播)
问:
在机械波中是位移随时间做周期性变化,在电磁波中是什么随时间做周期性变化呢?
(电场强度E和磁感应强度B)
三、赫兹的电火花
说明:
德国科学家赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论
第一节、电磁波的发现
板书设计
一、伟大的预言
1、变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场
2、变化的电场和磁场交替产生,由近及远传播形成电磁波
二、电磁波
1、电磁波是横波,E和B互相垂直,而且两者均与电磁波的传播方向垂直÷
2、电磁波以光速C传播)
3、电磁波中电场强度E和磁感应强度B随时间做周期性变化
三、赫兹的电火花
赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论
第二节、电磁波谱
教学目标:
知识技能
1、掌握波长、频率和波速的关系。
知道电磁波在真空中的传播速度跟光速相同,即c=3×108m/s。
2、了解电磁波谱是有无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线组成的,能够知道它们各自的特点与主要应用。
3、了解电磁波具有能量。
了解太阳辐射大部分能量集中的波长范围。
4、了解寻找地外文明的主要历史和当前的进展,激发学生探索地外未知生命的热情,增加求知欲。
过程与方法
(1)通过收集身边的案例及网上查阅资料的过程,感受物理与生活实际的联系。
(2)在对网上资料筛选的过程中,提高分析推理能力,加强搜集信息、交流合作的能力
情感态度与价值观
(1)通过对各个波段电磁波的研究,认识到自然界规律的简单性
(2)通过对各个波段电磁波的了解,认识到科学技术对社会发展的巨大推动作用。
(3)通过对各个波段电磁波的利弊分析,认识事物的两面性
(4)通过对物理学发展的了解,培养学生正确的科学发展观
教学重点:
波长、频率和波速的关系
教学难点:
波长、频率和波速的关系的应用
教具:
多媒体
教学过程:
一、电磁波谱
说明:
电磁波的频率很广,无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线都是电磁波。
按电磁波的波长或频率大小的顺序把他们排列成谱,叫做电磁波谱
二、无线电波
问:
无线电波的波长范围如何?
(波长大于1mm,频率小于3GHz)
问:
无线电波有何应用?
(广播、电视、天体物理研究)
三、红外线
问:
红外线的波长范围如何?
(比无线电波短,比可见光长)
问:
红外线有何特点?
(红外线具有热效应,任何物体都能辐射红外线,温度越高,红外辐射越强)
问:
红外线有何应用?
(①红外线遥感②遥控③红外线加热)
三、可见光
问:
可见光的波长范围是什么?
(400nm-700nm)
问:
可见光中包含哪几种颜色的色光?
(红、橙、黄、绿、蓝、聢、紫)
问:
天空为什么看起来是蓝色的?
(在没有大气的太空,即使太阳高悬在空中,它周围的天空也是黑暗的,光线经过大气层,经过大气的散射,所以天空是亮的,四面八方都是亮的。
由于大气对波长较短的蓝光、紫光的散射作用比较强所以天空看起来是蓝色的)
问:
为什么早晨、傍晚的阳光特别红?
(因为傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时,蓝光、紫光大部分被吸收掉了,剩下红光、橙光进入我们的眼睛,所以傍晚的阳光看起来比较红)
四、紫外线
问:
紫外线的波长范围是什么?
(5nm-370nm)
问:
紫外线有何特征?
(具有较大的能量)
问:
紫外线有何应用?
(①杀菌②促进钙的吸收③防伪)
问:
紫外线有何危害?
(过量的紫外线照射会伤害眼睛和皮肤)
五、x射线和γ射线
问:
x射线和γ射线的波长有何特点?
(波长比紫外线更短)
问:
x射线有何应用?
(①检查人体内部器官②金属探伤③安检)
问:
γ射线有何应用?
(①杀死癌细胞②金属探伤)
六、电磁波的能量
说明:
麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,这说明电磁波是一种客观存在的物质
说明:
我们可以利用微波对食物进行加热,光是一种电磁波,太阳光照射到我们身上,我们感觉到身体热起来,我们的收音机能够受到广播电台的声音,那是因为电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流。
这种种现象说明电磁波具有能量
七、太阳辐射
说明:
阳光从太阳辐射出来,包含无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线,而波长在5.5*10-7m左右的黄绿光的能量最强。
我们的眼睛正好对这个区域的电磁辐射最敏感,眼睛把太阳在最强辐射区的辐射作为自己的接收对象,这样就能够看到最多的东西,获得最丰富的信息。
第三节、电磁波的发射和接收
教学目标:
知识与技能
1、了解无线电广播发射和接收技术中,调制、调幅、调频、调谐、解调的含义。
2、了解电视摄像管的基本结构以及电视广播发射和接收过程。
3、了解移动通信就的基本过程。
了解基站的作用。
4、了解通信技术的发展对人类文明的促进作用。
过程与方法
理解无线电波发射的过程
情感态度与价值观
体会科学与技术的结合之美
教学重点:
调制、调幅、调频、调谐、解调的含义
教学难点:
调制、调幅、调频、调谐、解调的含义
教具:
多媒体
教学过程:
一、无线电波的发射
说明:
LC振荡电路中,能量损失主要是各个元件之间的热量和辐射出去的电磁波,然而辐射出去的电磁波能量很少。
问:
如何才能有效地辐射电磁波,即有效地辐射电磁波的条件是什么呢?
(第一要有足够高的频率,理论研究表明,频率越高,发射电磁波的能力越强;第二振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间)
问:
观察图14.3-1所示的振荡电路,说出这几个图的变化规律?
(电容器极板间的距离逐渐增大,电场和磁场逐步扩展到电容器的外部,这样的电路称之为开放电路)
说明:
实际应用的开放电路,如图丁所示,一端用导线与大地相连,这根导线称之为地线,另一端和高高地架设在空中的天线相连。
无线电波就是通过这样的方式发射出去的
问:
在电磁波发射过程中有哪几种方式呢?
(①一种方式叫做调幅AM即使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变②另一种方法称之为调频FM即即使高频电磁波的频率随信号的强弱而变)
说明:
使电磁波随各种信号的强弱而变的技术叫做调制
二、无线电波的接收
问:
无线电波的接收需要经过几个过程?
(①调谐②解调。
电磁波在传播时如果遇到导体,会使导体中产生感应电流,当接收电磁波时,调节接收电路的固有频率使固有频率等于电磁波的频率,接收电路的振荡电流最大,这种现象称之为电谐振,相当于机械振动中的共振,使接收电路产生电谐振的过程就称之为调谐。
调谐以后得到的高频电流还不是我们需要的声音和图象信息,还要使声音和图象信号从高频电流中还原出来,这个过程是调制的逆过程,所以叫做解调,调幅波的解调也叫检波)
三、电视
说明:
电视的传播过程需要分两个过程:
电视信号的发射和电视信号的接收。
四、移动电话
问:
移动电话的原理是什么?
(每一部移动电话都是一个无线电台,它可以将用户的声音转变为高频电信号发射到空中,同时又相当于一台收音机,捕捉到空中的电磁波,使用户接收到通话对方送来的信号)
问:
移动电话与其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接。
这种固定的电台叫做基地台或者基站。
在城市中,移动通信基地台的天线建在高大建筑物上。
第三节、电磁波的发射和接收
板书设计
一、无线电波的发射
1、有效地辐射电磁波的条件:
①足够高的频率②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间
2、电磁波发射方式①调幅AM②调频FM
调制:
使电磁波随各种信号的强弱而变的技术
二、无线电波的接收
1、无线电波的接过程 ①调谐②解调
第四节信息化社会
教学目标:
知识与技能
1、了解常见传感器及其应用,体会传感器的应用给人们带来的方便。
2、了解信息的拾取、信息的传递、信息的处理、信息的记录的基础知识。
3、了解信息时代给人们的生活和工作方式带来哪些变革。
过程与方法
感悟信息时代对人们的生产生活及研究带来的影响。
了解信息的记录及相关应用。
情感态度与价值观
培养学生的科学精神和爱国主义精神。
教学重点:
信息的拾取、信息的传递、信息的处理、信息的记录的基础知识
教学难点:
传感器及其应用
教具:
多媒体
教学过程:
信息化社会,我们要了解信息技术的基础。
一、阅读课本105-111页了解本节内容,并回答下列问题:
1、 信息的拾取用何仪器?
2、 什么是传感器?
3、 传感器有哪些类型?
4、 举例说明哪些地方用到了传感器?
5、 信息传递的方式有哪些?
6、 信号有哪些方式?
7、 信息记录方式?
8、 数字电视简介;
9、 信息时代、因特网与信息化生活。
二、如果需要用实验说明问题时,可以选择下列仪器:
声光控开关、烟雾传感器、启动器、驻极体话筒、电容式话筒、软盘、硬盘、光盘(dvd、vcd)
三、解决问题
1、 传感器;
2、 各种替代、延伸、补充人的感觉器官功能的科学技术手段;
3、 压力传感器、光敏传感器、热敏传感器、双金属传感器、磁敏传感器等;
4、 声光控开关、烟雾报警器、自动烘干机(手)等;
5、 有线:
电线、光缆,无线:
电磁波;
6、 模拟信号和数字信号;
7、 磁盘、光盘等记录手段;
8、 参考课本;
9、 学生自己介绍。
四、练习
课后“问题与练习”
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- 特殊限制:
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