摩擦起電的原因原子結構教案示例

(一)教學目的

1.常識性了解原子的核式結構。

2.常識性了解通常情況下原子是中性的、物體不顯電性的原因。

3.常識性了解摩擦起電的原因。

(二)教具

掛圖，投影儀，玻璃棒一根，絲綢一塊，橡膠棒一根，毛皮兩塊，碎紙屑若干。

(三)教學過程 

1.復習

演示：用絲綢與玻璃棒摩擦后，將玻璃棒置于碎紙屑附近，觀察玻璃棒吸引碎紙屑的現象。

提問1：為什么玻璃棒會吸引碎紙屑？

答：玻璃棒與絲綢摩擦后就帶電了，帶電物體會吸引輕小物體。

提問2：若將與玻璃棒摩擦過的絲綢靠近碎紙屑，會出現什么現象？

答：絲綢帶了電，也會吸引輕小物體。

演示：將摩擦玻璃棒后的絲綢靠近碎紙屑，觀察現象。

提問3：自然界里存在幾種電荷？被絲綢摩擦過的玻璃棒帶什么電荷？

答：自然界中只存在兩種電荷：正電荷和負電荷。被絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷。

提問4：想一想絲綢會帶什么電荷？

2.引入新課

摩擦起電的原因是什么？要解釋摩擦起電現象，需要知道一些關于物質結構的知識。

3.進行新課

(l)物質的原子結構

①物質由分子組成。

經過科學家世世代代的研究，現在已經認識到，一切物質都是由分子構成的，分子又是由原子構成的。這一點同學們在化學課上已經學過了。

提問：我們已經知道水是由水分子組成的。哪位同學說一說水分子又是由哪些原子構成的呢？

分子和原子都是很小的微粒，不但用眼睛看不到，用一般的顯微鏡也看不到。若把原子看作球形，一般原子的半經只有10-10米左右。設想把1億個氧原子一個挨著一個地排成一行，也只有幾厘米長。

原子并不是組成物質的最小微粒，原子還可以再往下分。人們認識原子的結構，經歷了漫長的時間，直到19世紀末葉，英國科學家湯姆生用實驗證明了比原子小得多的帶負電的粒子��電子的存在，從此才揭示出原子是具有結構的。

②原子的核式結構。

原子是由位于中心的原子核和核外繞核高速運轉的電子所組成；原子核半徑只相當于原子半徑的十萬分之一，原子核幾乎集中了原子的全部質量；原子核帶正電，電子帶負電。

電子是帶有最小負電荷的粒子，實驗證明：一個電子所帶電量為1.6×10－19庫。一個電子也可叫做一個元電荷，用符號e表示。任何帶電體帶的電量都是e的整數倍。

請同學們計算一下，多少個電子所帶的電量是1庫？（6.25×1018個）由原子的核式結構可知，物質本身就是由帶電微粒組成的。那么通常情況下，物體為什么不顯電性呢？��指導同學看課本“原子結構”部分的最后一個自然段。

③原子核所帶的正電=核外電子總共所帶的負電荷。所以整個原子呈中性，物體對外不顯電性。

不同物質中的原子核所帶的電量并不相同，核外電子的數目也不相同。（利用氫原子、氧原子的原子掛圖，講解氫原子、氧原子的原子結構。）了解了物質的原子結構，下面我們一起來討論摩擦起電的原因。

(2)摩擦起電的原因

①不同物質的原子核束縛電子的本領不同。

當兩個物體互相摩擦時，哪個物體的原子核束縛電子的本領弱，它就容易失去電子，使跟它相摩擦的物體得到電子。

②物體失去電子帶正電，得到電子帶負電。

討論：

玻璃棒與絲綢摩擦后，玻璃棒帶什么電？（正電）為什么帶正電？（玻璃棒與絲綢相比，玻璃棒的原子核束縛電子的本領較弱，在與絲綢摩擦時，因失去電子帶正電。）絲綢帶什么電？（負電。）為什么帶負電？（玻璃上的一些電子轉移到絲綢上，絲綢因有多余電子而帶負電。）橡膠棒與毛皮摩擦后。橡膠棒帶什么電？毛皮帶什么電？為什么？（略）

(3)摩擦起電的實質

由上面討論可知，兩個物體相互摩擦時，原子核對核外電子束縛本領弱的物體的一部分電子轉移到與它相摩擦的另一物體上，這個物體失去多少電子，那個物體就得到多少電子，而電荷的總量并沒有改變。

因此，摩擦起電并不是創造了電，它的實質是電子發生了轉移。

(4)討論與練習：（投影片）

①由不同物質組成的兩個物體，相互摩擦，都能帶電嗎？

答：物體帶電的實質是電子的得失。對核外電子束縛能力弱的物質，失去電子的機會多，得到電子的機會少；對核外電子束縛能力強的物質，失去電子的機會少，得到電子的機會多；失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負電。所以，一般來說由不同物質組成的兩個物體，通過摩擦可以使它們帶上等量的異種電荷。但是，若這兩種物質的原子核對核外電子的束縛能力都較強，就很不容易使它們通過摩擦發生電子的得失，因此它們就很難帶上電。

②玻璃無論與什么物質摩擦都帶正電嗎?

實驗：用毛皮摩擦玻璃棒后，去靠近被毛皮摩擦過的橡膠棒，觀察實驗現象，結果：玻璃棒與橡膠棒互相排斥，說明玻璃棒與毛皮摩擦后帶負電。

根據實驗結果，可以排出幾種不同物質相互摩擦起電的序列：獸皮一羊皮一石英一玻璃一絲絹一木條一膠木一松香一硫磺。

兩種物質相互摩擦，排在前面的物質帶正電，排在后面的物質帶負電。

③有人說:帶電體發生中和現象時，正負電荷都消滅了，這種說法對嗎？

答：不對。中和現象的實質，也是發生了電荷的轉移，使原來帶等量異種電荷的物體，都恢到不帶電的中性狀態。

④判斷下列說法是否正確：

絲綢和玻璃棒摩擦后，玻璃棒帶正電是因為： [ ]

A.玻璃棒中的原子核束縛電子的本領弱，失去了電子；

B.絲綢上一些正電荷轉移到玻璃棒上；

C.玻璃棒上的一些正電荷轉移到絲綢上；

D.玻璃棒上的一些電子轉移到絲綢上。

（答：說法A和D正確。）

4.小結（略）

5.布置作業 

1.認真看本節教材。

2.用綢子摩擦過的玻璃棒靠近懸掛的小紙筒（圖1）。小紙筒先被吸過來，這是因為______的緣故。當小紙筒與玻璃棒相觸后，立刻又遠離玻璃棒，這是因為______。

3.兩個原來不帶電的物體甲和乙，相互摩擦后，下面哪種情況是不可能發生的？ [ ]

A.甲帶正電，乙帶等量負電；

B.甲帶負電，乙帶等量正電；

C.甲和乙都帶等量正電。

備注：本教案依據的教材為人民教育出版社初中物理第二冊第四章第二節。