电荷教案教学设计

电荷教案教学设计（精选8篇）

篇1：电荷教案教学设计

教学目标

知识与技能：1、认识摩擦起电现象;2、知道电荷的种类;电荷间的相互作用规律;3、知道验电器的工作原理;了解电荷量及其单位

过程与方法：在认识自然界中只有两种电荷和感知电荷间作用规律的过程中，感受常用的推理方法;

情感态度与价值观：通过观察摩擦起电实验现象，从而对电荷的探究产生兴趣，最后能主动利用简易器材动手做静电小实验。

教学重点：两种电荷及其作用规律

教学难点：电荷的认识及作用规律

说教法：启发式教学、探究式教学、讨论归纳法

说学法：

优点：本节课以生活中的电现象为引导，再加以实验为主导的教学结构，学生乐于接受、易于接受，从而便于学习。

缺点：知识点较为抽象，要求学生有一定的理解能力，由于学生基础较差，应以简单明了，深入浅出的步步引导。

说过程：

1)新课导入:图片引入(发现问题-解决问题-激发兴趣)

2)新课讲解：

i. 小组实验探究法(如何让塑料尺子吸引小纸片)

ii. 讨论、归纳法(得到摩擦起电概念)

iii. 自主合作探究法(两种电荷及其作用规律)

iv. 实验探究、讨论法(验电器原理和电荷量)

3)评价教学效果：学生通过实验探究，发现问题、分析问题、解决问题，既能提高实践能力，也能达到学习预期效果。

4)归纳总结：结合简单板书，让学生小结。

说板书：

篇2：电荷教案教学设计

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第十五章电流和电路

第1节两种电荷

【教学目标】

知识与技能

．知道摩擦起电现象；知道物体带电的性质。

2．知道自然界中存在两种电荷；知道电荷间的相互作用规律。

3．知道验电器的构造、原理；会使用验电器检验物体是否带电；知道电荷量及其单位。

4．了解原子结构及一个电子带的电荷量是e=1.6×10-19c。了解导体和绝缘体。

过程与方法

．体会人们认识“自然界中只有两种电荷以及电荷间相互作用规律”的过程。

2．通过实验，养成学生初步的观察、实验能力，初步的分析、概括能力以及应用物理知识解决实际问题的能力。

情感态度与价值观

．通过实验，激发学生学习电学，探究电的知识的兴趣。

2．在探究活动中养成同学之间的协作意识，领悟科学的思想和精神。

【教学重点】

电荷种类及相互作用，验电器原理，原子结构。

【教学难点】

根据原子结构解释摩擦起电的原因。

【教学准备】

教师准备：自制多媒体、玻璃棒、橡胶棒、验电器、支架、带绝缘皮铜导线、颗粒泡沫屑若干。

学生分组：气球，颗粒泡沫屑若干、水、梳子、玻璃棒、橡胶棒、塑料刻度尺、验电器、支架、带绝缘皮铜导线。

【教学过程】

主要教学过程

教学环节及内容

教师活动

学生活动

一、激趣导入

【情境创设】

播放视频：有趣的放电现象。

【设置悬念】

同学们知道这种神奇现象的原理吗?

【引入新课】

这是一种放电现象,在了解“电”之前,可不要轻易尝试这种实验。神奇的电到底是什么？从今天我们就逐渐揭开它的神秘面纱。让我们一起走进——两种电荷。

（设计意图：联系实际,设置疑问,创设物理情境,激发学生兴趣,使学生认真观察、思考。）

有兴趣的观看。

交流热议。

二、探究新知

1.摩擦起电

【问题过渡】

当空气干燥时用塑料梳子梳头发，为什么头发会随梳子“飘”起来?这些现象发生的原因是什么？

【引导实验】

日常生活中与以上现象类似的例子很多，想用给你提供的器材和身边的物品，亲手试试吗？

【实验器材】梳子、塑料尺、气球、碎纸屑、轻小泡沫。

【提出问题】

.怎样判断物体是否带电？

2.什么是摩擦起电?

3.你还知道哪些摩擦起电现象？

学生思考、交流、讨论。

回答预设：

（1）梳子带电。

篇3：《电荷》教学设计比较研究

片段一:多媒体环境

河北省武安市实验中学孙建恩

1. 视频导入, 激疑引趣

师:首先, 请大家观看视频。

教师播放视频——《有趣的电现象》 (如图1) 。

师:刚才大家看到了自然界中有趣的静电现象和城市绚丽的夜景。电能给人们的生活带来便利。所以, 我们学习一些电学知识是非常必要和重要的。

2.启发引导, 合作探究

师: (用玻璃棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒分别靠近碎纸屑和易拉罐) 请大家观察, 我这两次实验有什么区别。请大家用身边的圆珠笔的塑料杆摩擦头皮, 然后靠近碎纸屑, 观察现象。

学生动手实验, 猜想两种摩擦产生的电荷是否相同。

教师再次播放视频, 展示大量的摩擦起电实验现象, 有力地证实自然界只有两种电荷。

学生自主探究电荷间相互作用的规律, 总结得出结论。猜想验电器的工作原理, 教师讲解。

片段二:多媒体环境

长春市第103中学王洪梅

1. 创设情境, 引入新课

师:请大家观看视频。

利用视频展示摩擦起电在生活中的产生、应用以及危害 (如图2) 。引起学生的学习兴趣。

2.合作探究, 动画验证

引导学生自主探究电荷的种类以及相互间的作用。从而讲解验电器的工作原理。让学生动手检验, 并用Flash模拟实验展示电荷的移动过程 (如图3) 。

并依据此原理, 引导学生思考验电器之间电荷的移动和张开角度的变化, 并用Flash展示电荷的移动过程 (如图4) 。

●整合点深度分析

以上是全国中小学信息技术与课程整合优质课大赛中的两个教学片段, 参加初中物理组比赛的接近10%的教师选择了《电荷》作为参赛课。他们根据自己的实际教学情况以及不同的教学对象和教学环境, 加上自己的分析和理解, 采用不同的教学方法和策略, 教学同样的内容。初中物理新课标主张培养学生的科学探究能力, 但大多数教师只是应用信息技术创设情境, 没有充分利用信息技术培养学生的科学探究能力;有些教师采用多媒体环境下的教学模式, 忽视了传统教学方法的应用, 教学效果并不理想。其主要原因是对信息技术与课程整合的理论理解不深刻, 对课程的整合点把握不够准确。

1.优质课大赛《电荷》教学设计分析

《电荷》是初中物理课程内容中比较重要的一节课, 不仅是电学开始的标志, 更是引导学生进入微观世界的一节课。它揭示了简单的电现象和有关于电荷的基础知识, 对于以后学生学习电学起到了引导作用, 尤其是对科学世界的探索起到了关键的作用。笔者对2008年的优质课大赛初中物理组参赛课进行了统计, 发现信息技术主要是用于展示知识、创设情境、模拟实验、知识拓展和课后的学习平台。在参赛的31节课中, 用于展示知识的是31节, 占100%;用于创设情境的有29节, 占93.5%;用于模拟实验的有11节, 占35.5%;用于知识拓展的有7节, 占22.6%;用于课后学习平台的有3节, 占9.7%;其中有28节课是在多媒体环境下进行的, 有3节课是在网络环境下进行的, 信息技术主要是作为学习的平台和搜索的工具。笔者对其中典型的3个教学设计进行了对比统计, 结果如上表。

从统计上不难看出, 三位教师都将信息技术运用在情境创设这一环节, 两位用在了引导学习和知识拓展上, 一位教师用在了模拟实验上。实质上, 信息技术在教学中的作用并不仅限于此, 信息技术应用于教学中的优势是多方面的, 并且要恰当运用, 才能达到较好的效果。

《电荷》这节课的教学设计, 存在着共同的整合的优缺点。

优点: (1) 充分利用信息技术搜索了大量的资料, 创设情境。三位教师都运用了视频中的大量资料展示了电在生活中的一些现象, 使学生对《电荷》这节课的学习产生兴趣, 并且对电荷的应用也有了初步的印象。 (2) 表现手法多样。三位教师不仅仅是运用图片展示, 也运用了视频和Flash, 更能够培养学生的观察能力。 (3) 利用信息技术联系实际生活。三位教师都利用了视频展示了电在生活中的一些应用, 将本节课的知识紧紧地与生活联系在了一起, 这也体现了物理“从生活走向物理, 从物理走向社会”的课程理念。

缺点: (1) 资料冗余。在生活中有很多电的应用现象, 但是教师并不应该罗列过多的电现象, 应挑其重点突出的现象展示, 因为我们的目的只是引起学生的学习兴趣, 给学生创设学习的情境, 资料多而杂, 不但起不到预先的效果, 还混淆了学生的视听。 (2) 信息技术利用不充分。不难看出三位教师都在创设情境的环节上运用了信息技术, 在模拟“验电器原理”的探究实验中, 只有一位教师运用了信息技术来突破, 而其他两位教师只是运用了简单的讲解, 并且这三位教师运用信息技术的目的是为了辅助教学或解决教学中的一些难点。信息技术并不是这样的简单工具, 更可以激发学生质疑, 引导学生思考, 培养学生的能力才是教师教学的最终目标。 (3) 教学资源的利用不恰当。对于创设情境环节, 两位教师运用的视频几乎都是电的应用的视频, 它是电与实际生活中的一种应用, 运用这种视频是否可以引发学生的思考, 值得教师在选择资源上进行深度的思考。

2.《电荷》教学设计普遍存在的问题及原因

(1) 整合点的分析不准确

很多教师的信息技术素养较高, 但对整合点理论的理解不够深入, 导致某些教师的教学效率没有显著提高, 信息技术没有应用得恰到好处, 作用也自然不能很好地发挥出来。

整合点的诊断过程是, 首先要分析每一个理想教学步骤是否能够在常规教学手段支撑下完成, 完成的效率和质量如何。然后, 分析信息技术手段对每一步的支撑情况如何, 是否比常规教学手段质量或效率高, 如果确实高的话, 该步骤就可以诊断为整合点。

从三位教师运用信息技术的环节我们可以看出, 教师对于《电荷》这节课的整合点分析有所不同, 除了在创设情境的环节相同以外, 其他环节都有所不同。王老师将整合的重点放在了“验电器原理”及“电荷的定向移动”两项探究实验上, 利用信息技术将微观变宏观。而其他两位老师主要是利用信息技术联系实际生活, 突破空间的限制。按照整合点的理论分析, 本节课的整合点均包括以上两点, 但是并没有教师将其分析完全, 将信息技术利用充分。

(2) 只是简单地应用信息技术

新课标指出, 初中物理教学的内容标准是科学探究和科学知识, 可见培养学生的科学探究能力是初中物理教学的重中之重, 但是培养学生的科学探究能力并不是简单地让学生动手实验, 而是要引发学生思考、提出假设、寻求问题解决的方案等多个过程。信息技术不仅能够更好地支撑教学, 也能够更好地培养学生的创新能力、问题解决能力等新时代所要求人才必备的能力。

三位教师都运用了信息技术创设情境, 但是并没有因创设情境而使学生引发出相应的问题, 使学生能够进行相应的思考, 去验证或解决这些问题。思考的目的都是由教师提出的, 并没有完全对学生的思维进行培养。对于验电器原理的讲解, 王老师运用了Flash模拟电荷运动, 但是这只是演示实验, 只能使学生对于问题的理解更加深刻一些, 但是并不能对学生的探究能力进行培养。

多数教师在运用信息技术的时候, 只是把信息技术作为了一个简单的媒体, 而不是学生的认知工具。因此, 教师在应用信息技术的同时也应当将培养学生的能力作为重点, 将信息技术应用到最高的层次。

●点石成金——理想状态下的《电荷》教学设计片段

所谓理想情况下一节课的教学过程设计, 是指在不考虑教学条件的情况下, 突破时空限制来构思课堂教学的步骤, 尽可能提高学生的学习质量和效率。在新一轮的课程改革中, 义务教育阶段的物理教育目的是培养全体学生的科学素养。所以, 我们应该在教学的过程中以培养学生的能力为主要目标。物理学科主要培养的就是学生的科学探究能力, 所以教师在每节课都应该设计一些内容让学生自主探究, 培养他们的创新、问题求解、小组协作等能力。针对以上两点, 结合各位教师教学设计中的优点, 笔者设计了《电荷》理想教学过程中的几个片段。

1.通过现象, 引发思考, 提出问题, 设计解决

教学活动: (1) 定义学习:如果一个物体能够吸引轻小物体, 我们就说这个物体带了电, 通过摩擦使物体带电, 就是摩擦起电。 (2) 小组实验:用学习或生活中所用到的物体来进行摩擦起电的实验。 (3) 联系生活中摩擦起电的应用。

整合点及解决办法: (1) 播放有关物体带电的几个实验的视频, 让学生对比分析, 发现问题、提出问题。例如, 摩擦起电现象的特点是什么 (启发过程) , 并猜想其问题的结果 (可以吸引轻小物体) , 由此来总结物体带电的定义。 (2) 利用图片或视频展示摩擦起电的应用, 使学生将学到的知识联系到具体的生活当中。

2. 展示设计, 修正实验

教学活动: (1) 猜想:同种电荷之间的关系和异种电荷之间的关系。 (2) 小组实验:设计实验过程, 进行小组实验。

整合点及解决办法: (1) 通过展示一些电荷之间作用现象的图片, 引发学生的猜想, 否则学生无据可依。 (2) 通过大屏幕展示每个小组的实验过程, 进行讨论分析, 进行自我修改。

3. 动画模拟, 实验探究

教学活动: (1) 猜想:验电器的原理。 (2) 实验探究验电器的原理。

整合点及解决办法: (1) 对同种电荷之间的互相作用进行再次展示, 引导学生思考验电器的原理。 (2) 通过动画模拟实验, 让学生探究出验电器的原理, 不仅使学生对验电器的原理、同种电荷之间的作用关系理解深刻, 还加强了学生探究能力的培养。

4. 知识储备, 开拓视野

教学活动:展示静电在生活中的应用。

篇4：电荷教案教学设计

一、 创新教学模式，加强过程探究

在传统的高中物理教学模式中，学生的学习是一个被动的过程，老师只管填鸭式讲课，过多的侧重于学生是否能接受，而没有注重学生智力的开发，更没有关注是否激发了学生的学习兴趣。现在已有的教学模式不能满足教学的目的了，因此要创新，让学生从以前的被动学习变成主动的学习探究。比如，教材中的洛伦兹力这一节内容，按照大纲，已有的教学模式主要是要求学生学会洛伦兹力的计算公式，即用f=qvB来计算力的大小，并要掌握力的方向的判断，即洛伦兹力的左手定则。但是课本上对于这两点的讲解只是直接给出了结论，并没有讲解其探究的过程，这样在课堂上，学生只能是被动的接受知识。因此想要引起学生的兴趣，开发学生的智力，就要求老师创新教学模式，可以通过实验演示的方法来进行探究说明，如图 1 所示，教师首先把阴极射线管与匀强磁场组合，先不加匀强磁场，打开加速电源，形成电子束，可以发现摄像头清晰显示一段蓝色阴极射线，方向竖直向上。然后再加上匀强磁场，发现阴极射线束左偏，说明受到了洛伦兹力作用。继续加大磁场，发现阴极射线束左偏形成圆形轨迹，如图2，说明一定存在做匀速圆，并且该电子受洛伦兹力的方向指向圆心。再引导学生认识到洛伦兹力方向与速度方向、磁场方向存在一定关系，让学生找到左手可以表示这些关系，左手定则就这样出现，潜移默化告知学生这仅仅是一种表示方法，让学生明白为什么用左手定则来判断洛伦兹力的方向。

图1阴极射线管与匀强磁场组合

图2真实阴极射线管空间分布

二、增加实践教学，培养动手能力

在高中物理教学中，演示实验是引起学生兴趣、开发学生智力的重要手段，同时也能有效的提高教学质量。每当开始新的一节内容时，老师用演示实验做导课，学生因为导课内容而对即将学习到的新知识而产生浓厚的学习兴趣，从而激发学生主动的接受知识，从而顺利的达到教学目的。比如，开始新内容时用演示实验导课：观察通了电的螺线管，会发现槽内的电解液不停的旋转，学生会因为这一现象而对新课内容感兴趣，激发学生想了解其内容，从而主动的去学习、探究，再经过老师的讲解，顺利的达到物理教学的目的。再比如，在讲显像管时，其工作原理是重要的一个知识点，通过实验的模拟，既让学生深刻理解其内容，还能培养了学生实验动手能力，更能满足学生的好奇心。

三、运用科技手段，丰富课堂内容

现代教学中，很多老师开始喜欢运用计算机的多媒体来辅助教学，因为随着计算机技术的快速发展，多媒体可以将一些抽象的、难理解的微观现象及其发展的经过通过动画、图像、声音等有形的东西形象、直观的展现在课堂上，更利于学生的理解，同时还能激发学生的学习兴趣。比如，讲授洛伦兹力时其中的“安培力是洛伦兹力的宏观表现”，对于这一结论，如果单纯的让老师用嘴去解释，学生是难以理解的，制作一个flash动画：一段通电导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，安培力对其产生作用，导线切面的图上显示每个电子的定向移动方向恰恰相反与电流的方向，导线受到的安培力正好就是每个运动电荷受到的洛伦兹力合力。通过flash动画的演示，学生能够透彻的理解这一结论，清楚的认识了微观上的安培力，就不需要老师再多做其它的解释。又比如，讲解用左手定则去判断洛伦兹力的方向时，用flash动画去演示怎样运用左手定则判断方向将会形象很多，通过三维动画图片来展现磁场方向、电荷运动方向、洛伦兹力方向三者之间的关系；关于极光的形成原因，首先展现出地球磁场的空间分布图，再展现出垂直的射向地球的向东偏转正电荷与长驱直入的两极正电荷，通过动画的演示，学生更容易理解、接受，在提高教学质量的同时解决了教学难点。

四、结语

综上所述，在高中物理教学中演示实验出现的频率非常高，如此高频率的出现就需要老师们在日常教学过程中特别的注重演示实验课的设计了，既不能让学生们只是乐在上演示实验课，也不能让学生有了视觉疲劳，无论怎样在运用演示实验时一定要遵循简单的操作、高的可见度、直观的现象、明确的目的、适度的演示和高效的成功率等基本的原则。新课改要求老师们要充分发挥想象力在已有的教学模式上创新，而演示实验正好迎合了新课改的这一特点，因此演示实验可以真正发挥其特长，通过结合现代化教学手段，在以后的高中物理教学中必将起到极其关键的作用。

参考文献

[1]人民教育出版社物理室编著.物理（第二册）[M].北京：人民教育出版社，2006：150-160.

[2] 吴海清，黄尚鹏.高中物理中磁场对运动电荷的作用之教学反思[J]. 高等函授学报（自然科学版），2012（5），88-89.

篇5：高二物理教案：电荷及电荷守恒

【摘要】步入高中，相比初中更为紧张的学习随之而来。在此高二物理栏目的小编为您编辑了此文：高二物理教案：电荷及电荷守恒希望能给您的学习和教学提供帮助。

本文题目：高二物理教案：电荷及电荷守恒

一、教材分析

本节从物质微观结构的角度认识物体带电的本质，使物体带电的方法。给学生渗透看问题要透过现象看本质的思想。摩擦起电、两种电荷的相互作用、电荷量的概念初中已接触，电荷守恒定律对学生而言不难接受，在此从原子结构的基础上做本质上分析，使学生体会对物理螺旋式学习的过程

二、教学目标

(一)知识与技能

1.知道两种电荷及其相互作用.知道电量的概念.2.知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开.3.知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开.4.知道电荷守恒定律.5.知道什么是元电荷.(二)过程与方法

1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷

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。

(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

三、教学重点难点

重点：电荷守恒定律

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。

四、学情分析

本节关键是做好实验，从微观分析产生这种现象的原因。有了使物体带电的理解，电荷守恒定律便水到渠成，进一步巩固高中的守恒思想。培养学生透过现象看本质的科学习惯。通过阅读材料，展示物理学发展中充满睿智和灵气的科学思维，弘扬前辈物理学家探寻真理的坚强意志和科学精神

五、教学方法

使用幻灯片时充分利用它的高效同时，尽量保留黑板的功能始终展示本节课的知识框架。

在条件允许的情况下努力使实验简化，给学生传递这样一个信息──善于从简单中捕捉精

彩瞬间，从日常生活中发现和体验科学(阅读材料)。

练习题设计力求有针对性、导向性、层次性

六、课前准备

毛皮橡胶，玻璃验电器

七、课时安排

1课时

八、教学过程

(一)预习检查、总结疑惑

(二)情景引入、展示目标

今天开始我们进入物理学另一个丰富多彩，更有趣的殿堂，电和磁的世界。高中的电

学知识大致可分为电场的电路，本章将学习静电学，将从物质的微观的角度认识物体

带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。

(三)合作探究、精讲点播

1.两种电荷：正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示。把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示。

2.电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

3.使物体带电的方法：

摩擦起电──学生自学P2后解释摩擦起电的原因，培养学生理解能力和语言表达

能力。为电荷守恒定律做铺垫。

演示摩擦起电，用验电器检验是否带电，让学生分析使金属箔片张开的原因过渡

到接触起电。

接触起电──电荷从一个物体转移到另一个物体上

仔细观察从靠近到接触过程中还有哪些现象?──靠近未接触时箔片张开

张开意味着箔片带电?看来还有其他方式使物体带电?其带电本质是什么?──

设置悬念。

自学P3第二段后，回答自由电子和离子的概念及各自的运动特点。解释观察到 的现象。

再演示，靠近(不接触)后再远离，箔片又闭合，即不带电，有没有办法远离后

箔片仍带电?

提供器材，鼓励学生到时讲台演示。得出静电感应和感应起电。

静电感应和感应起电──电荷从物体的一部分转移到另一部分。

通过对三种起电方式本质的分析，让学生思考满足共同的规律是什么?得出电

荷守恒定律。

学生自学教材，掌握电荷守恒定律的内容，电荷量、元电荷、比荷的概念。

【板书】

二、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。

一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。

【板书】

三、几个基本概念

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。

元电荷──电子所带的电荷量，用e表示，e =1.6010-19C。

注意：所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。电荷量是不能连

续变化的物理量。最早由美国物理学家密立根测得

比荷──电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m，符号：C/㎏。

静电感应和感应起电──当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排

斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异

号电荷，远离一端带同号电荷。这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属

导体带电的过程叫做感应起电。

(四)反思总结、当堂检测

(五)发导学案、布置作业

九、板书设计

一、电荷1.两种电荷：

2.电荷及其相互作用

3.使物体带电的方法：

二、电荷守恒定律

电荷量 元电荷 比荷

十、教学反思

本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。

高二物理教案：电荷及电荷守恒

课前预习学案

一、预习目标 认识电荷，知道电荷守恒定律，了解点电荷、元电荷

二、预习内容

【问题1】自然界存在几种电荷，它们之间的相互作用如何?

【问题2】摩擦可以产生静电，你能找出一两件通过摩擦带上电的物体吗?说说它们分别带的是正电还是负电?

【问题3】电荷的多少叫做电荷量，用 表示。

在国际单位制中，电荷量的单位是，简称，用符号 表示。

元电荷e=

【问题4】甲、乙两同学各拿一带电小球做实验，不小心两小球接触了一下，结果两小球都没电了!电荷哪里去了呢?消失了?你能帮他们解释一下原因吗?

【问题5】想一想，在什么情况下带电体可以看成点电荷呢?

三、提出疑惑

课内探究学

一、学习目标

1.认识电荷，了解点电荷、元电荷、感应起电。

2.知道电荷守恒定律。

3.探究点电荷的相互作用规律，知道库仑定律

二、学习过程

【问题1】①请你自制一个简易验电器。器材准备：一小段金属丝，两条长约2cm、宽约4mm的金属箔，一个带有塑料瓶盖的透明玻璃瓶。

[来源：高考%资源网 KS%

②摩擦过的物体一定会带电吗?摩擦身边的物体，并用做好的验电器判定它们在摩擦后是否都带上了电。【问题2】①如图所示，两个互相接触的导体A和B不带电，现将带正电的导体C靠近A端放置，三者均有绝缘支架。请

判断A、B带电情况如何?

若先将A、B分开再移走C，则A，B;

若先将C移走再把A、B分开，则A，B。

②讨论交流：接触起电、摩擦起电、感应起电的实质是什么?总的电荷量满足什么样的规律?

③电荷守恒定律的内容?

三、反思总结

四、当堂检测

1、关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是()

A.物体所带的电荷量可以为任意实数

B.物体所带的电荷量只能是某些特定值

C.物体带电+1.6010-9C，这是因为该物体失去了1.01010个电子

D.物体带电荷量的最小值为1.610-19C

2如图所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球

都带电的是()

A.先把两球分开，再移走棒

B.先移走棒，再把两球分开

C.先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开

D.棒的带电荷量不变，两导体球不能带电

3.用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒，都能吸引轻小物体，这是因为()

A.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷

B.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有同种电荷

C.被吸引的轻小物体一定是带电体

D.被吸引的轻小物体可能不是带电体

4.一个带正电的验电器如图所示，当一个金属球A靠近验电器上的金属球B时，验电

器中金属箔片的张角减小，则()

A.金属球A可能不带电

B.金属球A一定带正电 C.金属球A可能带负电

D.金属球A一定带负电

课后练习与提高

1.用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时，发现它的金属箔片的张角减小，由此可判断()

A.验电器所带电荷量部分被中和

B.验电器所带电荷量部分跑掉了

C.验电器一定带正电

D.验电器一定带负电

2.以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是()

A.摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生电荷

B.摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移

C.摩擦起电的两摩擦物体必定是绝缘体，而感应起电的物体必定是导体

D.不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移

3.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()

A.2.410-19C B.-6.410-19C C.-1.610-18C D.4.010-17C

4有三个相同的绝缘金属小球A、B、C，其中小球A带有2.010-5C的正电荷，小球B、C不带电.现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别是多少?

高二物理教案：电荷及电荷守恒参考答案

当堂检测

1.BCD 2AC 3AD 4.AC

课后练习与提高

1C 2D 3.A

4.qa=510-6C qb= 7.510-6C qc=7.510-6C

篇6：电荷与电流物理教案

(1)知道摩擦起电;

(2)解释电荷间的相互作用;

(3)感知生活中的现象，增强科学兴趣;

(4)初步认识电流、电路及电路图;

(5)知道电源和用电器;

(6)从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。 教学重点： 解释电荷间的相互作用，使用原理解释生活中的现象;电流的概念、电路的组成及正确 连接电路。 教学难点： 摩擦起电的形成原理;电流的形成;画电路图。

课前准备： 玻璃棒(丝绸) 、橡胶棒(毛皮) 、验电器、小纸屑、小灯泡、门铃、电源、导线。

教学过程：

(一)摩擦起电： 思考：你用什么方法使物体带电?你怎么知道物体带电?

实验：用玻璃棒摩擦丝绸后，让玻璃棒靠近小纸屑，观察发生的现象，玻璃棒能吸引小 纸屑，说明玻璃棒与丝绸摩擦后会使物体带上电荷。

问题：为什么摩擦之前物体不能吸引纸屑? 物体内有两种不同的带电粒子，一种带正电荷，一种带负电荷。通常情况下，带电量相 等，所以相互抵消。 为什么摩擦以后物体能吸引纸屑? 摩擦是一个物体上的电子转移到另一个物体上。 物质得到电子带负电， 物质失去电子带 正电。这些物体所带电荷不能定向移动叫静电。

(二)电荷间的相互作用： 提供材料：两根塑料吸管(提示：与毛皮摩擦后带负电荷) ，毛皮，玻璃棒，丝绸，塑 料轨道。

探究

(1)提出问题：两种电荷之间有什么关系呢?

(2)建立假设：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

(3)实验设计，进行实验。 两位同学合作，一位同学用丝绸摩擦玻璃棒(使物体带正电) ，另一位用毛皮摩擦橡胶 棒(使物体带负电) ，同时将两者放在轨道上比较接近的位置，两者之间相互吸引; 两位同学都用毛皮摩擦玻璃棒(使物体都带负电) ，同时将两物体放在轨道上比较接近的位置，两者之间相互排斥;

如果两个物体都带正电， 那么同时将两者放在轨道上比较接近的位置， 两者之间相互排 斥。 结论：同种电荷相互吸引;异种电荷相互排斥。

(三)电流与电路： 给出小灯泡、小电动机、电源、开关导线，分先后两次连接电路，使小灯泡亮、小电动 机转，看谁最快最好! 任何情况都不能把电源的两端直接连在一起! 问题：你在实验中有什么收获和体会?由有什么疑问? 教师：刚才我们实际上安装了一个简单的电路，其实收音机、电视机、冰箱、照明…… 这些看是复杂的东西都是由最简单的电路组成的，让我们走进神秘的电的世界吧。 刚才的灯泡会亮、电机会转，是因为有电流流过它们。电流是怎样形成的?

(1)电流：电荷的定向移动形成了电流。从录像可知，要出现电流，还需要：电池、 发电机这样的电源;灯泡、电动机这样的用电器;导线的连接;开关的控制。 (2)电路：电源、用电器、开关、导线按照一定的顺序连接起来，就组成了电路。

(3)电路图：利用规定的符号代替实物，把电路表示出来的就是电路图。 学生观察“几种常用的元件及其符号” 。 学生动手：对照刚才的电路，画出电路图。 教师更正。规范如下。

(4)电源和用电器： 要产生不断的电流，就需要一定的装置提供能量来维持——电源。 电源：提供电能的装置。如电池、发电机。 电源提供的电能哪去了：用电器，消耗电能的装置。如电灯、风扇把电能转化成我们所 需的能量。

(四)串联和并联：

(1)串联：电源、用电器、开关等元件按照一定的顺序首尾相连。 特点：电路中没有分支，电流沿一条路径从正极到负极;电路某处出现问题，影响整个 电路。

(2)并联：用电器、开关等元件并列相连，连在电路中。

篇7：电荷 摩擦起电教案

1.1摩擦起电：（导入词：女同学和那些长头发的男生梳头的时候都挑选防静电梳子之类的梳子，不然头发可能越梳越乱，这是为什么呢？还有冬天上下车的时候有没有人开车门的时候被电到呢？这又是为什么呢？）通过摩擦的方法让物体带电；

1.2带电体的性质：能够吸引轻小物体（判断物体是否带电的依据之一），导入词：此处可以讲述古人辨别真假琥珀的故事，可以多聊聊各种小故事，举例说明不同的带电体吸引轻小物体的现象； 1.2电荷分为正负两种（导入词：道家学说一阴一阳谓之道，这个道就是世间万物变化的规律，万事万物都是由阴阳两个方面构成的，比如动物分雌雄，人分男女，磁铁分南北极，电也不例外，也由阴阳电构成，也就是一般说的正负电），玻璃棒和丝绸正大光明组合得到正电；橡胶棒和毛皮黑暗组合得负电； 1.3电荷间的相互作用 同性相斥，异性相吸。

重点说明：如果两个物体相互吸引能否说明两个物体都带电？ 那么两个物体相互排斥呢？（此处为检验物体是否带电的第二个方法，分别拿一个带正电和负电的物体接近待测物体，如果能够互斥一定带电，相互吸引则不一定）

1.4验电器的原理：同性相斥，异性相吸 1.5摩擦带电的原理

电子是负电，元电荷的概念及大小说明即可。（导入词：原子的结构与宇宙结构类似，宏观和微观在两极实现统一。探讨为什么地球围着太阳转？世间万物之间都存在万有引力，包括老师和学生之间，由F=G*M1*M2/R²可知距离越远引力越小，远到一定程度天体之间的作用就很小了，最外层的星球就可能被其他大天体吸引走，所以太阳的行星只有9个。同样的道理微观的原子核对电子的束缚能力也是随着距离增大而减小的，当外围电子遇到更大的吸引力时就会被抢走。原本一个电子正电和负电一样多，失去了电子之后正点多负电少就会显正电性。反之，得到电子的负电多于正电就显负电性。）

注意：带正电的质子存在于原子核内部，是不能够自由移动的，所以能够发生转移的一定是带负电的电子。比如：带正电的金属棒接触验电器，金属棒本身缺少电子，从验电器得到电子，让自己正负平衡不显电性，而验电器失去电子，电子转移到了金属棒上面，故而显示正电性，因此发生转移的不是正电荷。1.6静电的防护与利用： 防护： 雷电

从夏天雷电谈起，可以用尖端放电解释一下为什么雷电会劈大树以及为什么不要站在空旷的室外，大树被劈断的原因是因为雷电产生高温，让树内部水分瞬间变成水蒸气，把树撑裂了。为什么夏天容易出现雷电呢？是因为夏天气温高地面附近空气升温变成热空气往上走，跟高空的冷空气发生摩擦，产生静电并在放电形成的。雷电的防护主要是避雷针。危化品储存运输: 油罐车运输过程中燃料在罐体内部不停晃动，摩擦罐体，产生静电，如果不能及时导入地下，就会起火爆炸。电子产品生产维修：

电子产品内部主要都是靠各种芯片来实现计算的，大家的手机如果拿去维修的话，注意看那个维修师傅一般都会带一个手表一样的东西，有的还连着一根线到桌子底下，有的是无线的，这个东西的作用就是把人体静电导走，防止静电突然释放烧毁芯片。如果没有这个东西他们一般会摸一下水管或者暖气管。

利用：原理都是带电体可以吸引轻小物体；

静电复印：复印机先让复印纸带电，之后碳粉被吸引到纸上，然后让没有文字图案的地方不带电，把碳粉回收，这样纸上就留下了文字图案了。

静电喷漆：先让车体带电，油漆喷雾被静电吸附过去，喷涂更均匀，更环保，更节省。

篇8：一种新型电荷泵电路设计

随着电子技术的飞速发展,集成电路越来越朝着高频、 高速、 高集成度、 多功能、 低功耗方向发展。 为了满足提高集成度、 低功耗的要求, 现代集成电路的工作电压越来越低,主流的LSI技术已经将电源电压降低到2 V以下。 对于集成电路中的许多模块,例如EEPROM、Flash存储器、 电源管理模块、 音视频编解码、 图像传感电路,都需要比电源电压很高的供电电压。 为了产生很高的片内电压为EEPROM或者Flash存储器进行编程, 开关电容技术得到了广泛的应用。

传统的开关电容电路功耗大,为解决此类问题,现代电路中常采用电荷泵结构。 电荷泵电路是一种应用电容电荷积累效应来产生低于电源电压或者高于电源电压的电路。 大多数电荷泵电路都是基于Dickson电荷泵,经典Dickson电荷泵电路中采用二极管作为开关器件[1]。目前主流电荷泵电路中都采用栅漏短接的MOS管代替二极管作为开关器件。 然而,前级的高输出电压和体效应的影响会造成阈值电压的增加,当级数增加时会严重降低电荷泵的效率, 此外MOS管的反向电荷分享现象限制了电荷泵电路性能的提高[2,3]。 针对这些问题, 本文在对Dickson电路分析的基础上, 设计了一种新型的电荷泵电路,该电路能实现很高的稳定输出电压。

1 电荷泵原理

N阶Dickson电路原理图如图1 所示( CP1 ) 。 图1 中,CLK和是两相非重叠时钟, 为了获得最大的输出电压,时钟幅度一般与电源电压相同。 C1~ Cn+ 1是等值的耦合电容, 每个耦合电容的的下端依次与CLK和连接, 上端与栅漏短接的NMOS管连接。 栅漏短接的NMOS管作为Dickson电荷泵中的二极管, 所有NMOS管的衬底都接地。 当CLK为0 时,M0 导通,电源VDD对电容C1充电, 当电容两端压降为VDD- Vth时停止充电,Vth为NMOS的阈值电压。当CLK为1时,C1的上极板电压突变为2VDD-Vth,此时为0,M1导通,电荷流过M1对C2充电,当电容两端压降为2VDD-2Vth时停止充电。这样,电荷就从左边传递到了右边,当每一级的时钟信号为高电平时,前级信号为低电平,由于二极管的单向导通性,前级二极管截止,电荷无法从右边传到左边。这样电荷就源源不断地从电源传输到输出端,每经过一级电压升高,从而在输出端得到所需的高压[4]。

图1 中,每一个时钟周期第n+1 节点和第n个节点之间的电势差为电荷泵的增益,由下式给出:

其中CS是衬底的耦合电容,V准是时钟的幅度, 一般为电源电压。 因此当第N个二极管导通瞬间,输出电压为:

式(2)给出了理想情况下的输出电压。 然而,电荷泵的输出负载会产生一定的负载电流, 因此需要对式(2)作一定的修正。 假设VL为由于负载在每一级引起的压降,由下式给出:

其中Iout为输出负载电流,f为时钟频率。 考虑负载引起的电压降,式(2)修正为:

电路中用栅漏短接的NMOS管当做二极管,NMOS管的衬底接地, 源端电压随级数增大而增大, 因此NMOS管的阈值电压也随级数的增大而增大, 将Vth改写为Vth0+ △Vt, 其中Vth0为NMOS管的本征开启电压。 考虑衬底电容、负载电流、体效应的影响,电荷泵的单级增益由下式给出:

电荷泵电路中, 只有当单级增益大于零, 才可以通过增加电荷泵的级数来增加输出电压, 但是由式(5) 可以看出, 随着电荷泵级数增大, 由于体效应的影响,NMOS管的阈值电压越来越大, 当某一级的阈值电压足够大使得 △V=0 时, 输出电压达到最大值, 不会随着电荷泵级数增大而增大。

为了消除或者缓解阈值电压的损失,文献[5] 提出了一种改进型电荷泵结构, 电路结构如图2 所示, 该电路的优点在于改变了开关管的衬底连接方式。 利用某一级的输入电压和输出电压的电压变化,衬底和开关管的源端和漏端的较高电压端连接(实际的漏端),消除了体效应带来的阈值电压增大的问题, 实现了较高的电压增益, 有效抑制了衬底漏电流, 但是也在一定程度上减小了电导,且启动时间较长[5]。

2 改进型电荷泵

为了产生足够高的电压, 基本Dickson电荷泵级数也随之增加, 但是用作二极管的MOS管的体效应也越来越严重, 因此电荷泵的增益也越来越低。 如果EEPROM或者Flash存储器需要很高的编程电压( 15 V或以上),而电源电压为3.3 V或者更低,Dickson电荷泵的输出电压就很难满足要求。 因此提出了一种改进型电荷泵电路结构(CP3),其中单级结构如图3 所示。

图3 的单级结构由四个高压PMOS管, 两个交叉耦合的高压NMOS管和三个电容组成。 C1和C2是等值的耦合电容,CLK和是两相不重叠时钟, 为了获得最大的输出电压, 时钟的幅度一般与电源电压相同。 上一级的输出电压从M1 和M2管的漏极输入, 第一级输入接电源电压。 当CLK为1时,M1 管的栅极为高电平,M1管导通,PMOS管M3和M5截止,电荷流过M1管并对C2充电。M2管处于截止状态,当C2两端的电压较小时,M4和M6导通,电荷流过M4和M6并对电容C3充电,电容C3的端电压提供M3-M6衬底的偏置电压。输出电压为M4的漏端电压。当CLK为0时,为1,M1、M4和M6截止,M2、M3和M5导通,电荷流过M2管并对电容C1进行充电。M1管处于截止状态,当C1两端电压较小时,M3和M6导通,电荷流过M3和M5并对电容C3充电。至此完成了三个电容的预充电过程。

当电容C1、 C2和C3上存储有一定电荷并带有电势差后,CLK再为1,M1 的栅极电压为VDD+ VC1, 此电压使电荷流过M4 和M6 并对偏置电容C3进行充电,使C3的端电压随之升高,输出电压也随之升高。 当CLK再为0,为1 , M2 管导通并对电容C1充电,补充前半个时钟周期对C3充电损失的电荷。 以第一级为例,输出电压近似为两个电源电压之和。

现讨论此电荷泵与基本Dickson相比的优点, 主要考虑阈值电压的影响,忽略衬底电容、负载电流的影响。对于Dickson电荷泵,假设第n-1 级的输出电压为Vn - 1,当CLK为0 时, 传递到第n级( 假设n为奇数) 的耦合电容上的电压为Vn - 1- Vth, 电压增益为VDD- Vth, 且随着前级电压的增大,二极管连接的NMOS管的阈值电压不断增大, 每一级的电压损失也越来越大, 电压增益随之降低。 以第n级为例,对于改进型电荷泵CP3,采用NMOS作为传输管, 在预充电过程完成后,CLK为1、为0时,M1 的栅极电压近似为VDD+ Vn - 1, 漏端电压为Vn - 1, 源端电压不大于漏端电压, 故VGS1= VDD。 当满足VGS1= VDD>Vth1, M1 管恒导通( VGD1> VGS1> Vth1, M1 工作在线性区) , 流过M1 的电流对电容C2充电, 随着C2上的压降不断增大,流过M1 的电流不断减小, 最终电流为零, 根据平方率公式, 也即M1 的VDS= 0 。 所以最终电容C2上的压降为Vn - 1, 也即单级增益为VDD。

对比Dickson电荷泵和本文设计的新型电荷泵, 可知新型电荷泵CP3 的单级增益基本恒定且远大于Dickson电荷泵的单级增益, 即基本消除了阈值电压的影响。

3 仿真结果

本文使用华虹NEC的0.35 μm CMOS工艺模型, 在Cadence平台上利用Spectre工具对所设计的电路进行仿真,其中MOS管采用高压管模型。 仿真环境设置如下:仿真温度27 ℃,电源电压3.3 V,时钟频率20 MHz,耦合电容1 p F, 偏置电容100 f F, 负载电容10 p F。 图4 给出了不同电源电压下CP1-CP3 的输出电压曲线。 图5 给出了不同级数的CP1-CP3 的输出电压曲线。 图6 给出了在相同仿真环境情况下(电源电压为3.3 V),5 级电荷泵CP1-CP3 输出电压的比较。

图4 显示, 在相同仿真环境下, 电荷泵CP1-CP3 的输出电压都随着电源电压的增大而增大, 对于某一给定的电源电压,本文设计的新型电荷泵CP3的输出电压最高。

图5 显示, 在相同仿真环境下, 电荷泵CP1-CP3 的输出电压随着电荷泵级数的变化而变化。 对于基本电荷泵CP1, 输出电压变化很小, 对于CP2, 在3-6 阶内, 输出电压随着级数增大而增大,因此可以通过增大CP2 的级数获得较大的输出电压。 对于本文设计的新型电荷泵CP3 , 在级数达到4 级时输出电压达到最大值, 实现了在较低级数下获得较大输出电压的功能。

图6 所示为在相同仿真环境情况下( 电源电压为3 . 3 V ) , 五级CP1 、 CP2 电荷泵和本文设计的5 阶新型电荷泵输出电压仿真结果的比较。 由仿真结果可以看出,在相同级数条件下, 基本Dickson电荷泵CP1 虽然启动时间较短, 但是由于受到体效应的影响, 输出电压只能达到6 V, 电荷泵CP2 虽然在基本电荷泵CP1 基础上输出电压提升了一倍, 但是11 V的输出电压还是低于Flash或EEPROM的编程电压。 而本文设计的新型电荷泵CP3 就很好地克服了这个缺点, 轻松实现了15 V左右的高压,可以对Flash或EEPROM进行读写。

4 结论

本文在对基本Dickson电荷泵进行分析基础上, 针对随着电荷泵级数增加,体效应的影响越来越严重的问题,设计了一种新型的电荷泵结构。 该结构采用交叉耦合的NMOS开关管传输电荷, 基本消除了体效应的影响,提高了电压增益,可以在相同级数条件下,输出比基本Dickson电荷泵高得多的电压, 从而为EEPROM提供稳定的擦、读、写电压。

参考文献

[1]Jongshin Shin,In-Young,June Park.A new charge pump without degradation in threshold voltage due to body effect[J].IEEE J Solid-state Circuits,2000,35(8):1227-1230.

[2]Wu Jieh-Tsorng,Chang Kuen-Long.Mos charge pumps for low voltage operation[J].IEEE J Solid-State Circuits,1998,33(4):592-597.

[3]DICKSON J F.On-chip high voltage generation in NMOS integrated circuits using an improved voltage multipli er technique[J].IEEE J Solid-State Circuits,1976,11(6):374-378.

[4]刘楷,潘立阳,朱钧,等.一个精确时钟驱动的Dickson倍压电荷泵电路[J].微电子学,2002,32(4):302-304,307.