师:同学们好,很高兴今天和大家一起来探讨电学知识。人们对电的认识起源于闪电,这节课我们就从闪电谈起。电是什么呢?首先,我们用碎纸屑、圆珠笔、乒乓球来做一个小实验。
大家看,摩擦后的笔可以吸引碎纸屑、乒乓球等轻小物体,这样的现象在生活中很常见。一些物体被摩擦后能够吸引轻小物体,我们就说它们带了电,或者说有了电荷,用摩擦的方法使物体带电叫做摩擦起电。带电的物体叫做带电体,带电体都有一个共同的特点,就是能够吸引轻小物体,这就是带电体的性质。将摩擦后的塑料棒靠近自来水的细水流,会怎么样呢?观察发现水流变弯曲,这是为什么呢?这是因为摩擦过的塑料棒带电,是带电体,细水流可以看作轻小物体,带电体可以吸引轻小物体,所以细水流变弯曲。那么,摩擦后的物体所带的电荷是一样的吗?科学家经过大量的实验表明,自然界只存在两种电荷,一种与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同,叫做正电荷,用“ + ”表示;一种与用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷相同,叫做负电荷,用“ - ”表示。
那么带电体之间相互靠近时会出现什么现象呢?我们将两根用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近进行观察,再将两根用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近进行观察。说说你们的发现。
生:用丝绸摩擦后的玻璃棒带正电,观察发现带正电的玻璃棒之间相互排斥;用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,带负电的橡胶棒之间也相互排斥。
师:非常好,这说明同种电荷相互排斥。那我们将丝绸摩擦过的玻璃棒和毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近时,观察现象,你们又有什么发现?
生:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。观察发现带正电的玻璃棒与带负电的橡胶棒相互吸引。
师:没错,这说明异种电荷相互吸引。下面我们就来练一练。一,如图所示,将塑料绳一端扎紧,把绳尽可能撕成更多的细丝,用手从上向下捋几下,观察到细丝蓬散开来。这是因为细丝与手摩擦后带上了电,而且带上了同种电荷,相互排斥,所以细丝蓬散开来。二、a、b、c三个轻质小球,已知b带负电,a和b互相吸引,c和b互相排斥,则a、c的带电情况如何呢?
生:由于b带负电是带电体,可以吸引不带电的轻小物体,因此a可能不带电。又因为异种电荷相互吸引,a还可能带正电。同种电荷相互排斥,因此c与b所带电性相同,即为负电。由此可以判定a可能不带电,可能带正电,c带负电。所以答案b正确。
师:由以上可知,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。反过来,若两个轻质小球相互排斥,则说明两小球带同种电荷;若相互吸引,则有两种情况,两小球带异种电荷或一个小球带电,一个小球不带电。我们将两个一端比较尖的金属棒固定在相隔一段距离的底座上,给一个金属棒带上足够多的正电,另一个金属棒带上足够多的负电,将会出现什么奇特的现象呢?
生:两金属棒之间产生火花。
师:对,这就是火花放电现象。正电荷与负电荷相互接近时会产生火花的现象,叫做放电现象。实验表明,物体带电时,它的尖端容易产生放电现象,我们叫做尖端放电。生活中我们看到的闪电就是一种放电现象。那么云层是怎样带上电荷的呢?原来云的移动会和空气摩擦,云层间也会摩擦,都会产生且积累大量的电荷。带异种电荷的云层间将产生放电现象,云层和大地之间也会产生放电现象,因此闪电就是一种大规模的放电现象。
电到底从哪来?我们知道物质是由原子组成的,下面我们将从物质内部的原子来认识带电的实质。原子是由原子核和带负电的电子组成,原子核内是由带正电的质子和不带电的中子组成,所以原子核带正电,电子绕原子核高速旋转。由于带负电的电子与带正电的原子核所带电量相等,因此原子不显电性,物体不带电。高速旋转的电子为什么没有脱离原子核呢?
生:原子核对电子有束缚力。
师:非常好,不同的原子核对电子的束缚本领不同。若原子核被电子的束缚力较弱,受外界影响,原子会失去一部分电子,这时原子核所带的正电数多于电子所带的负电荷,原子显正电,因此当原子失去电子时,它就带正电。若原子核束缚电子的能力较强,则原子会从外界得到电子,此时带负电的电子多于带正电的原子核,原子显负电,因此当原子得到电子时,它就带负电。当两个不同物质组成的物体相互摩擦时,由于两物质的原子核束缚电子的本领不同,则会出现什么现象呢?
生:束缚电子能力强的容易得到电子,束缚电子能力弱的容易失去电子。若两物体分开后,得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电。
师:所以,摩擦起电不是凭空产生了电,而是电子从一个物体转移到另一个物体上。摩擦起电的实质是电子在物体之间的转移,并且相互摩擦的两个物体带等量的异种电荷。下面我们就来练一练。一,摩擦起电的原因是不同物质的原子核束缚电子的能力不同。与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,失去电子,它失去的电子给了丝绸,丝绸得到了电子,因此带负电,所以摩擦起电的实质是电子的转移。
如图所示,手持用毛皮摩擦过的轻质橡胶棒,靠近用绝缘细绳吊起的轻质玻璃棒,发现玻璃棒被吸引,以下说法正确的是?
生:用毛皮摩擦过的轻质橡胶棒带负电,因此a错。摩擦起电的实质是电子的转移,所以b错。橡胶棒与玻璃棒相互吸引将会有两种情况,一种玻璃棒不带电,另外一种玻璃棒与橡胶棒所带电性相反,即可能带正电,因此答案选择c正确,d错误。
