电荷及其守恒定律范文

时间：2022-12-14 11:11:22

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篇1

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

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。

教学过程：

(一)引入新课：新的知识内容，新的学习起点.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。

板书第一章静电场

复习初中知识：

演示摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电.

演示用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷.同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.

板书自然界中的两种电荷

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.

电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.

(二)进行新课：第1节、电荷及其守恒定律

板书

电荷

(1)原子的核式结构及摩擦起电的微观解释

原子：包括原子核(质子和中子)和核外电子。

(2)摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同.

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.

(3)金属导体模型也是一个物理模型P3

用静电感应的方法也可以使物体带电.

演示：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).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.如果先把C移走，A和B上的金属箔就会闭合.如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B仍带有电荷;如果再让A和B接触，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.

板书(4)、静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电.

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，使导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷.感应起电也不是创造了电荷，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。

得出电荷守恒定律.

板书2、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.

另一种表述：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。

引导学生分析问题与练习3

3.元电荷

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.

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。就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。

电荷量e的值：e=1.60×10-19C

比荷：电子的电荷量e和电子的质量me的比值,为C/㎏

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

2.5个元电荷的电量是________，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

1.复习本节课文.

2.思考与讨论：引导学生完成课本P5问题与练习1-4

说明：

1、两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中都已经讲过，本节重点是讲述静电感应现象.要做好演示实验，使学生清楚地知道什么是静电感应现象.在此基础上，使学生知道，感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分.本节只说明静电感应现象。

2.在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律.

3.要求学生知道元电荷的概念，而密立根实验作为专题，有条件的学校可以组织学生选学.

篇2

二次电池的放电过程相当于原电池的工作过程，电极叫正、负极，升价（失电子）的物质作负极，降价（得电子）的物质作正极；它的充电过程相当于电解池的工作过程，电极叫阴、阳极，升价（失电子或连外电源正极）的物质作阳极，降价（得电子或连外电源负极）的物质作阴极。

二、电极反应式的书写方法

先根据总化学反应方程式中充电或放电方向物质的化合价升、降数确定该电极反应中的得、失电子数，然后结合有关电解质溶液，利用电荷守恒定律，确定该电极反应的生成物和反应物，最后根据元素守恒定律，确立并配平其它物质。

例1（2011年高考新课标全国理综卷第11题）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe + Ni2O3 + 3H2OFe（OH）2 + 2Ni（OH）2

下列有关该电池的说法不正确的是（）

A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe

B．电池放电时，负极反应为Fe + 2OH2e Fe（OH）2

C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低

D．电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2 + 2OH2eNi2O3 + 3H2O

解析放电过程相当于原电池的工作过程。

（1）电极名称的确立

根据总化学反应方程式从左至右方向的化合价升降情况可判断，Fe（升价）作负极，Ni2O3（降价）作正极。

（2）电极反应式的书写

正极反应式的书写：

①先根据总化学反应方程式接从左至右方向由Ni2O3的降价数及其还原产物写出：Ni2O3 + 2e ― 2Ni（OH）2。

②然后根据电荷守恒定律，从理论上分析可能存在两种情况：或在①式的左边加上2个H+，或在①式的右边加上2个OH，但结合题干中总化学反应方程式分析可知，电解质溶液应为碱性溶液。因此，只有在①式的右边加上2个OH才能维持电荷守恒，则①式可改写成：Ni2O3 + 2e ― 2Ni（OH）2 + 2OH。

③再根据元素守恒定律，确立并配平其它物质，将“―”改成“”。只有在②式的左边加上3个H2O才能使氢、氧元素守恒，再检查镍元素已守恒。因此，该正极反应式最终为：Ni2O3 + 2e + 3H2O2Ni（OH）2 + 2OH。

负极反应式的书写：

①先根据总化学反应方程式从左至右方向由Fe的升价数及其氧化产物写出：Fe2e ― Fe（OH）2

②然后根据电荷守恒定律，并根据题干中电解质溶液为碱性溶液，只有在①式的左边加上2个OH才能维持电荷守恒，则①式可改写成：Fe2e + 2OH ― Fe（OH）2。

③再根据元素守恒定律，确立并配平其它物质，将“―”改成“”。检查②式发现各元素均已守恒，无需再确立其它物质和配平。因此，该负极反应式最终为：Fe2e + 2OHFe（OH）2。

补充：如已写出一电极反应式，则另一电极反应式也可用总化学反应方程式相减而得到。如上述已先写出正极反应式为：Ni2O3 + 2e + 3H2O2Ni（OH）2 + 2OH，则也可以根据总化学反应方程式减去该正极反应式从而得出负极反应式为Fe2e + 2OHFe（OH）2。

不过本文意在分析书写的方法和过程，所以暂时不谈减法。

充电过程相当于电解池的工作过程。

（1）电极名称的确立

根据总化学反应方程式从右至左方向的化合价升降情况可判断，Ni（OH）2（升价）作阳极，Fe（OH）2（降价）作阴极。

（2）电极反应式的书写

阳极反应式的书写：

①先根据总化学反应方程式从右至左方向Ni（OH）2的升价数及其氧化产物写出：2Ni（OH）22e― Ni2O3。

②然后根据电荷守恒定律，并根据题干中电解质溶液为碱性溶液，只有在①式的左边加上2个OH才能维持电荷守恒，则①式可改写成：2Ni（OH）22e + 2OH ― Ni2O3。

③再根据元素守恒原理，确立并配平其它物质，将“―”改成“”。只有在②式的右边加上3个H2O才能使氢、氧元素守恒，再检查镍元素已守恒。因此，该阳极反应式最终为：2Ni（OH）22e + 2OHNi2O3 + 3H2O。

阴极反应式的书写：

按上述方法，阴极反应式为：Fe（OH）2 + 2eFe + 2OH（分析过程略）。

综上所述，A、B、D选项正确，C选项错误，该题应选C。

补充：同理，如已写出一电极反应式，则另一电极反应式也可用总化学反应方程式相减而得到。过程略。

三、拓展与深化

如果题干中没有直接告诉总化学反应方程式，则可根据已知条件写出总化学反应方程式，在写出总化学反应方程式后，应根据题干中有关电解质溶液进行分析。如电解质溶液不与生成物发生化学反应，则总化学反应方程式不变，应仍按原总化学反应方程式来分析和书写电极反应式；如电解质溶液可与生成物发生化学反应，则总化学反应方程式会发生改变，应按改变后的总化学反应方程式来分析和书写电极反应式。

例2（2011年高考新课标全国理综卷第27题第（5）问）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，则负极的反应式为_______________、正极的反应式为_____________________________。

解析以甲醇为燃料的燃料电池是原电池，先写出甲醇燃烧的化学反应方程式：2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2O，然后按照上述方法书写电极反应式。

（1）负极反应式的书写：

①先根据甲醇燃烧化学反应方程式中CH3OH的升价数及其氧化产物写出：CH3OH6e ― CO2。

②然后根据电荷守恒定律，从理论上分析可能存在两种情况：或在①式的左边加上6个OH，或在①式的右边加上6个H+。但根据题干中电解质溶液为酸性，只有在①式的右边加上6个H+才能维持电荷守恒，则①式可改写成：CH3OH6e ― CO2 + 6H+。

③再根据元素守恒定律，确立并配平其它物质，将“―”改成“”。只有在①式的左边加上1个H2O才能使氢、氧元素守恒，再检查碳元素已守恒。因此，该负极反应式最终为：CH3OH6e + H2OCO2 + 6H+。

（2）正极反应式的书写：

①先根据甲醇燃烧化学反应方程式中O2的降价数及其还原产物写出：O2 + 4e ― 2H2O。

②然后根据电荷守恒定律，并根据题干中电解质溶液为酸性，只有在①式的左边加上4个H+才能维持电荷守恒，则①式可改写成：O2 + 4e + 4H+ ―2H2O

③再根据元素守恒定律，确立并配平其它物质，将“―”改成“”。检查②式发现各元素均已守恒，无需再确立其它物质并配平。因此，该正极反应式最终为：O2 + 4e + 4H+ 2H2O。

注：减法过程略。

例3例2变形：在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为KOH溶液，则负极的反应式为_____________，正极的反应式为______________。

解析以甲醇为燃料的燃料电池是原电池，先写出甲醇燃烧的化学反应方程式：2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2O。由于KOH溶液与生成的CO2发生了化学反应，则总化学反应方程式应变为：2CH3OH + 3O2 + 4KOH2K2CO3 + 6H2O。因此，需要用改变的这个总化学方程式进行分析，然后按照上述方法书写电极反应式，具体过程略。

负极：CH3OH6e + 8OH CO32 + 6H2O

正极：O2 + 2H2O + 4e4OH

巩固训练

1. 高铁电池的总反应为：3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O3Zn（OH）2 + 2Fe（OH）3 + 4KOH，下列叙述不正确的是（）

A．放电时负极反应为：Zn2e + 2OH Zn（OH）2

B．充电时阳极反应为：Fe（OH）33e + 5OHFeO42 + 4H2O，阳极接外电源正极

C．放电时，每转移3 mol电子，正极有1 molK2FeO4被氧化

D．放电时，正极附近溶液的碱性增强，阴离子移向负极

2. 目前人们正研究一种高能电池，叫钠硫电池，反应如下：2Na + xSNa2Sx

下列说法中正确的是（）

A．放电时，Na作正极，硫作负极

B．放电时，钠极发生还原反应

C．充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源负极相连

D．充电时，阳极发生反应是Sx22e xS

3. 摩托罗拉公司开发了一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的高效燃料电池。

（1）关于该电池的叙述错误的是（）

A．放电时，正极反应为：O2 + 4e + 4H+2H2O

B．放电时，负极反应为：CH3OH6e + 8OH CO32 + 6H2O

C．放电时，OH移向正极

（2）若以磺酸类质子作电解质，试写出该燃料电池的电极反应式。

（3）若以熔融的氧化钇（Y2O3）和氧化锆（ZrO2）作电解质，试写出该燃料电池的电极反应式。

（4）若以熔融的K2CO3为电解质，正极充入CO2和O2的混和气体，试写出该燃料电池的电极反应式。

4. 现用镁条和Al条作电极，插入某电解质溶液，用导线连接成为闭合电路。

（1）若电解质为稀硫酸，则正极为________，其电极反应为________；负极为________，其电极反应为________，电子流向________。

（2）若电解质为NaOH溶液，则正极为________，其电极反应为________；负极为________，其电极反应为________，电流方向为________。

参考答案

1. C2. D 3. （1）AC

（2）正极：4H+ + O2 + 4e2H2O

负极：CH3OH6e + H2OCO2 + 6H+

（3）正极：O2 + 4e2O2

负极： CH3OH6e + 3O2CO2 + 2H2O

（4）正极：O2 + 4e + 2CO22CO32

负极：CH3OH6e + 3CO32 2H2O+ 4CO2

4. （1）Al2H+ + 2eH2Mg

Mg2e Mg2+ Mg Al

篇3

物理教材中所阐述的内容主要是经典物理学的基础知识，这些理论是建立在牛顿时空观的基础上，以力学、电磁学为重点。本文就电磁学部分的教学谈谈自己的观点。

一、电磁学的知识体系

电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用，其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象、电磁辐射和电磁场等。为了便于研究，把电现象和磁现象分开处理，实际上，这两种现象总是紧密联系而不可分割的。透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系，才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学。对此，应从以下三个方面来认真分析教材。

1.电磁学的两种研究方式

整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行。只有明确它们各自的特征及相互联系，才能有计划、有目的地提高学生的思维品质，培养学生的思维能力。

场是物质的相互作用的特殊方式。电磁学部分完全可用场的概念统一起来，静电场、恒定电场、静磁场、恒定磁场、电磁场等，组成一个关于场的体系。

“路”是“场”的一种特殊情况。物理教材以“路”为线的框架可理顺为：静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等。

“场”和“路”之间存在着内在的联系。麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律，是以“场”为基础的，“场”是电磁运动的实质，因此可以说“场”是实质，“路”是方法。

2.认识物理规律

规律体现在一系列物理基本概念、定律、原理以及它们的相互联系中。

物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验，掌握了充分可靠的事实之后，进行分析和比较，找出它们相互之间存在的关系，并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成，也是在物理概念的基础上进行的。

“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的，对金属导电、电解液导电适用，但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系，电阻是电路的物理性质，适用于温度不变时的金属导体。

“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性，用研究电场的方法进行类比，可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念。

“电磁感应”这一章，重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律。在这部分知识中，能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线。本章以电流、磁场为基础，它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面，是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础。电磁感应的重点和核心是感应电动势。运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的。

“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践，进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场，对场的认识又上升了一步。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律，同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步。

3.通过电磁场所表现的物质属性，使学生建立“世界是物质的”的观点

电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量实验证明，在电荷的周围存在电场，每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用，运动电荷的周围除了电场外还存在着磁场。磁体的周围也存在着磁场，磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。科学实验证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在，电磁场是物质的一种形态。

从场的观点来阐述路。电荷的定向运动形成电流，产生电流的条件有两个：一是存在可自由移动的电荷；二是存在电场。导体中电流的方向总是沿着电场的方向，从高电势处指向低电势处。导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例，即导体中形成电流时，它的本身要形成电场又要提供自由电荷，当导体中电势差不存在时，电流也随之而终止。

二、以知识体系贯穿始终，使理论学习与技能训练相融合

1.场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题。电场部分是学好电磁学的基础和关键。电场强度、电势、磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念。电场线、磁感应线是形象地描述场分布的一种手段。

篇4