九年级物理电是什么、让电灯发光上海科技版知识精讲.doc

初三物理电是什么、让电灯发光上海科技版

【本讲教育信息】
一. 教学内容：
电是什么；让电灯发光

基本要求：
1. 通过大量事例认识电与我们的生活密切相关，通过阅读课本中的图示，拉近物理学与生活的距离，让我们感知物理就在身边。
2. 从实验探究中，领会物体带“电”的概念，知道电荷有两种和电荷之间的相互作用的规律，在实验探究过程中发展我们的观察能力、分析能力、归纳能力和表述信息的能力。在探究电荷的种类和相互作用规律时，让我们明白实验的过程和推理的逻辑性，在实验探究中能与他人合作。
3. 通过“交流与讨论”认识验电器，通过观察能说出验电器各部分的名称，通过“试一试”，归纳出验电器怎样检验物体是否带电及带电多少。
4. 通过实验探究了解电路的组成，形成电路的概念。通过实验探究培养我们的分析归纳能力、竞争意识与合作精神、安全操作意识。
5. 了解通路、开路、短路，认识短路的危害。
6. 通过实物认识电路元件及其符号，会读、会画简单的电路图。

二. 重点、难点
重点内容：实验探究摩擦起电的现象，电荷的种类和相互作用规律；电路的概念、电路的正确连接。
难点内容：用电荷间的相互作用规律解释简单的电现象；电路图与实物图的相互转化。

重点内容讲解如下：
电与我们的生活息息相关，我们的学习和生活都离不开电。随着科学技术的日新月异，电子技术、信息科学、空间技术、海洋技术、生物工程、新能源和新材料等，正在把人类带进一个崭新的高科技时代，这些高新技术的发展都离不开电。
一. 摩擦起电
日常生活中，当空气干燥时用塑料梳子梳头发，会出现头发随梳子“飘”起来；如果我们身上穿了几件化纤毛衣，在晚上脱衣时，有时会发出响声，甚至出现火花。这些都是同学们在小学自然课的学习中已经了解了一些关于摩擦起电的知识。摩擦起电的现象在日常生活中又是经常可以看到的。
我们在科学课上都做过这样的实验：

①用毛皮摩擦橡胶棒，然后把棒靠近纸屑，验电羽等轻小物体。
②用丝绸摩擦玻璃棒，然后将棒靠近纸屑，验电羽等轻小物体。
我们看到，被毛皮摩擦过的橡胶棒，被丝绸摩擦过的玻璃棒，都具有了吸引轻小物体的性质。
物体具有了吸引轻小物体的性质，我们就说物体带了电，或说物体带了电荷。习惯上把带了电的物体叫做带电体。
在空气干燥的时候，用塑料梳子梳头发，头发会随着梳子飘起来，就是因为梳子带了电，能吸引头发的缘故。
使物体带电的方法是多种多样的，如：
①摩擦起电
用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电，这种方法简单、常见。
②接触带电
除摩擦外，用接触的方法也可以使物体带电。如：用毛皮摩擦过的橡胶棒甲接触没有被摩擦过的橡胶棒乙，然后用乙去靠近纸屑、验电羽，观察橡胶棒乙能够吸引纸屑、验电羽等轻小物体，这说明橡胶棒乙通过接触橡胶棒甲而带了电。
③感应带电

二. 两种电荷
我们已经知道了什么叫带电现象，知道了被毛皮摩擦过的橡胶棒和被丝绸摩擦过的玻璃棒都带上了电荷，那么它们带的电荷是否相同呢？我们可以猜想一下，无非就是两种可能，要么相同，要么不同。
可以用下面的实验验证我们的猜想：
①将被毛皮摩擦过的橡胶棒悬挂在支架上，用另一根被毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近它，结果它们互相排斥。将被丝绸摩擦过的玻璃棒悬挂在支架上，用另一根被丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近它，结果它们也互相排斥。
②将被毛皮摩擦过的橡胶棒悬挂在支架上，用被丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近它，结果它们互相吸引。
这两个实验现象说明被毛皮摩擦过的橡胶棒和被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷不同。
人们通过大量的实验研究发现，用摩擦起电的方法可以使各种各样的物质带电。带电后的物体凡是跟丝绸摩擦过的玻璃棒互相吸引的，必定跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相排斥；凡是跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相吸引的，必定跟丝绸摩擦过的玻璃棒互相排斥。这些事实使人们认识到自然界中只有两种电荷。
①正电荷和负电荷
正电荷：指被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷，可用“＋”表示。
负电荷：指被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷，可用“－”表示。
②电荷间的相互作用：
同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
几个有趣的小实验：
a. 器材：塑料纤维丝，验电器，丝绸等。
塑料纤维丝的制作方法
取一段长约40cm的包扎用的塑料绳，在其一端打一个结，然后在没有打结的一端，细心地撕成丝。做成一束塑料纤维丝。

操作：
（1）一手捏住纤维丝的绳结处，另一只手连续地向下摩擦纤维丝束（图a）。可见纤维丝间由于带同种电荷相斥，且向四周散开（图b）。
（2）用一块丝绸包住纤维丝束，重复操作(1)。这时，不仅可以看到原来下垂的纤维丝成四散状，而且用这块被摩擦的丝绸去靠近纤维丝，还可以观察到丝绸跟纤维丝间互相吸引。
（3）将摩擦后的纤维丝去靠近验电器，可观察到验电器的金属箔明显张开。
b. 器材：有机玻璃棒或有机玻璃尺，丝绸，干燥拖把，靠背椅等。
操作：
（1）取靠背椅一只，在椅背上水平放置一干燥拖把，调节使其平衡。
（2）取一有机玻璃棒，用丝绸摩擦后，靠近拖把柄的一端，拖把会向棒靠拢而转动起来。
（3）把带电有机玻璃棒放在拖把柄的另一侧，发现拖把将反向转动。

c. 器材：小气球。

操作：把气球吹足气，用细线扎牢气球口，用手按住气球，反复旋转摩擦若干圈。可见气球与手间互相吸引。这是为什么呢？因为手和球摩擦，它们彼此带上了异种电荷，而异种电荷相互吸引。为什么它们彼此带上了异种电荷呢？这要从摩擦起电的原因说起。

三. 摩擦起电的原因
要了解摩擦起电的原因，我们先要回顾一下原子结构的知识。
经过科学家世世代代的研究，现在已经认识到，一切物质都是由分子构成的，分子又是由原子构成的。分子和原子都是很小的微粒，不但用眼睛看不到，用一般的显微镜也看不到。若把原子看作球形，一般原子的半径只有10－10米左右。原子并不是组成物质的最小微粒，原子还可以再往下分。人们认识原子的结构，经历了漫长的时间，直到19世纪末叶，英国科学家汤姆生用实验证明了比原子小得多的带负电的粒子----电子的存在，从此才揭示出原子是具有结构的。
原子是由位于中心的原子核和核外绕核高速运转的电子所组成；原子核半径只相当于原子半径的十万分之一，原子核几乎集中了原子的全部质量；原子核带正电，电子带负电。
电子是带有最小负电荷的粒子，实验证明：一个电子所带电荷量为1.6×10－19库。一个电子也可叫做一个元电荷，用符号e表示。任何带电体带的电荷量都是e的整数倍。
原子核所带的正电=核外电子总共所带的负电荷。所以整个原子呈中性，物体对外不显电性。
不同物质中的原子核所带的电荷量并不相同，核外电子的数目也不相同。
有了上面这些知识我们就能解释摩擦起电的原因了：
①不同物质的原子核束缚电子的本领不同。
当两个物体互相摩擦时，哪个物体的原子核束缚电子的本领弱，它就容易失去电子，使跟它相摩擦的物体得到电子。
②物体失去电子带正电，得到电子带负电。相互摩擦的物体彼此间带上了等量的异种电荷。
玻璃棒与丝绸摩擦后，玻璃棒带正电，因为玻璃棒与丝绸相比，玻璃棒的原子核束缚电子的本领较弱，在与丝绸摩擦时，因失去电子带正电。丝绸带负电，因为玻璃上的一些电子转移到丝绸上，丝绸因有多余电子而带负电。
摩擦起电的实质
两个物体相互摩擦时，原子核对核外电子束缚本领弱的物体的一部分电子转移到与它相摩擦的另一物体上，这个物体失去多少电子，那个物体就得到多少电子，而电荷的总量并没有改变。因此，摩擦起电并不是创造了电，它的实质是电子发生了转移。

四. 检验物体是否带电的方法
①利用带电体具有的性质来判断。
例如：如果一个带电体吸引一个轻小物体，就不能判断这个轻小物体也带电。因为如果轻小物体与带电体带异种电荷，它们之间可以相互吸引；如果轻小物体不带电，由于带电体的性质，它们之间也可以相互吸引。
再如：如果一个带电体排斥一个轻小物体，就能判断这个轻小物体也带电。因为若轻小物体不带电，它们之间只能相互吸引，不会发生排斥现象。
还有，如果两个物体互相排斥，根据电荷间的相互作用，可以判断带电体必带同种电荷。
②用验电器来检验。
验电器是实验室里常用的一种检验物体是否带电的仪器。它是由金属球、金属杆、金属箔等几部分组成的。它的原理是利用了电荷间的相互作用。当用带电体接触验电器的金属球时，就有一部分电荷转移到验电器的金属箔片上，这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开。
验电器金属箔片张开的角度不同，反映了带电体传给验电器的电荷的多少不同。

五. 电荷量
电荷的多少叫电荷量。
电荷量的单位是库仑，简称库，符号是C。库仑是一个比较大的单位。一根摩擦过的玻璃棒或橡胶棒上所带的电荷量，大约只有10－7库仑，一片带电的云上所带的电荷量，大约有几十库仑。

六. 正、负电荷的中和
把用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，使金属箔片张开一定的角度；再用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的金属球，我们发现箔片又合在一起了。
这个现象说明：正、负电荷放在一起会互相抵消。如果实验中的玻璃棒和橡胶棒带的电荷量相等，验电器的金属箔片将不再张开，即正、负电荷完全抵消。放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象，叫做正、负电荷的中和。
有人说：带电体发生中和现象时，正负电荷都消灭了，这种说法显然不对。因为中和现象的实质，也是发生了电荷的转移，使原来带等量异种电荷的物体，都恢复到不带电的中性状态。

七. 电路

1. 电路的组成
①用导线把电源、用电器、开关连接起来组成的电流通路叫电路。
一个正确的电路，无论多么复杂，也无论多么简单，都是由这几部分组成的，缺少其中的任一部分，电路都不会处于正常工作的状态。
②各部分元件在电路中的作用
电源----维持电路中有持续电流，为电路提供电能。
导线----连接各电路元件的导体，是电流的通道。
用电器----利用电流来工作的设备，在用电器工作时，将电能转化成其他形式的能。
开关----控制电路通、断。
2. 电流
在电路的定义中有一个词叫“电流”。下面我们来看一下。
（1）什么是电流
水在水管中沿着一定的方向流动，水管中就有了水流。电荷在电路中沿着一定的方向移动，电路中就有了电流。水分子在水管中定向移动就形成了水流，在一个导体中的电荷如果发生定向移动，则在电路中就形成了电流。所以我们说：电荷的定向移动形成电流。
（2）维持持续电流的条件
用电池、小灯泡、开关、导线组成一个电路。打开开关，用导线将上述元件连接好。合上开关，小灯泡持续发光；打开开关，小灯泡熄灭。将干电池取走，合上开关，小灯泡也不发光。
小灯泡持续发光，表示有持续电流通过小灯泡的灯丝。所以我们发现要想得到持续的电流必须
①有电池。
②合上开关。
（3）电流的方向
电荷有两种，电路中有电流时，发生定向移动的电荷可能是正电荷，也可能是负电荷。还有可能是正负电荷同时向相反方向发生定向移动。
规定：正电荷定向移动的方向为电流方向。
这个规定是在19世纪初，在物理学家刚刚开始研究电流时，并不清楚在不同的情况下究竟什么电荷在移动时做出的，而在后来的研究中发现，这样的规定并不影响研究电流的有关问题，并且在酸、碱、盐的溶液中就有正电荷的定向移动，因此这个规定一直沿用至今。
按照这个规定，在电源外部，电流的方向是从电源的正极流向负极。
3. 电源
能够持续提供电流的装置叫电源。大量用电器的电源，是发电厂里的发电机；发电机是将机械能转化为电能的装置。日常生活中和实验室里常用的电源，是干电池和蓄电池；干电池、蓄电池是将化学能转变成电能的装置。
干电池、蓄电池上有正极（用“+”表示）和负极（用“-”表示），干电池的正极是碳棒，从外表看，即为带铜帽的一端；负极是锌筒。蓄电池的正、负极通常用“＋”“一”号标在电池的上部。
4. 导体
当电路中有了电源，还必须用导体（导线）把电源和小灯泡连接起来，合上开关后，电路中才会有电流通过，小灯泡才能发光。我们把能够导电的物体叫导体。如金属、大地、石墨以及酸、碱、盐的水溶液都是导体。不容易导电的物体叫绝缘体，如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等都是绝缘体。
导体容易导电是因为其内部有大量的自由电荷（在金属导体中的自由电荷是电子，我们也叫它自由电子。酸、碱、盐的溶液中也存在着电荷，叫做正、负离子或阴、阳离子），这些自由电荷定向移动时就产生了电流；而在绝缘体里，电荷几乎都被束缚在原子的范围内，不能自由移动。另外导体和绝缘体之间没有严格的界限，在一定的条件下，绝缘体可以转化为导体。
5. 电路的状态
我们连接一个正确的电路，合上开关，小灯泡发光。这种处处连通的电路叫通路。
打开开关，或将电路中的某一部分断开，小灯泡都不会发光，说明电路中没有电流。这种因某一处断开而使电路中没有电流的电路叫开路。
将小灯泡取下，即用导线直接把电源的正、负极连接起来，过一会儿手摸导线会感觉到导线发热。这种电路中没有用电器，直接用导线将电源正负极相连的电路叫短路。短路是非常危险的，可能把电源烧坏，是不允许的。

八. 电路图
电路中各元件的符号在设计、安装、修理各种实际电路的时候，常常需要画出表示电路连接情况的图。为了简便，通常不画实物图，而用国家统一规定的符号来代表电路中的各种元件。

用规定的符号表示电路连接情况的图叫电路图。
下图就是上面那个简单电路的电路图。

画电路图时要注意：元件位置安排要适当，分布要均匀，元件不要画在拐角处。整个电路图最好呈长方形，有棱有角，导线横平竖直。

【典型例题】
例1. 悬吊在丝线上的泡沫塑料小球，用一带电体去靠近，会发现小球先被吸引，与带电体接触后又立即就被带电体推开，这是为什么？
分析：根据吸引、接触、排斥这三个过程，用带电的特点和电荷相互作用的规律即可解释。
解答：因为带电体有吸引轻小物体的性质，所以小球先被带电体吸引。小球与带电体接触后小球带上与原带电体相同的电荷，由于同种电荷相斥，所以小球立即被带电体排斥而分开。

例2. 有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近它们都相互吸引，如下图所示，那么下面的说法中正确的是（ ）

A. 三个小球都带电
B. 只有一个小球带电
C. 有两个小球带同种电荷
D. 有两个小球带异种电荷
分析：根据电荷相互作用的规律，带电体之间要么相互吸引，要么相互排斥。因此，如果三个小球都带电，其中必有两个小球带同种电荷而相互排斥，因此可否定A与C。如果只有一个小球带电，那么另两个不带电的小球之间不会发生相互吸引。
解答：D
说明：判断这类轻小物体相互作用及带电体的带电问题，关键是必须明确自然界只存在两种电荷，且非相互吸引即相互排斥，而不带电的轻小物体与带正电的物体或带负电的物体都能相互吸引。

例3. 在电路中有电源，是否就一定有电流存在？
分析：如图所示，从常识可知，图（a）因开关断开，电路未闭合，所以电路中没有电流，灯不亮。图（b）开关合上，电路闭合，电路中有电流，灯亮。比较（a）（b）两图可知，得到持续电流的条件是：①必须有电源；②电路必须闭合。这两个条件，缺一不可。

解答：不一定。要有持续的电流，除了要有电源外，电路必须闭合。

例4. 如图所示，S闭合后电路将发生什么情况？

分析：图中（a）电路中虽然有用电器，但S闭合后电流将直接从导线ab流回电源负极造成短路。图（b）电路在表面上并没有发生短路，但却隐藏着短路的危险。当S闭合后电流将直接从导线ab流回电源负极造成短路。
解答：S闭合后灯都不亮，电源都被短路，电源将烧坏。
说明：检查电源是否被短路的方法是：从电源正极出发，循着电流方向，找出回到电源负极的各条路径，其中只要有一条没有接入用电器，就会造成电源短路。应将引起短路的那段电路拆除。

例5. 指出下图各图中的错误。

分析：判断电路的正确与否：（1）检查电路。是否缺少组成电路的元件；（2）检查电路是否按规定符号和要求画；（3）检查闭合开关前后是否有电源被短路；（4）检查开关闭合后用电器能否形成电流的回路。
解答：图（a）中的错误是没有电源。图（b）中的错误是没有开关。图（c）中的错误是三盏灯不能形成电流的回路。图（d）中的错误是①没有电源②S闭合后会把电源短路。

例6. 完成电路的连接，应注意哪些问题？
解答：完成电路的连接，应注意以下几点：（1）要按照一定的顺序进行连接。根据实际要求连接电路，可以从电池的正极开始，依次连接开关、用电器，最后连接电池的负极，也可以从电池的负极开始，依次连接开关、用电器，最后连接电池的正极。
（2）各元件与导线间的连接要牢靠。如果导线的芯线或元件的接头处有锈，要除锈后再连接；当导线与接线柱绞接时，要沿着螺帽旋紧的方向缠绕，不然的话，在旋紧螺帽时，导线可能被挤出来。
（3）在连接过程中，开关应该始终处于断开状态。电路连接好了，经检查无误，方可闭合开关。
（4）连接电路时，一定要防止用导线直接把电源的正、负极连接起来（这叫做电源短路，这样会损坏电源）。

例7. 根据图1所示实物电路，画出它的电路图。

图1
分析：根据实物图画出相应的电路图，一般的顺序是先按照实物图中电源的位置，画出电源的符号，然后从电源的一个极出发，沿实物电路按所遇到的电路元件的先后顺序，把它们的符号画在电路图的相应位置上，如图2（1）所示。最后整理成规范的电路图如图2（2）所示。

图2
解答：见图2（2）
说明：根据实物图画电路图，若能运用“电流法”的思路，则简便得多。具体做法如下：首先在实物图上标明电流的方向，若发现电路中有“分岔”，说明这是并联电路，要找出其分流点和汇流点，如图1中a点为分流点，b点为汇流点。然后顺着电流的方向，先画出其中一个回路，如图3（1）；再把并联电路的另一支路添上，如图3（2）即为所求电路图。

图3

【模拟试题】
一. 填空题
1. 物体有吸引______的性质，就说该物体带了电。
2. 自然界只存在______种电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带的是______电，与另一个带负电的物体将相互______。
3. 验电器带电时，两金属箔片张开的原因是______。
4. 有A、B两个带电体，若A与B能相互吸引，而A又能与带正电物体C相吸，那么B一定是带______电，B与C一定能相互______。
5. 如图所示的电路中，A是______，B是______，C是______，D是______。

6. 我们知道金属导体中自由电子的移动方向与电流方向相反。图中箭头方向表示导线中自由电子的移动方向，则通过小灯泡的电流方向是从______点到______点。电源的A端为______极，B端为______极。

二. 选择题
1. 如图所示，A，B，C为三个用丝线悬吊着的小球，相互作用情况如图所示，那么下列说法正确的是（ ）

A. 如A带正电，C一定带正电
B. 如A带负电，C一定带正电
C. 如B带正电，A一定带正电，C一定带负电
D. A，B一定带同种电荷，C则可能不带电
2. 下面说法正确的是（ ）
A. 能够吸引轻小物体，是带电体具有的一种性质
B. 与橡胶棒摩擦过的毛皮带负电
C. 正电荷一定比负电荷的电荷量多
D. 要使物体带电，只有用摩擦的方法
3. 一个物体接触带正电的验电器的金属球时，若验电器的金属箔先合拢后又逐渐张开，则可判断，该物体是（ ）
A. 带负电 B. 带正电 C. 不带电 D. 带正、负电都可能
4. 下面元件中不是组成电路元件的是（ ）
A. 电键 B. 验电器 C. 用电器 D. 电源
5. 下图是某电路的实物路，图中细的曲线表示导线，那么闭合电键后，小灯泡能够发光的是图（ ）

6. 上题中，不允许把电键闭合的是图（ ）
7. 观察教室里的电路，从完整的电路来看缺少的元件是（ ）
A. 用电器 B. 电键 C. 导线 D. 电源

三. 作图与实验题
1. 下图表示几个电路元件。请你用铅笔画线代替导线，把这几个元件连起来，做到电键闭合后，小灯泡发光。并且完成：

（1）在干电池上标出正、负极。
（2）在导线上标出电流的方向。
（3）依据你的电路画出相应的电路图。
2. 小华做小灯泡发光实验。电路的实物图如图（a）、（b）、（c）所示。图（a）、（b）中闭合电键，小灯泡不亮。图（c）老师不准闭合电键。

（1）说出图（c）不准闭合电键的原因。
（2）用铅笔线作导线，改正图（a）、（b）、（c）中的错误，达到闭合电键、小灯泡正常发光的目的。

【试题答案】
一. 填空题
1. 轻小物体
2. 两，负，排斥
3. 验电器的两金属箔片带了同种电荷而相互排斥
4. 正，排斥
5. 蓄电池，电键，灯泡，导线
6. D，C，负，正

二. 选择题
1. D 2. A 3. A 4. B 5. C 6. B 7. D

三. 做图与实验题
1. 略
2. （1）造成短路
（2）略