静电现象的应用学案.docx

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1、静电现象的应用学案静电现象的应用教案 静电现象的应用教案 教学内容人教版物理选修3-1静电现象的应用教学目标一、学问与技能1知道静电感应产生的缘由，理解什么是静电平衡状态。2知道静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且导体内部场强到处为零的特点。3静电屏蔽及其应用4.通过对静电平衡状态下导体内部场强到处为零的推导过程培育学生逻辑推理的实力。二、过程与方法借助实物与演示试验，分析静电平衡时导体上的电荷分布和内部场强的特点，从而得到静电爱护的方法。三、情感、看法与价值观视察生活中的现象，体会生活、生产中的静电现象，培育探究乐趣。教学重点1静电平衡状态下导体的特点。2静电屏蔽及其应用。教学难点应用静电平

2、衡的学问，理解静电平衡的特征，相识导体的电荷分布特点。教学方法试验情境教学法教学过程（一）试验引入：借用原人教版中学物理第一册课本绪言中“笼外电闪雷鸣，笼内小鸟安稳无恙”试验情境引入，设疑激趣。（二）讲解新课：（设问）1.电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有什么的作用？2.金属导体的重要特征（导电的缘由）是什么？（答）1.电场对放入其中的电荷有力的作用。2.（课件展示说明）金属导体内部有大量的自由移动的电荷（电子）。（设问）3.假如我们给上边的金属导体加上一个匀强电场，导体会有什么改变呢？（用多媒体课件展示情境，即课本23页图1.71）思索探讨：1导体两端的感应电荷会在空间产生电场吗？2产生

3、电场的方向怎样？3现在空间中有几个电场存在？4感应电荷产生的电场与外电场叠加，使导体内部的电场怎样改变？5内部的电场被减弱了，但自由电子是不是仍旧要受到电场力的作用，接着定向移动？6接着定向移动的结果是什么？7最终达到一种特别的状态，内部的场强到处为零，定向移动停止。得出结论：处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，内部的场强到处为零。8把上边的实心导体挖空，变成一个导体壳，对静电平衡状态有影响吗？9.假如把一个小的导体放入导体壳中，小导体还会发生静电感应现象吗？设计意图：通过问题串组织教学，让学生相识逐步深化。前后呼应：现在你该明白“笼外电闪雷鸣，笼内小鸟安稳无恙”了吧？（老师讲解）静电现象在

4、现代生产、生活和科学技术中的应用：1有的电学仪器和电子设备的外面套有金属罩2中国科技馆高压放电区的爱护3静电屏蔽衣4收音机、汽车的天线（三）归纳小结：1静电感应：感应电荷：2静电平衡状态：处于静电平衡状态的导体的特征：3静电现象及其应用（四）作业与拓展：1.同步解析与测评相关题目。2.中国科技馆高压放电区的爱护与其它的爱护有什么区分？3.自拟题目撰写一篇以静电学问为题材的科技小论文。教学反思：本节是联系生活特别紧密的一节内容，内容虽然较为抽象，但却更好的结合新课程理念。因此本节课在教学设计上重视试验情境和问题情境的创设，让学生主动视察、发觉问题，通过思索探讨解决问题。在试验和思索得出结论的过程

5、中感受物理的乐趣。 静电现象的应用教学设计 静电现象的应用教学设计 一、教材分析 本节的主要概念是静电平衡，驾驭静电平衡的概念、理解静电平衡的特征是本节的重点。应用静电平衡学问，相识导体的电荷分布特点，尖端放电现象、静电屏蔽现象是本节课的难点。做好演示试验是这堂课的关键。 二、教学目标 学问与技能： 1、理解静电感应现象,知道静电平衡条件及处于静电平衡状态的导体的特点； 2、:了解尖端放电和静电屏蔽现象，关注生活、生产中的静电屏蔽。网 过程与方法： 1、驾驭归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理实力，亲身感受学问的建立过程。 2、通过概念建立、规律的得出培育学生仔细严谨的科学看法和探究创建的心理

6、品质。 情感看法与价值观： 1经验视察、试验、探究等学习活动，培育敬重客观事实、实事求是的科学看法 2激发学生探究的爱好，养成一种科学探究的意识。 3培育与人合作的团队精神 三、教学的重点难点： 静电平衡的特征，应用静电平衡学问，是本节课的重、难点。 四、教学方法与手段 以演示试验为先导，引领学生探讨分析静电感应现象，总结静电平衡学问，相识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象。做好演示试验、合作学习为主，发动学生展示探讨，举例说明生活中的静电现象。 五、教学过程设计 教学程序 老师活动 学生活动 设计意图 引入新课 播放视频：两名科学家表演绝技：触摸百万伏高电压 观看视频并进行思索

7、创设情景，设置悬念，激发学生的新奇心和探究欲望。 新课教学 一、定性探讨静电平衡的形成。 设置五个层层递进的问题，引导学生思索，并经分析总结得出静电平衡的概念。 思索并回答问题，经验分析放在电场中的导体达到静电平衡的过程。 调动学生学习激情，主动参加探究活动。 二、探究处于静电平衡状态的导体的特点。 1、依据静电平衡的形成过程，师生共同探究总结得出静电平衡的特点。A.导体内部场强到处为零。B.导体是等势体，导体表面是等势面。 2、演示法拉第圆筒试验，探讨静电平衡状态下，导体上的电荷分布。 3、设置问题，电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？利用幻灯片展示匀称带电球形导体及形态不规则带电导体的电荷

8、分布。 4、强调内外的相对性。 5、师生共同总结出导体处于静电平衡状态的四个特点。 全体学生参加探究，共同理解导体处于静电平衡状态下的特点。 视察试验，思索、分析问题，理解感应电荷的分布状况。 视察图象，思索问题，感知电荷在导体外表面的分布状况。 强化学生意识使他们体验获得学问的乐趣。 三、尖端放电 设置疑问，导体尖端的电荷密度很大，导致的后果是什么呢？引出尖端放电。 演示尖端放电的试验。 列举尖端放电的应用-避雷针 引导学生阅读课本27页科学闲逛。 学生思索并回答问题。 观看试验现象 阅读课本27页科学闲逛。 理论联系实际，让学生体验学问应用的乐趣。 四、静电屏蔽 引导学生探讨设计试验证明处

9、于静电平衡状态的导体的内部场强为零。 演示设计出的试验。 分析试验现象引出静电屏蔽。 引导学生利用静电屏蔽的学问，说明两个科学家的冒险试验。引导学生列举生活中静电屏蔽的实例。 设置不同的情境，拓展：静电屏蔽的两种状况。 思索问题,探讨设计试验 视察试验，理解静电屏蔽的含义。 利用静电屏蔽的学问，说明现象。 分析、解决问题 前呼后应。 利用所学学问，说明生活中的现象。 培育学生解决问题的实力。 课堂小结： 引导学生小结本节课内容。 回顾并总结本节课内容。 培育学生归纳总结的实力。 巩固练习 利用幻灯片出示习题： 做练习。 了解学生对学问的驾驭状况。 布置作业 1、课后查找资料，了解静电除尘，静电

10、复印的工作原理。 2、课本28页第1、2题。 板书设计 一、静电平衡状态：导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态。 处于静电平衡状态的导体的性质： （1）导体内部的场强到处为零。 （2）导体表面上任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。 （3）导体所带的净电荷只分布在导体的外表面上，导体内部没有净电荷。 （4）处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面。 二、尖端放电 应用：避雷针 三、静电屏蔽：具有空腔的金属导体在静电平衡状态下，不仅导体内部场强为零，而且腔内场强也为零，因而置于腔内的物体不受外界电场的影响，这种作用叫静电屏蔽。 第7节静电现象的应用 第7节静电现象的应用 要点一处理静电

11、平衡的“观点”1远近观“远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离场电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生2整体观“整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，再用“远近观”推断它们的带电状况要点二静电平衡两种状况的实现方法和其本质是什么？1两种状况(1)导体内空腔不受外界影响，如图172甲所示(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示图1722实现过程(1)如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽(2)如图乙，当空腔外部接地时，外表面的

12、感应电荷将因接地传给地球，外部电场消逝，对外起到屏蔽作用3本质：静电感应与静电平衡.为什么可以把导体的带电状况看成“面分布”？我们知道导体达到静电平衡后，电荷是分布在它的表面的，下面我们通过一个带电金属球的案例计算，说明把金属导体看成“面分布”的理由设金属球的半径为R，从手册上查得空气的击穿场强为Em3106V/m，空气中该金属球所能带的最大电荷量为Qm，可以从公式EmkQmR2来计算，这样QmEmR2k.金属球表面每单位面积带电荷量QQm4R2Em4k，把数据代入得Q310649109C/m22.65105C/m2.原子直径d约为21010m，一个原子在金属球表面所占的面积为d24(2101

13、0)24m23.141020m2一个表面原子的带电荷量为qQd242.651053.141020C8.31025C一个电子电荷量e1.61019C，当金属球带电荷量最多时(此时球外表面场强为空气击穿场强)，与表面一个原子相关大小面积所带电荷量只有8.31025C，连一个电子电荷量都不到，由此我们有充分理由把金属导体带电看成“面分布”. 一、静电平衡下的导体【例1】如图173所示，图173一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度的大小为EA.在A球球心与P点连线上有一带负电的点电荷B，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为EB.当A、B同时存在时，依据场强叠加原

14、理，P点的场强大小应为()AEBBEAEBC|EAEB|D以上说法都不对答案D解析当带电导体球四周无其他导体或带电体存在时，导体球上的电荷将匀称分布在导体球表面依据题意，匀称分布在导体球上的电荷在P点产生的场强为EA，当把点电荷放在B点后，虽然导体球所带的总电荷量未变，但因静电感应，导体球上的电荷将重新分布，直到达到静电平衡这时，导体球上的电荷在P点产生的场强EA不等于EA.由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的场强与四周是否存在其他电荷无关，所以仍为EB，当点电荷与导体球A同时存在时，P点的场强应由EA与EB叠加而成，而不是由EA与EB叠加，这样就能马上断定A、B、C三个选项都是

15、不对的二、静电平衡【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属图174空心球C内(不和球壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图174所示，说法正确的有()AA往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向BA的位置不变，B往右偏离竖直方向CA往左偏离竖直方向，B的位置不变DA和B的位置都不变答案B解析带正电的小球A放在不带电的空心球C内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电因此，金属空心球C和带电小球B带异种电荷，所以B受C球的吸引往右偏离竖直方向而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置不变1.下列措施中，属于防止静电危害的

16、是()A油罐车后有一条拖在地上的铁链条B小汽车上有一根露在车面上的小天线C在印染厂中保持适当的湿度D在地毯上夹杂0.050.07mm的不锈钢丝导电纤维答案ACD解析B选项属于防止静电平衡2下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪些状况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引()答案AD3如图175所示，图175在球壳内部球心放置带电荷量Q的点电荷，球壳内有A点，壳壁中有B点，壳外有C点，则下列说法正确的是()AA、B两点场强均为零BEAEBECC假如A、C和球心在一条直线上，则A、C两点的场强方向相同DB点场强方向指向球心答案C解析Q放在球壳内，由于静电感应，内壁感应出负电荷，

17、外壁感应出等量的正电荷如下图所示，是Q与感应电荷产生的电场线形态，球壳壁内部场强为零，其他地方的场强与仅存在点电荷Q时产生的场强相同，故EAECEB；假如A、C和球心在一条直线上，则A、C两点场强方向相同4处于静电平衡状态的导体的特点是什么？答案(1)处于静电平衡状态的导体内部场强到处为零(2)导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直(3)净电荷只能分布在导体的外表面上，电荷在导体的外表面上的分布往往是不匀称的，越尖的地方，电荷分布的密度越大，旁边的电场也越强对一孤立的带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有以上特点. 题型一静电现象的应用在绝缘板上放有一个不带电的金

18、箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列试验方法中能使验电器箔片张开的是()A用取电棒(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触D使验电器A靠近B思维步步高空腔导体的特点是什么？空腔导体的外壁和内壁的带电状况如何？使验电器金属箔片张开的方法有几种？解析在A选项中先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A时验电器箔片不张开答案BCD拓展探究在一个导体球壳内放一个电荷量为Q的点电荷，用Ep表示球壳外任一点的场强，则()A当Q在球壳中心时，Ep0B不论Q在球壳内何

19、处，Ep肯定为零C只有当Q在球心且球壳接地时，Ep0D只要球壳接地，不论Q在球壳内何处，Ep肯定为零答案D解析假如球壳不接地，球壳内部放入的电荷会产生电场，这个电场四周的导体会感应出电荷，形成新的电场带电球壳的特点是：全部电荷都分布在球外表面上，球壳内部没有净电荷球壳内场强为零假如在球壳内部放入电荷，则电场线在球壳上中断. 题型二静电平衡一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个() 思维步步高在金属球内部的电场分布状况如何？球壳起到什么作用？在球壳外还有没有电场存在？假如有，电场指向什么方向？解析在球壳内、外表面之间不会有电场存在，球壳的内表面上应当分布的是

20、负电荷，外表面上应当分布的是正电荷，所以B选项正确答案B拓展探究假如把该电荷移到球壳外，请叙述一下电场的分布状况答案当电荷移动到球壳以外之后，球壳对电场产生屏蔽，球壳内部没有电场线导电体放在导体内部，导体内壁感应出电荷，依据电荷守恒定律，外壁和内壁所带电荷性质相反；当电荷放在导体外部，靠近导体处感应出异种电荷，依据电荷守恒定律，远离导体处感应出同种电荷. 一、选择题1人们在晚上脱衣服时，有时会看到火花四溅，并伴有“劈啪”声，这是因为()A衣服由于摩擦而产生了静电B人体本身是带电体C空气带电，在衣服上放电所致D以上说法均不正确答案A解析若我们身穿含有化纤成分的衣服，且始终在运动，使衣服与衣服之间

21、、衣服和皮肤之间不停地摩擦，在摩擦中会使衣服上带有异种电荷在脱衣服时正电荷和负电荷遇到一起就产生放电现象，于是我们听到“劈啪”的放电声音，若是晚上还可以望见火花四溅的现象2一金属球，原来不带电，图1现沿球直径的延长线放置一点电荷，如图1所示球内直径上a、b、c三点场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比()AEa最大BEb最大CEc最大DEaEbEc答案D3如图2所示，图2把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中导体处于静电平衡时，下列说法正确的是()AA、B两点场强相等，且都为零BA、B两点场强不相等C感应电荷产生的附加电场EAEBD当电键S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动答案

22、AD解析处于静电平衡状态的导体内部合场强为零，所以A选项正确当电键闭合，导体和大地是一个整体，导体处于这个整体的尖端，把负电荷从地球上吸引过来，所以D选项正确4如图3所示，金属球壳原来带电，而验电器原来不带电，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连验电器的金属箔将()图3A不会张开B肯定会张开C先张开，后闭合D可能张开答案A5如图4所示，两个相同的空心金属球M和N，M带Q电荷，N不带电(M、N相距很远，互不影响)，旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时()图4AP、R上均出现感应电荷BP、R上均没有感应电荷CP上有，而R上没有感应电荷DP上没有，而R上有

23、感应电荷答案D解析当将带正电Q的小球放入M的空腔中时，对M产生静电感应使M的内表面带负电，而外表面带正电，其电荷量为Q，它与原来金属球M外表面所带的Q正好中和，使外表面不带电，事实上是M所带Q被吸引至内表面，所以金属球M外部不存在电场，不能对P产生静电感应，P上没有感应电荷当将带正电Q的小球放入原来不带电的N的空腔中时，对N产生静电感应，使N内表面带负电荷，N外表面带正电荷，N外部有电场，对R产生静电感应，使左端带负电，右端带正电选项D正确6使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开下列各图表示验电器上感应电荷的分布状况，正确的是()答案B解析带负(正)电的金属球靠近不带电的验电器时，

24、在验电器上感应出异种电荷，验电器的顶端带上了正(负)电荷，金属箔片带上了负(正)电7如图5所示，图5A、B为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，则下列叙述正确的是()AC棒的电势肯定高于D棒的电势B若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流C若将B球接地，B所带的负电荷全部流入大地D若将B球接地，B所带的负电荷还将保留一部分答案ABD解析由图所示的电场线方向可知A、B、C、D的电势凹凸为UAUCUDUB.当用导线将C棒的x端与D棒的y端连接的瞬间，将有自由电子从电势低的D棒流向电势高的C棒，这时C与D已通过导线连接为一个导体了，静电平

25、衡后，它们的电势相等，C的x端仍带负电，D的y端仍带正电，而C的右端及D的左端均不带电，即C右端的正电荷与D左端的负电荷中和掉了当将B球接地时，一部分自由电子从低于大地电势的B球上流向大地，而一部分电子受到D棒y端正电荷的吸引而保留在靠近y的近端处，假如把带正电的A球移走，接地的B球上的负电荷才全部流入大地故选项A、B、D正确二、计算论述题8在正点电荷Q旁边有两个绝缘导体M、N，由于静电感应发生了如图6所示的电荷分布，当用导线将a、d两点连接起来时，导线中是否有电流流过，假如有电流，电流的方向是怎样的？图6答案有ad的电流9如图7所示，图7在孤立点电荷Q形成的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态

26、若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示，要求严格作图)答案见解析图解析画出感应电荷形成的附加电场在圆盘内的三条电场线(实线)，如下图所示圆盘A处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即圆盘A内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q在那点产生的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷产生的电场线与点电荷Q产生的电场线重合，且方向相反(留意图中的虚线是为了确定A内的实线而画出的，它并不表示A外部的电场线)10为探讨静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透亮有机玻璃，它的上下底面是面积S0.04m2的金属板，间距L

27、0.05m，当连接到U2500V的高压电源正、负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图8所示现把肯定量匀称分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电荷量为q1.01017C，质量为m2.01015kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽视烟尘颗粒所受重力求合上电键后：图8(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？(2)除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？(3)经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？答案(1)0.02s(2)2.5104J(3)0.014s解析(1)由题可知，只要上板表面的烟尘能被吸附到下板时，烟尘即

28、被认为全部汲取烟尘所受静电力为FqU/L，L12at212Fmt2qUt22mL得t2mqUL0.02s(2)由于板间烟尘颗粒匀称分布，可以认为烟尘的质心位于板间中点位置，因此，除尘过程中静电力对烟尘所做总功为W12NSLqU2.5104J.(3)解法一设烟尘颗粒下落距离为h，则板内烟尘总动能Ek12mv2NS(Lh)qULhNS(Lh)当hL2时，Ek达最大又据h12a则t12hamqUL0.014s解法二假定全部烟尘集中于板中心，当烟尘运动到下板时，系统总动能最大则L212at21所以t1mqUL0.014s 高二物理静电现象的应用32 第七节静电现象的应用教学目标1、理解静电感应现象,知

29、道静电平衡条件；2、理解静电屏蔽重点难点重点：静电现象的应用难点：静电感应现象的说明教具高压起电机、多媒体教学过程一、静电平衡的特点1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强到处为零。2、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个缘由。二、阅读课本了解本节内容，并回答下列问题：1、放电现象有哪些？2、什么是火花放电？什么是接地放电？3、尖端放电的原理是什么？4、尖端放电的原理有何应用？避雷针的发展历史是怎样的？5、静电有哪些应用？6、哪

30、些地方应当防止静电？二、利用试验和录像教学：高压起电机、电荷分布演示器、静电现象（包括静电复印、静电除尘、静电喷漆录象） 三、解决问题1、火花放电和接地放电；2、火花放电是指物体上积累了电荷，且放电时出现火花的放电现象；接地放电是指为了防止物体上过量积累电荷，而用导体与大地连接，把电荷接入大地进行时时放电的现象；3、尖端放电的原理：物体表面带电密集的地方尖端，电场强度大，会把空气分子“撕裂”，变为离子，从而导电；4、可以应用到避雷针上；避雷针的发展史介绍富兰克林与国王的避雷针“尖端”与“圆端”之争；5、静电除尘，静电复印，静电喷漆；6、静电产生的火花能引起火灾，如油罐、纺织厂、危急制品等地方都必需避开静电；四、练习1.如图，在真空中有两个点电荷A和B，电量分别为Q和2Q，它们相距L，假如在两点电荷连线的中点O有一个半径为r（2rL）的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小_方向_ 作业课后“问题与练习 第19页 共19页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页第 19 页 共 19 页