高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用教学设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用教学设计，共7页。教案主要包含了知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观，静电吸附等内容，欢迎下载使用。
教学设计
学习目标
一、知识与技能
通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。
二、过程与方法
1. 了解尖端放电和静电屏蔽现象，关注生活、生产中的静电现象；
2. 了解静电吸附原理，知道静电在除尘、喷漆、复印等生产中的应用。
三、情感态度与价值观
通过生产中的应用，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。
重点难点
1、知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态的导体的特性。（重点）
2、知道什么是静电屏蔽及其有关应用。（重点）
3、知道导体上电荷的分布规律。（难点）
教学准备
课件
教学过程
一、导入新课：
【教师引入课程】自然界到处都有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。
在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？
二、讲授新课：
1、静电平衡
【教师引导】在图中，导体中的自由电子怎么定向移动？积聚在什么地方？电子的积聚出现怎样的结果？最终会出现怎样的现象？
导体中的自由电子沿电场的反方向移动；电子会积聚在导体左侧；电子的积聚使导体左、右两侧出现等量异种电荷，使导体内部产生与方向相反的电场，使导体内部的电场强度削弱；当与大小相等时，导体内部的合电场强度，最终导体中的自由电子不再定向移动。
【小结】1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象。
2．静电平衡状态：导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态。
【教师补充】静电平衡的实质
（1）在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合电场强度减小，随着感应电荷的继续增加，合电场强度逐渐减小，直至合电场强度为0，自由电荷的定向移动停止。
（2）静电平衡的特点：导体内部的合电场强度处处为0，即。
2、尖端放电
【教师引导】观察课件上的尖端放电现象。导体尖端附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。再导体尖端附近放一根点燃的蜡烛。当我们不断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。这就是尖端放电引起的后果。
【教师补充】因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离，从而产生大量新的离子，这就使空气边得易于导电。与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞向远方，蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形成的“电风”吹动的结果。
【教师提问】如何理解导体尖端附近的电场很强？
回答：因为电场线从正电荷出发终止于负电荷，所以电荷密度大的地方电场线必定密集，尖端附近电场线密集，则其附近电场强度大。
【教师总结】1、尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。
2、尖端放电的应用与防止
（1）应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
（2）防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。
3、静电屏蔽
【教师引导】使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开？用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，观察箔片是否张开。
【教师补充引导】静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。
【教师总结】静电屏蔽的两种情况
4、静电吸附
【教师总结】1．静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来。
2．静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。
3．静电复印的工作过程：
（1）充电：通过电源使有机光导体鼓带上正电。
（2）曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光导体鼓上，有字迹的地方保留正电荷。
（3）显影：带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨粉组成的字迹。
（4）转印：带正电的转印电极使白纸带上正电，带正电的白纸与有机光导体鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸附在白纸上。
（5）放电：使有机光导体放电，除去表面的残余电荷。
课堂练习
1、将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有( )
A.A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向
B.A的位置不变，B向右偏离竖直方向
C.A向左偏离竖直方向，B的位置不变
D.A和B的位置都不变
答案：B
2、如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则下面关于验电器箔片的说法正确的是( )
A.箔片张开
B.箔片不张开
C.带电金属球电量足够大时才会张开
D.箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场
答案：B
3、如图所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则( )
A.A球带负电，B球带正电
B.A球带负电，B球不带电
C.两球都带负电
D.两球都带正电
答案：B
4、小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解，下列说法正确的是( )
A.制作这些图标的依据是静电屏蔽原理
B.工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装
C.化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患
D.用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系
答案：C
5、如图所示,运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上,这样做的目的是( )
A.发出声音,引起路人注意
B.减缓车速,保证行车安全
C.把静电引入大地,避免因放电引起爆炸
D.与地面发生摩擦,在运输车上积累电荷
答案：C
6、下列设备或做法中，利用了尖端放电原理的是（ ）
A. 避雷针
B. 静电复印
C. 静电除尘
D. 给飞机加油时，要把油箱与大地用电缆连接起来
答案：A
板书设计
§9.4 静电的防止与利用
一、静电平衡
1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象。
2．静电平衡状态：导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态。
3．导体内部电场强度特点：内部电场强度处处为0。
二、尖端放电
1．电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场强度很大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离的现象。
2．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。
3．尖端放电的应用与防止
(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。
三、静电屏蔽
1．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不会产生影响。
2．静电屏蔽的应用
(1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。
(2)野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来。
四、静电吸附
1．静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来。
2．静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。
3．静电复印的工作过程：
（1）充电
（2）曝光
（3）显影
（4）转印
（5）放电
教学后记
引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
导体外部电场不影响导体内部
接地导体内部的电场不影响导体外部
图示
实现过程
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，起到屏蔽外电场的作用
当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用
最终结论
导体内空腔不受外界电荷影响
接地导体空腔外部不受内部电荷影响
本质
静电屏蔽是激发电场与感应电场叠加的结果，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体