高中物理4 静电的防止与利用教案

导入新课

一、学习目标展示

1．知道静电平衡的概念，知道静电平衡是静电感应的结果。

2．了解尖端放电及其应用。

3．知道静电屏蔽及其应用。

4．了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的原理。

二、情景引入

在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？   

了解本节课学习目标

学生观察图片思考

有目的的学习

为引入电电荷的概念做铺垫

讲授新课

【自学感知】    

一、静电平衡

1．静电平衡

放入电场中的导体，由于静电感应，导体两侧出现异种电荷，而感应电荷在导体内部产生的电场与原电场反向，使导体内部的电场减弱，当导体内部电场为0时，导体内的自由电荷不再发生定向移动，这时导体就达到静电平衡。

2．导体处于静电平衡状态时，其内部的电场强度处处为0。

二、尖端放电

1．静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面。越尖锐的位置，电荷的密度越大，周围的电场强度越大。

2．电离：导体尖端周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离的现象。

3．尖端放电：导体尖端周围被强电场电离的粒子中，所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。

4．应用：建筑物的顶端安装上避雷针以达到避免雷击的目的；高压设备中导体的表面尽量光滑，以减少电能损失。

三、静电屏蔽

1．处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。

2．静电屏蔽：放入电场中的导体壳，由于静电感应，壳内电场强度为0，外电场对壳内的仪器不会产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。

3．应用：野外三条高压输电线上方架设两条导线，与大地相连，把高压输电线屏蔽起来。

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，尘埃到达电极而被收集起来。

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：复印机的核心部件是有机光导体鼓，在没有光照时是绝缘体，受到光照时变成导体，复印机复印的工作流程：充电、曝光、显影、转印、放电。

【探究解惑 】  

探究一、静电平衡的特点是什么？

1. 内部的场强处处为零，导体内部无电场线分布。

2. 外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。

3. 导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。

4. 在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。

例1如图所示,把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中,导体处于静电平衡状态。下列说法正确的是(　　)

A.导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度

B.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA=EB

C.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA<EB

D.当开关S闭合时,电子从大地沿导线向导体移动

解析:枕形导体在点电荷附近,出现静电感应现象,导致电荷重新分布,因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场与点电荷的电场叠加,静电平衡时,导体内部电场强度处处为零,A错误;导体内部的电场强度处处为零,所以感应电荷产生的附加电场强度的大小与点电荷产生的电场强度的大小相等,方向相反,故EA>EB,B、C错误;当开关S闭合时,电子从大地沿导线向导体移动,中和导体B端多余的正电荷,D正确。

答案:D

探究二、怎样求解感应电荷的电场强度？

规律方法：转化为求解外电场的电场强度。

导体处于静电平衡时,内部电场强度处处为零,即感应电荷的电场与外电场的电场强度的矢量和为零。即在导体内任一点,感应电荷的电场强度与外电场的电场强度大小相等、方向相反。据此,只要求出外电场的电场强度,也就求出了感应电荷的电场强度。

例2、一金属球,原来不带电。现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,如图所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比(　　)

A.Ea最大 B.Eb最大

C.Ec最大 D.Ea=Eb=Ec

解析:处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,故a、b、c三点的电场强度都为零。静电平衡的导体内部电场强度为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果,所以感应电荷在球内某点产生的电场的电场强度与MN在这一点形成的电场的电场强度等大反向,比较a、b、c三点感应电场的电场强度,实质上是比较带电体MN的电场在这三点的电场强度,由于c点离MN最近,故MN的电场在c点的电场强度最大,感应电荷电场在c点的电场强度也最大,故C对。

答案:C

探究三、演示并回答

1、使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开？解释看到的现象。

答：会张开,原因是带电金属棒接近验电器时,验电器上会产生感应电荷.

2、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。这个现象说明什么？

答：不会张开,这个现象说明罩内空间不受外部电场的影响，金属罩起到了静电屏蔽作用。

3、静电屏蔽的两种情况

①导体外部的电场影响不到导体内部

如图,把验电器靠近带电体,箔片会张开,但如果把验电器置于金属网罩内,再靠近带电体,箔片不再张开,说明网罩内不受外电场的影响。

②接地导体的内部电场影响不到导体外部

如图,如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷+q。由于静电感应,导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷,其电场线分布如图甲所示;当把导体球壳接地后,+q在壳内的电场对外部空间就没有影响了,此时的电场线分布如图乙所示。

例3、下列实验中,验电器的金属箔片会张开的是　　　　。 

解析:A中不会张开,金属网可以屏蔽外电场。B中会张开,因为金属网未接地,网内的带电体可以对外界产生影响。C中不会张开,因为金属网已接地,网内的带电体对网外无影响,网外的带电体对网内也无影响。

答案:B

例4 (多选)下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪些情况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引(　  　)

解析：小纸屑是绝缘体，当处于电场中时，内部的极性分子也会在电场力的作用下移动，使异种电荷一端更靠近施感电荷，因而也会受到施感电荷的吸引力。A中由于静电屏蔽，P的电场影响不到导体N的内部，即N内部无电场，所以S不会被吸引，A正确；B中N没有接地，P的电场会影响到N的外部，即S处有电场，S会被吸引；C中P和S都处于导体N的外部，S处有电场，会被吸引；D中N被接地，内部电场不影响导体外部，即S处无电场，不会被吸引，D正确。

答案：AD

学生阅读课文，认真研究，然后填空，对填不出的空重新看书理解并与同桌讨论。

学生理解后记忆

学生思考讨论

并回答

学生独立完成解题过程

在教师的引导下学生分析。

学生思考讨论并在教师的引导下回答

学生练习

学生思考讨论并在教师的引导下回答

学生练习

把读书自学的权利和机会还给学生。

锻炼学生的逻辑思维能力

帮助学生透彻理解问题实质。

让学生理解实际情形下所学知识是如何应用的。

锻炼学生的分析能力，

教师引导下的讨论，注重学生的讨论过程，淡化探究的结果，给学生成功的喜悦。

课堂小结

梳理自己本节所学知识进行交流。

根据学生表述，查漏补缺，

板书

一、静电平衡

1．静电平衡：导体内的自由电荷不再发生定向移动

2．内部的电场强度处处为0

二、尖端放电

1．静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面。越尖锐的位置，电荷的密度越大，

2．电离：使空气分子中的正负电荷分离的现象。

3．尖端放电：

4．应用：避雷针

三、静电屏蔽

1．电荷只分布在导体的外表面。

2．静电屏蔽：外电场对壳内的仪器不会产生影响，

3．应用：

四、静电吸附

1．静电除尘：

2．静电喷漆：

3．静电复印：

教学反思